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JP7304264B2 - 3D image display system - Google Patents

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JP7304264B2
JP7304264B2 JP2019187059A JP2019187059A JP7304264B2 JP 7304264 B2 JP7304264 B2 JP 7304264B2 JP 2019187059 A JP2019187059 A JP 2019187059A JP 2019187059 A JP2019187059 A JP 2019187059A JP 7304264 B2 JP7304264 B2 JP 7304264B2
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elemental
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lens
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隼人 渡邉
久幸 佐々木
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  • Processing Or Creating Images (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

本発明は、人物の片眼毎に視域を形成する立体画像表示システムに関する。 The present invention relates to a stereoscopic image display system that forms a viewing zone for each eye of a person.

インテグラルフォトグラフィ(IP:Integral Photography)方式は、特殊な眼鏡が不要で裸眼による立体視が可能なため、従来より研究が進められている。図12(a)及び(b)に示すように、従来のIP立体映像表示装置100は、液晶や有機ELなどの直視型ディスプレイ110と、その前面に置かれたレンズアレイ120とを備える。レンズアレイ120は、2次元方向に配列された要素レンズ121で構成されている。直視型ディスプレイ110は、各要素レンズ121に対応する要素画像eで構成される要素画像群Eを表示する。すると、要素レンズ121により要素画像eが空間中に投影され、立体像が形成される。 Integral photography (IP) methods have been studied since they do not require special spectacles and enable stereoscopic viewing with the naked eye. As shown in FIGS. 12(a) and 12(b), a conventional IP stereoscopic image display device 100 includes a direct-view display 110 such as liquid crystal or organic EL, and a lens array 120 placed in front of it. The lens array 120 is composed of element lenses 121 arranged two-dimensionally. The direct-view display 110 displays an elemental image group E composed of elemental images e corresponding to the elemental lenses 121 . Then, the elemental images e are projected in space by the elemental lenses 121 to form a stereoscopic image.

IP方式では、多くの視点で映像を再現するため、非常に多くの画素(情報量)が必要となる。IP立体映像の品質を決定づけるパラメータとして、「立体映像画素数(要素画像数)」、「視域」、「空間周波数特性(奥行再現範囲)」の3つが挙げられる。非特許文献1に記載されているように、これら3つのパラメータにはトレードオフの関係がある。つまり、「視域」を狭くすることにより、「立体映像画素数」及び「空間周波数特性」を向上させることができる。その一方、「視域」を狭くすると、立体映像の表示範囲が狭くなる。図13(a)及び(b)に示すように、視域Vを狭くするためには、焦点距離fの長い要素レンズ121を用いればよい。 In the IP system, a very large number of pixels (amount of information) are required in order to reproduce images from many viewpoints. There are three parameters that determine the quality of IP stereoscopic video: the number of stereoscopic video pixels (the number of element images), the viewing zone, and the spatial frequency characteristics (depth reproduction range). As described in Non-Patent Document 1, these three parameters have a trade-off relationship. In other words, by narrowing the "viewing zone", it is possible to improve the "stereoscopic image pixel count" and the "spatial frequency characteristics". On the other hand, when the "viewing zone" is narrowed, the display range of stereoscopic images is narrowed. As shown in FIGS. 13A and 13B, in order to narrow the viewing zone V, an element lens 121 having a long focal length f may be used.

従来のIP方式において、視域追従技術により視域Vの方向を制御すれば、焦点距離fの長いレンズアレイを用いても、広い範囲で立体映像を表示できる(非特許文献2)。この場合、図14に示すように、視聴者9の反対方向に要素画像群Eの表示位置を平行移動させることで、視域Vの方向制御が実現できる(縮小拡大でも可)。図14(a)では、視聴者9が上側に移動したので、要素画像群Eの表示位置を下側に移動させることで、ドットで図示した視域Vを上方向に移動させている。また、図14(b)では、視聴者9が下側に移動したので、要素画像群Eの表示位置を上側に移動させることで、視域Vを下方向に移動させている。このようにして、IP方式では、「立体映像画素数」及び「空間周波数特性」を向上させ、かつ、視域Vを広くすることができる。 In the conventional IP method, if the direction of the viewing zone V is controlled by the viewing zone tracking technology, stereoscopic images can be displayed in a wide range even if a lens array having a long focal length f is used (Non-Patent Document 2). In this case, as shown in FIG. 14, by translating the display position of the elemental image group E in the direction opposite to the viewer 9, direction control of the viewing zone V can be realized (reduction/enlargement is also possible). In FIG. 14(a), since the viewer 9 has moved upward, the display position of the elemental image group E is moved downward, thereby moving the visual field V indicated by dots upward. In addition, in FIG. 14B, since the viewer 9 has moved downward, the viewing zone V is moved downward by moving the display position of the elemental image group E upward. In this way, in the IP system, the "three-dimensional image pixel count" and "spatial frequency characteristics" can be improved, and the viewing zone V can be widened.

従来の視域追従技術では、図15に示すように、仮想空間内に、仮想ディスプレイ210と、仮想レンズアレイ220と、複数台の仮想カメラ231からなる仮想カメラアレイ230と、被写体となる3次元モデルObjとを配置する。そして、視域追従技術では、瞳検出を行い、両眼が視域に含まれるように仮想カメラアレイ230の位置を設定する。さらに、視域追従技術では、仮想カメラアレイ230により様々な方向で3次元モデルObjの多視点画像群Mを撮影し、撮影した多視点画像群Mを要素画像群Eに変換する。この多視点画像群Mは、異なる視点の画像(多視点画像m)で構成されている。 In the conventional visual field tracking technology, as shown in FIG. 15, a virtual display 210, a virtual lens array 220, a virtual camera array 230 consisting of a plurality of virtual cameras 231, and a three-dimensional Place the model Obj. In the viewing zone tracking technique, pupil detection is performed and the position of the virtual camera array 230 is set so that both eyes are included in the viewing zone. Furthermore, in the viewing area tracking technology, the virtual camera array 230 captures the multi-viewpoint image group M of the three-dimensional model Obj in various directions, and converts the captured multi-viewpoint image group M into the element image group E. This multi-viewpoint image group M is composed of images of different viewpoints (multi-viewpoint images m).

H. Hoshino, F. Okano, and I. Yuyama, “Analysis of resolution limitation of integral photography,” J. Opt. Soc. Am. A 15(8), 2059-2065 (1998)H. Hoshino, F. Okano, and I. Yuyama, “Analysis of resolution limitation of integral photography,” J. Opt. Soc. Am. A 15(8), 2059-2065 (1998) 岡市、佐々木、渡邉、久富、河北、“8Kディスプレイを用いた視点追従型インテグラル3D映像表示”、2018年映像情報メディア学会冬季大会 講演予稿集Okaichi, Sasaki, Watanabe, Hisatomi, Kawakita, “Viewpoint-tracking integral 3D image display using 8K display”, 2018 Institute of Image Information and Television Engineers Winter Conference Preprints

前記した従来技術では、図16(a)に示すように、視聴者9の両眼(左眼90及び右眼90)を包含するサイズの視域Vを形成するので、左眼90及び右眼90の間で視域Vが冗長となり、画素情報の利用効率が低くなるという問題がある。そこで、図16(b)に示すように、片眼90(90,90)のサイズに合わせて視域V(V,V)を形成して時分割表示すれば、画素情報の利用効率が高くなり、高効率で高品質な立体映像の視聴が可能になる。なお、視域Vが左眼90に対応した視域であり、視域Vが右眼90に対応した視域である。 In the prior art described above, as shown in FIG. 16(a), since the visual field V of a size that includes the viewer's 9 eyes (the left eye 90 L and the right eye 90 R ) is formed, the left eye 90 L and the right eye 90R , the visual field V becomes redundant, and the utilization efficiency of pixel information is lowered. Therefore, as shown in FIG. 16(b), if a viewing zone V ( VL , VR ) is formed according to the size of one eye 90 ( 90L , 90R ) and time-divisionally displayed, the pixel information Utilization efficiency is increased, and high-efficiency and high-quality stereoscopic video viewing becomes possible. The viewing zone V L is the viewing zone corresponding to the left eye 90L , and the viewing zone V R is the viewing zone corresponding to the right eye 90R .

本発明は、画素情報の利用効率が高い立体画像表示システムを提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a stereoscopic image display system with high utilization efficiency of pixel information.

前記した課題に鑑みて、本発明に係る立体画像表示システムは、3次元モデルが配置された仮想空間を仮想カメラアレイで撮影した多視点画像群から、人物の片眼毎の要素画像群を生成する立体画像生成装置と、平行光学系を有し、立体画像生成装置が生成した要素画像群を片眼毎に視域を形成して時分割表示する立体画像表示装置とを備える立体画像表示システムであって、立体画像生成装置が、仮想カメラアレイ移動手段と、多視点画像群撮影手段と、要素画像群生成手段と、時分割制御手段と、を備える構成とした。 In view of the above-described problems, a stereoscopic image display system according to the present invention generates a group of elemental images for each eye of a person from a group of multi-viewpoint images obtained by photographing a virtual space in which a 3D model is arranged with a virtual camera array. and a stereoscopic image display device that has a parallel optical system and displays a group of element images generated by the stereoscopic image generation device in a time division manner by forming a viewing zone for each eye. The stereoscopic image generation device includes virtual camera array movement means, multi-viewpoint image group photographing means, elemental image group generation means, and time-division control means.

かかる立体画像生成装置によれば、仮想カメラアレイ移動手段は、片眼の位置を示す瞳位置情報が入力され、入力された瞳位置情報に基づいて、仮想カメラアレイの位置を移動させる。すなわち、仮想カメラアレイ移動手段は、片眼の位置を考慮して仮想カメラアレイの位置を移動させる。 According to such a stereoscopic image generating apparatus, the virtual camera array moving means receives pupil position information indicating the position of one eye, and moves the position of the virtual camera array based on the inputted pupil position information. That is, the virtual camera array moving means moves the position of the virtual camera array considering the position of one eye.

多視点画像群撮影手段は、仮想カメラアレイ移動手段が移動させた仮想カメラアレイで多視点画像群を撮影する。
要素画像群生成手段は、多視点画像群から要素画像群を生成する。
時分割制御手段は、片眼の数を示す瞳数情報が入力され、入力された瞳数情報に基づいて時分割表示を行うように、仮想カメラアレイ移動手段と多視点画像群撮影手段と要素画像群生成手段とを制御する。
このように、立体画像表示システムでは、時分割表示により片眼毎に視域を形成するので、画素情報の利用効率を高くすることができる。
The multi-viewpoint image group shooting means shoots the multi-viewpoint image group with the virtual camera array moved by the virtual camera array moving means.
The elemental image group generating means generates an elemental image group from the multi-viewpoint image group.
The time-division control means receives pupil number information indicating the number of one eye, and controls the virtual camera array moving means, the multi-viewpoint image group photographing means, and the elements so as to perform time-division display based on the inputted pupil number information. It controls the image group generating means.
As described above, in the stereoscopic image display system, a viewing zone is formed for each eye by time-division display, so that the utilization efficiency of pixel information can be improved.

また、前記した課題に鑑みて、本発明に係る立体画像表示システムは、3次元モデルが配置された仮想空間を仮想カメラアレイで撮影した多視点画像群から、人物の片眼毎の要素画像群を生成する立体画像生成装置と、立体画像生成装置が生成した要素画像群を片眼毎に時分割表示する立体画像表示装置と、人物の頭部に装着され、要素画像群の時分割表示に同期して開閉するシャッタを有する2眼立体メガネとを備える立体画像表示システムであって、立体画像生成装置が、仮想カメラアレイ移動手段と、多視点画像群撮影手段と、要素画像群生成手段と、シャッタ制御手段と、時分割制御手段と、を備え、立体画像表示装置が、立体画像生成装置が生成した要素画像群を表示する要素画像群表示手段と、2次元状に配列された要素レンズを有し、各要素レンズの焦点位置に要素画像群表示手段が位置するように配置されたレンズアレイと、を備える構成とした。 Further, in view of the above-mentioned problems, a stereoscopic image display system according to the present invention provides a group of element images for each eye of a person from a group of multi-viewpoint images obtained by photographing a virtual space in which a three-dimensional model is arranged with a virtual camera array. , a stereoscopic image display device that time-divisionally displays the group of element images generated by the stereoscopic image generation device for each eye, and a stereoscopic image display device that is worn on the head of a person and displays the group of elemental images in a time-division manner. A stereoscopic image display system comprising twin-lens stereoscopic glasses having shutters that open and close in synchronism, wherein a stereoscopic image generation device includes virtual camera array moving means, multi-viewpoint image group photographing means, and elemental image group generation means. , shutter control means, and time-sharing control means, wherein the stereoscopic image display device comprises elemental image group display means for displaying the elemental image group generated by the stereoscopic image generation device, and elemental lenses arranged in a two-dimensional manner. and a lens array arranged so that the elemental image group display means is positioned at the focal position of each elemental lens.

かかる立体画像生成装置によれば、仮想カメラアレイ移動手段は、片眼の位置を示す瞳位置情報が入力され、入力された瞳位置情報に基づいて、仮想カメラアレイの位置を移動させる。すなわち、仮想カメラアレイ移動手段は、片眼の位置を考慮して仮想カメラアレイの位置を移動させる。 According to such a stereoscopic image generating apparatus, the virtual camera array moving means receives pupil position information indicating the position of one eye, and moves the position of the virtual camera array based on the inputted pupil position information. That is, the virtual camera array moving means moves the position of the virtual camera array considering the position of one eye.

多視点画像群撮影手段は、仮想カメラアレイ移動手段が移動させた仮想カメラアレイで多視点画像群を撮影する。
要素画像群生成手段は、多視点画像群から要素画像群を生成する。
シャッタ制御手段は、瞳位置情報の片眼に対応したシャッタを開き、かつ、他のシャッタを閉じるようにシャッタの開閉を制御する。
時分割制御手段は、片眼の数を示す瞳数情報が入力され、入力された瞳数情報に基づいて時分割表示を行うように、仮想カメラアレイ移動手段と多視点画像群撮影手段と要素画像群生成手段とシャッタ制御手段とを制御する。
このように、立体画像表示システムでは、時分割表示により片眼毎に視域を形成するので、画素情報の利用効率を高くすることができる。
The multi-viewpoint image group shooting means shoots the multi-viewpoint image group with the virtual camera array moved by the virtual camera array moving means.
The elemental image group generating means generates an elemental image group from the multi-viewpoint image group.
The shutter control means opens the shutter corresponding to one eye of the pupil position information and controls the opening and closing of the shutters so as to close the other shutters.
The time-division control means receives pupil number information indicating the number of one eye, and controls the virtual camera array moving means, the multi-viewpoint image group photographing means, and the elements so as to perform time-division display based on the inputted pupil number information. It controls the image group generation means and the shutter control means.
As described above, in the stereoscopic image display system, a viewing zone is formed for each eye by time-division display, so that the utilization efficiency of pixel information can be improved.

本発明によれば、画素情報の利用効率を高くすることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the utilization efficiency of pixel information.

第1実施形態に係る立体画像表示システムの構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing the configuration of a stereoscopic image display system according to a first embodiment; FIG. 従来のIP立体映像表示装置におけるクロストークを説明する説明図である。It is an explanatory view explaining crosstalk in the conventional IP stereoscopic video display device. 第1実施形態において、立体画像表示装置の設計及びマスク画像を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the design of the stereoscopic image display device and the mask image in the first embodiment; 第1実施形態において、要素画像群の生成方法を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a method of generating an elemental image group in the first embodiment; (a)及び(b)は、第1実施形態における視域追従を説明する説明図である。(a) and (b) are explanatory diagrams for explaining viewing zone tracking in the first embodiment. 第1実施形態において、要素画像群の時分割表示を説明する説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining time-division display of a group of elemental images in the first embodiment; 第1実施形態に係る立体画像表示システムの動作を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the operation of the stereoscopic image display system according to the first embodiment; 第2実施形態に係る立体画像表示システムの構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a stereoscopic image display system according to a second embodiment; FIG. 第2実施形態において、要素画像群の時分割表示による視域追従を説明する説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining viewing zone tracking by time-division display of a group of elemental images in the second embodiment; 第3実施形態に係る立体画像表示システムの構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a stereoscopic image display system according to a third embodiment; FIG. 第4実施形態に係る立体画像表示システムの構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of a stereoscopic image display system according to a fourth embodiment; FIG. (a)及び(b)は、従来のIP立体映像表示装置を説明する説明図である。(a) and (b) are explanatory diagrams for explaining a conventional IP stereoscopic video display device. (a)及び(b)は、従来技術において、視域と要素レンズの焦点距離との関係を説明する説明図である。(a) and (b) are explanatory diagrams for explaining the relationship between the viewing zone and the focal length of the element lens in the prior art. (a)及び(b)は、従来の視域追従技術を説明する説明図である。(a) and (b) are explanatory diagrams for explaining a conventional viewing zone tracking technique. 従来の視域追従技術を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a conventional viewing zone tracking technique; (a)は従来の両眼に対応した視域を説明する説明図であり、(b)は本発明の片眼に対応した視域を説明する説明図である。(a) is an explanatory diagram for explaining a conventional viewing zone corresponding to both eyes, and (b) is an explanatory diagram for explaining a viewing zone corresponding to one eye according to the present invention.

(第1実施形態)
以下、本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略した。
(First embodiment)
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail with appropriate reference to the drawings. In addition, in each embodiment, the same code|symbol was attached|subjected to the same means, and description was abbreviate|omitted.

[立体画像表示システムの概要]
図1を参照し、第1実施形態に係る立体画像表示システム1の概要について説明する。
図1に示すように、立体画像表示システム1は、IP方式の立体画像(要素画像群E)を表示するものであり、瞳位置検出装置2と、立体画像表示装置3と、立体画像生成装置4とを備える。
[Overview of stereoscopic image display system]
An overview of a stereoscopic image display system 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 1, a stereoscopic image display system 1 displays an IP stereoscopic image (element image group E), and includes a pupil position detection device 2, a stereoscopic image display device 3, and a stereoscopic image generation device. 4.

立体画像表示システム1では、クロストークが発生しない立体画像表示装置3を構築する。図2に示すように、クロストークとは、直視型ディスプレイ110からの光が拡散することにより、レンズアレイ120を通して要素画像eを見るとき、その要素画像eに隣接する要素画像eが見えてしまう現象のことである。従来のIP立体映像表示装置100において、このクロストークは、メインローブ(中心視域)MLの外側にサイドローブSLとして現れる。そこで、立体画像表示システム1では、視聴の邪魔になるクロストークが発生しないように立体画像表示装置3を設計する。 In the stereoscopic image display system 1, a stereoscopic image display device 3 in which crosstalk does not occur is constructed. As shown in FIG. 2, crosstalk means that the light from the direct-view display 110 is diffused, and when an elemental image e is viewed through the lens array 120, an elemental image e adjacent to the elemental image e can be seen. It is a phenomenon. In the conventional IP stereoscopic video display device 100, this crosstalk appears as side lobes SL outside the main lobe (central viewing zone) ML. Therefore, in the stereoscopic image display system 1, the stereoscopic image display device 3 is designed so that crosstalk that disturbs viewing does not occur.

また、立体画像表示システム1では、片眼90(90,90)を包含できる程度の狭い視域V(V,V)を形成できるように、立体画像表示装置3の要素レンズ33のピッチ及び焦点距離fを設計する。前記したように、「視域」、「立体映像画素数」及び「空間周波数特性」という3つパラメータには、トレードオフの関係がある。このため、狭い「視域」を形成することにより、「立体映像画素数」及び「空間周波数特性」を向上させることができる。
そして、立体画像表示システム1では、瞳位置検出装置2により片眼90の位置を検出し、その位置に応じた要素画像群Eを片眼90で交互に時分割表示する。
Further, in the stereoscopic image display system 1, the element lenses 33 of the stereoscopic image display device 3 are arranged so as to form a narrow viewing zone V (V L , V R ) capable of including one eye 90 (90 L , 90 R ). Design the pitch and focal length f of . As described above, there is a trade-off relationship between the three parameters of "viewing area", "stereoscopic image pixel count", and "spatial frequency characteristics". Therefore, by forming a narrow "viewing zone", it is possible to improve the "stereoscopic image pixel count" and the "spatial frequency characteristics".
In the stereoscopic image display system 1, the position of one eye 90 is detected by the pupil position detection device 2, and the element image group E corresponding to the position is alternately displayed by the one eye 90 in a time division manner.

このように、立体画像表示システム1は、従来の視域追従技術(図15、非特許文献2)に対して、片眼90のサイズに合わせた狭い視域Vの形成、及び、片眼90の個数に応じた要素画像群Eの時分割表示を適用したものである。そこで、従来の視域追従技術との差異に着目して、立体画像表示システム1の構成を説明する。 In this way, the stereoscopic image display system 1 forms a narrow viewing zone V according to the size of one eye 90 and The time-division display of the element image group E according to the number of is applied. Therefore, the configuration of the stereoscopic image display system 1 will be described, focusing on the difference from the conventional viewing zone tracking technology.

[立体画像表示システムの構成]
図1に示すように、瞳位置検出装置2は、視聴者9の片眼90を検出し、検出した片眼90の位置を示す瞳位置情報と、片眼90の数を示す瞳数情報とを生成するものである。例えば、瞳位置検出装置2は、視聴者9の顔画像を撮影するための撮影装置(例えば、デプスカメラ、アイトラッカー、Webカメラ)を備える。この瞳位置検出装置2は、立体画像表示装置3の上部であって、視聴者9を向くように配置することが好ましい。そして、瞳位置検出装置2は、撮影装置が撮影した顔画像から、瞳検出技術(例えば、OpenCV)を用いて、各視聴者9の右眼90及び左眼90の位置と、それら右眼90及び左眼90の合計数とをリアルタイムで検出し、瞳位置情報及び瞳数情報を生成する。その後、瞳位置検出装置2は、生成した瞳位置情報及び瞳数情報を立体画像生成装置4に出力する。
[Configuration of stereoscopic image display system]
As shown in FIG. 1, the pupil position detection device 2 detects a single eye 90 of a viewer 9, and sets pupil position information indicating the position of the detected single eye 90 and pupil number information indicating the number of the single eye 90. is generated. For example, the pupil position detection device 2 includes a photographing device (for example, depth camera, eye tracker, web camera) for photographing the face image of the viewer 9 . The pupil position detection device 2 is preferably arranged above the stereoscopic image display device 3 so as to face the viewer 9 . Then, the pupil position detection device 2 detects the positions of the right eye 90 R and the left eye 90 L of each viewer 9 and the positions of the right eye 90 R and the left eye 90 L of each viewer 9 from the face image photographed by the photographing device, using pupil detection technology (for example, OpenCV). The total number of eyes 90 R and left eyes 90 L are detected in real time to generate pupil position information and pupil number information. After that, the pupil position detection device 2 outputs the generated pupil position information and pupil number information to the stereoscopic image generation device 4 .

立体画像表示装置3は、平行光学系を有し、立体画像生成装置4が生成した要素画像群Eを視聴者9の片眼90毎に時分割表示するものである。
立体画像生成装置4は、仮想カメラアレイ230(図15)で撮影した多視点画像群Mから、視聴者9の片眼90毎の要素画像群Eを生成するものである。そして、立体画像生成装置4は、生成した要素画像群Eを立体画像表示装置3に出力する。この立体画像生成装置4の詳細は、後記する。
The stereoscopic image display device 3 has a parallel optical system and time-divisionally displays the elemental image group E generated by the stereoscopic image generation device 4 for each eye 90 of the viewer 9 .
The stereoscopic image generation device 4 generates an elemental image group E for each eye 90 of the viewer 9 from the multi-viewpoint image group M captured by the virtual camera array 230 (FIG. 15). Then, the stereoscopic image generation device 4 outputs the generated elemental image group E to the stereoscopic image display device 3 . Details of the stereoscopic image generation device 4 will be described later.

<立体画像表示装置>
図1に示すように、立体画像表示装置3は、プロジェクタ(投影手段)30と、平行光光学系としてのコリメートレンズ31と、レンズアレイ32と、LCDパネル(要素画像群表示手段)34とを備える。
<Stereoscopic image display device>
As shown in FIG. 1, the stereoscopic image display device 3 includes a projector (projection means) 30, a collimating lens 31 as a parallel light optical system, a lens array 32, and an LCD panel (elemental image group display means) 34. Prepare.

プロジェクタ30は、立体画像生成装置4から入力されるマスク画像を投影するものである。このプロジェクタ30は、マスク画像の非マスク領域(図3)に応じた光を投影する、LCDパネル34のバックライトとして用いられる。例えば、プロジェクタ30は、レンズシフト機能等を備える一般的なものである。 The projector 30 projects the mask image input from the stereoscopic image generation device 4 . This projector 30 is used as a backlight for an LCD panel 34, which projects light according to the non-masked areas (FIG. 3) of the masked image. For example, the projector 30 is a general one having a lens shift function and the like.

コリメートレンズ31は、プロジェクタ30から投影されたマスク画像の光を平行光として出射するものである。例えば、コリメートレンズ31は、その焦点位置にプロジェクタ30が位置するように配置された両凸レンズである。 The collimating lens 31 emits the light of the mask image projected from the projector 30 as parallel light. For example, the collimating lens 31 is a biconvex lens arranged so that the projector 30 is positioned at its focal position.

レンズアレイ32は、2次元状に配列された要素レンズ33を有し、コリメートレンズ31から出射された平行光を各要素レンズ33の焦点位置に集光することで、点光源群を形成するものである。ここで、各要素レンズ33の焦点位置が集光点となる。例えば、レンズアレイ32は、要素レンズ33としての微小な両凸レンズを有し、コリメートレンズ31の後段に配置される。 The lens array 32 has element lenses 33 arranged two-dimensionally, and forms a point light source group by condensing the parallel light emitted from the collimating lens 31 at the focal position of each element lens 33. is. Here, the focal position of each element lens 33 is the focal point. For example, the lens array 32 has minute biconvex lenses as element lenses 33 and is arranged behind the collimator lens 31 .

LCDパネル34は、レンズアレイ32で形成された点光源群により、立体画像生成装置4が生成した要素画像群Eを表示するものである。例えば、LCDパネル34は、レンズアレイ32の後段に配置された一般的な液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)である。 The LCD panel 34 displays an elemental image group E generated by the stereoscopic image generating device 4 by a point light source group formed by the lens array 32 . For example, the LCD panel 34 is a general liquid crystal display (LCD) arranged behind the lens array 32 .

<<立体画像表示装置の設計、マスク画像>>
図3を参照し、立体画像表示装置3の設計及びマスク画像について詳細に説明する。
図3(a)では、ある要素レンズ33の集光点Fを原点(0,0,0)とし、水平方向をx軸、垂直方向をy軸、奥行方向をz軸とする3次元座標系で説明する。要素レンズ33の焦点距離をfとし、要素画像eのサイズをwとする。要素レンズ33の集光点Fから要素画像eまでの距離をlとする。要素レンズ33の集光点Fから視点位置までの距離をLとする。なお、視点位置とは、瞳位置情報が示す片眼90のz軸方向の位置のことである。
また、図3(b)では、要素レンズ33の水平サイズをpとし、要素レンズ33の垂直サイズをpとする。
<<Design of stereoscopic image display device, mask image>>
The design of the stereoscopic image display device 3 and the mask image will be described in detail with reference to FIG.
In FIG. 3(a), a three-dimensional coordinate system with the focal point F of a certain element lens 33 as the origin (0, 0, 0), the horizontal direction as the x-axis, the vertical direction as the y-axis, and the depth direction as the z-axis. will explain. Let f be the focal length of the element lens 33, and w be the size of the element image e. Let l be the distance from the focal point F of the element lens 33 to the element image e. Let L be the distance from the focal point F of the element lens 33 to the viewpoint position. Note that the viewpoint position is the position of the eye 90 in the z-axis direction indicated by the pupil position information.
In FIG. 3B, the horizontal size of the lens element 33 is ph , and the vertical size of the lens element 33 is pv .

図3(a)に示すように、立体画像表示装置3では、集光点Fから広がった光の幅が、LCDパネル34に表示されている要素画像eのサイズwと同一になる。ここで、視点位置での視域Vのサイズが、以下の式(1)に示すように、要素画像eのサイズwに距離Lを乗算して距離lで除算した値で表される。そこで、立体画像表示装置3では、式(1)で求まる視域Vのサイズが、予め設定された片眼90のサイズα以上、かつ、片眼90のサイズαに対して一定範囲内となるようにする。
w×L/l …式(1)
As shown in FIG. 3( a ), in the stereoscopic image display device 3 , the width of the light spread from the focal point F is the same as the size w of the elemental image e displayed on the LCD panel 34 . Here, the size of the viewing area V at the viewpoint position is represented by a value obtained by multiplying the size w of the element image e by the distance L and dividing by the distance l, as shown in the following equation (1). Therefore, in the stereoscopic image display device 3, the size of the viewing zone V obtained by Equation (1) is equal to or greater than the preset size α of the single eye 90 and within a certain range of the size α of the single eye 90. make it
w × L / l ... formula (1)

また、図3(b)に示すように、マスク画像Jは、光が出射される非マスク領域(白色領域)Jと、光が出射されないマスク領域(黒色領域)Jとを有する。なお、図3(b)では、マスク領域Jをハッチングで図示した。ここで、非マスク領域Jのサイズβは、以下の式(2)に示すように、要素画像eのサイズwに要素レンズ33の焦点距離fを乗算して距離lで除算した値から求まる。従って、式(2)により非マスク領域Jのサイズβを予め設定しておき、その非マスク領域Jを有するマスク画像Jを生成すればよい。
w×f/l …式(2)
Further, as shown in FIG. 3B, the mask image J has a non-mask area (white area) JW from which light is emitted and a mask area (black area) JB from which light is not emitted. In addition, in FIG. 3B, the mask region JB is illustrated by hatching. Here, the size β of the non-masked region JW is obtained by multiplying the size w of the elemental image e by the focal length f of the elemental lens 33 and dividing by the distance l, as shown in the following equation (2). . Therefore, the size β of the non-masked area JW may be set in advance according to equation (2), and the mask image J having the non-masked area JW may be generated.
w×f/l...Equation (2)

なお、図3のマスク画像Jは、1個の要素レンズ33に対応したものを表している。従って、後記するマスク画像生成手段41は、要素レンズ33の個数に応じて、図3のマスク画像Jを2次元状に配列したものを生成する。また、図3では、水平方向で説明したが、垂直方向も同様である。 Note that the mask image J in FIG. 3 represents one corresponding to one element lens 33 . Therefore, the mask image generating means 41 described later generates a two-dimensional arrangement of the mask images J in FIG. 3 according to the number of the element lenses 33 . Also, in FIG. 3, the horizontal direction has been described, but the same applies to the vertical direction.

<立体画像生成装置>
図1に戻り、立体画像生成装置4について説明する。
図1に示すように、立体画像生成装置4は、時分割制御手段40と、マスク画像生成手段41と、仮想カメラアレイ初期設定手段42と、仮想カメラアレイ移動手段43と、3次元モデル設定手段44と、多視点画像群撮影手段45と、要素画像群生成手段46とを備える。
<Stereoscopic image generation device>
Returning to FIG. 1, the stereoscopic image generation device 4 will be described.
As shown in FIG. 1, the stereoscopic image generation device 4 includes time-division control means 40, mask image generation means 41, virtual camera array initialization means 42, virtual camera array movement means 43, and three-dimensional model setting means. 44 , multi-viewpoint image group photographing means 45 , and elemental image group generating means 46 .

時分割制御手段40は、瞳位置検出装置2から瞳数情報が入力され、入力された瞳数情報に基づいて時分割表示を行うように、マスク画像生成手段41と仮想カメラアレイ移動手段43と多視点画像群撮影手段45と要素画像群生成手段46(以後、仮想カメラアレイ移動手段43等)とを制御するものである。なお、図1では、時分割制御手段40の時分割制御対象を破線で囲った。 The time-division control means 40 receives pupil number information from the pupil position detection device 2, and controls the mask image generation means 41 and the virtual camera array movement means 43 so as to perform time-division display based on the inputted pupil number information. It controls the multi-viewpoint image group photographing means 45 and the elemental image group generating means 46 (hereinafter referred to as the virtual camera array moving means 43, etc.). In FIG. 1, the time-division control target of the time-division control means 40 is surrounded by a dashed line.

つまり、時分割制御手段40は、片眼90の表示タイミングに合わせて、仮想カメラアレイ移動手段43等を同期制御する。具体的には、時分割制御手段40は、単位時間(例えば、1秒)を瞳数情報が示す片眼90の個数で等分し、各片眼90の表示タイミングを求める。そして、時分割制御手段40は、各片眼90の表示タイミングにおいて、その片眼90の識別情報、及び、その片眼90の瞳位置情報を仮想カメラアレイ移動手段43等に出力する。例えば、片眼90の識別情報は、左眼90及び右眼90にそれぞれ割り当てた連番である。これにより、仮想カメラアレイ移動手段43等は、片眼90の表示タイミングで所定の処理を行うことが可能となり、片眼90毎に要素画像群Eを時分割表示できる。なお、要素画像群Eの時分割表示による視域追従の詳細は、後記する。 That is, the time-division control means 40 synchronously controls the virtual camera array moving means 43 and the like in accordance with the display timing of the one eye 90 . Specifically, the time-division control means 40 equally divides a unit time (for example, one second) by the number of the eyes 90 indicated by the pupil number information, and obtains the display timing of each eye 90 . At the display timing of each eye 90, the time-division control means 40 outputs the identification information of the eye 90 and the pupil position information of the eye 90 to the virtual camera array moving means 43 and the like. For example, the identification information for one eye 90 is a serial number assigned to left eye 90L and right eye 90R , respectively. As a result, the virtual camera array moving means 43 and the like can perform predetermined processing at the display timing of the single eye 90, and the elemental image group E can be displayed in a time division manner for each single eye 90. FIG. Details of viewing zone tracking by time-division display of the elemental image group E will be described later.

マスク画像生成手段41は、時分割制御手段40から入力された瞳位置情報に基づいて、非マスク領域Jを有するマスク画像J(図3)を生成するものである。ここで、マスク画像生成手段41は、前記式(2)に示すように、非マスク領域Jのサイズβが予め設定されていることとする。また、マスク画像生成手段41は、プロジェクタ30が片眼90の位置に応じた方向の光を投影できるように、瞳位置情報に応じた位置に非マスク領域Jを形成する。
その後、マスク画像生成手段41は、生成したマスク画像Jをプロジェクタ30に出力する。
The mask image generation means 41 generates a mask image J (FIG. 3) having a non-mask area JW based on the pupil position information input from the time-division control means 40 . Here, it is assumed that the size β of the non-masked area JW is set in advance in the mask image generating means 41 as shown in the above equation (2). Also, the mask image generating means 41 forms the non-mask area JW at a position corresponding to the pupil position information so that the projector 30 can project light in a direction corresponding to the position of the one eye 90 .
After that, the mask image generating means 41 outputs the generated mask image J to the projector 30 .

仮想カメラアレイ初期設定手段42は、仮想カメラアレイ230に関するパラメータを初期設定するものである。例えば、パラメータには、仮想カメラアレイ230の中心位置や、仮想カメラ231の台数、配置、間隔及び焦点距離が含まれる。具体的には、仮想カメラアレイ初期設定手段42は、時分割制御手段40から入力された瞳位置情報に基づいて、仮想カメラアレイ230の中心位置を、片眼90の位置に設定する。この他、立体画像の制作者が、図示を省略したマウス、キーボード等の操作手段を用いて、仮想カメラ231の台数、配置、間隔及び焦点距離を仮想カメラアレイ初期設定手段42に設定してもよい。
その後、仮想カメラアレイ初期設定手段42は、設定されたパラメータを仮想カメラアレイ移動手段43に出力する。
The virtual camera array initial setting means 42 initializes parameters relating to the virtual camera array 230 . For example, the parameters include the center position of the virtual camera array 230, the number of virtual cameras 231, their arrangement, their spacing, and their focal lengths. Specifically, the virtual camera array initialization means 42 sets the center position of the virtual camera array 230 to the position of one eye 90 based on the pupil position information input from the time division control means 40 . In addition, the creator of the stereoscopic image may set the number, arrangement, interval and focal length of the virtual cameras 231 in the virtual camera array initialization means 42 using operation means such as a mouse and keyboard (not shown). good.
After that, the virtual camera array initialization means 42 outputs the set parameters to the virtual camera array moving means 43 .

仮想カメラアレイ移動手段43は、時分割制御手段40から瞳位置情報が入力され、入力された瞳位置情報に基づいて、仮想カメラアレイ230の位置を移動させるものである。すなわち、仮想カメラアレイ移動手段43は、片眼90の移動を考慮して、仮想カメラアレイ230の位置を移動させる。
その後、仮想カメラアレイ移動手段43は、移動させた仮想カメラアレイ230の位置を、仮想カメラアレイ初期設定手段42から入力されたパラメータと共に、多視点画像群撮影手段45に出力する。
The virtual camera array moving means 43 receives the pupil position information from the time-division control means 40 and moves the position of the virtual camera array 230 based on the inputted pupil position information. That is, the virtual camera array moving means 43 moves the position of the virtual camera array 230 considering the movement of the one eye 90 .
After that, the virtual camera array moving means 43 outputs the position of the moved virtual camera array 230 to the multi-viewpoint image group photographing means 45 together with the parameters input from the virtual camera array initialization means 42 .

3次元モデル設定手段44は、仮想空間内に配置する3次元モデルObjを設定するものである。この3次元モデルObjは、仮想カメラアレイ230の撮影対象であり、帽子をかぶった女性のように任意である(図15)。例えば、立体画像の制作者が、操作手段を用いて、仮想空間内に配置する3次元モデルObjを3次元モデル設定手段44に設定する。
その後、3次元モデル設定手段44は、設定された3次元モデルObjを多視点画像群撮影手段45に出力する。
The three-dimensional model setting means 44 sets a three-dimensional model Obj to be placed in the virtual space. This three-dimensional model Obj is an object to be photographed by the virtual camera array 230, and is arbitrary like a woman wearing a hat (FIG. 15). For example, the creator of the stereoscopic image sets the three-dimensional model Obj to be arranged in the virtual space in the three-dimensional model setting means 44 using the operation means.
After that, the three-dimensional model setting means 44 outputs the set three-dimensional model Obj to the multi-viewpoint image group photographing means 45 .

多視点画像群撮影手段45は、仮想カメラアレイ移動手段43が移動させた仮想カメラアレイ230で多視点画像群Mを撮影するものである。具体的には、多視点画像群撮影手段45は、3次元モデルObjが配置された仮想空間を、片眼90の位置に応じて配置された仮想カメラアレイ230で撮影する。このようにして、多視点画像群撮影手段45は、多視点画像群Mを生成(レンダリング)する。
その後、多視点画像群撮影手段45は、生成した多視点画像群Mを要素画像群生成手段46に出力する。
The multi-viewpoint image group shooting means 45 shoots the multi-viewpoint image group M with the virtual camera array 230 moved by the virtual camera array moving means 43 . Specifically, the multi-viewpoint image group photographing means 45 photographs the virtual space in which the three-dimensional model Obj is arranged with the virtual camera array 230 arranged according to the position of the one eye 90 . In this manner, the multi-viewpoint image group photographing means 45 generates (renders) the multi-viewpoint image group M. FIG.
After that, the multi-viewpoint image group photographing means 45 outputs the generated multi-viewpoint image group M to the elemental image group generation means 46 .

要素画像群生成手段46は、多視点画像群撮影手段45より入力された多視点画像群Mから要素画像群Eを生成するものである。この要素画像群生成手段46は、任意の手法で多視点画像群Mから要素画像群Eを生成できる。例えば、要素画像群生成手段46は、各多視点画像mから同一位置の画素を抽出し、抽出した画素で構成される要素画像eを生成する。
その後、要素画像群生成手段46は、生成した要素画像群Eを立体画像表示装置3に出力する。
The elemental image group generating means 46 generates an elemental image group E from the multi-viewpoint image group M input from the multi-viewpoint image group photographing means 45 . The elemental image group generating means 46 can generate the elemental image group E from the multi-viewpoint image group M by any method. For example, the elemental image group generating means 46 extracts pixels at the same position from each multi-viewpoint image m, and generates an elemental image e composed of the extracted pixels.
After that, the element image group generating means 46 outputs the generated element image group E to the stereoscopic image display device 3 .

<要素画像群の生成>
図4を参照し、要素画像群Eの生成の一例について説明する。
図4(a)に示すように、左上視点の画像m11、画像m11の右側視点の画像m21、画像m11の下側視点の画像m12という、3視点分の多視点画像mについて考える。また、説明を簡易にするため、画像m11では、左上画素に「●1」を付し、右側画素に「●2」を付し、下側画素に「●3」を付した。これと同様、画像m21には、「▲1」~「▲3」を付し、画像m12には、「■1」~「■3」を付した。
<Generation of elemental image group>
An example of generation of the elemental image group E will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4A, for a multi-viewpoint image m for three viewpoints, namely, an image m 11 at the upper left viewpoint, an image m 21 at the right viewpoint of the image m 11 , and an image m 12 at the lower viewpoint of the image m 11 . think. In order to simplify the explanation, in the image m11 , the upper left pixel is marked with "● 1", the right pixel is marked with "● 2", and the lower pixel is marked with "● 3". Similarly, " ▴1 " to "▴3" are added to the image m21, and "▪1" to "▪3" are added to the image m12 .

この場合、要素画像群生成手段46は、図4(b)に示すように、画像m11,m12,m21から左上画素●1,▲1,■1,…を抽出し、左上の要素画像e11を生成する。つまり、要素画像e11は、同一位置の左上画素●1,▲1,■1,…で構成されている。また、要素画像e11において、左上画素●1,▲1,■1,…の並び方は、それら画素を抽出した画像m11,m12,m21の視点位置に対応する。つまり、要素画像e11では、画素●1が左上に配置され、画素▲1が画素●1の右側に配置され、画素■1が画素●1の下側に配置される。 In this case, as shown in FIG . 4(b), the elemental image group generating means 46 extracts upper left pixels ●1, ▲ 1 , 1, . Generate image e11 . That is, the element image e11 is composed of upper left pixels ●1, ▲1, ■1, . . . at the same position. Also, in the element image e11 , the arrangement of the upper left pixels ● 1 , ▲ 1 , ■ 1 , . In other words, in the element image e11 , the pixel ●1 is arranged on the upper left, the pixel ▲1 is arranged on the right side of the pixel ●1, and the pixel ■1 is arranged below the pixel ●1.

また、要素画像群生成手段46は、要素画像e11と同様、画像m11,m12,m21から抽出した右側画素●2,▲2,■2,…で構成される要素画像e21を生成する。さらに、要素画像群生成手段46は、要素画像e11,e21と同様、画像m11,m12,m21から抽出した下側画素●3,▲3,■3,…で構成される要素画像e12を生成する。 Further, the element image group generating means 46 generates an element image e21 composed of right pixels 2, 2 , 2 , . . . Generate. Further, the element image group generating means 46 generates element images composed of lower pixels ● 3 , ▲ 3 , 3 , . . . Generate image e12 .

ここで、要素画像eは、その要素画像eを構成する各画素の画素位置に対応した位置に配置される。例えば、要素画像e11は、左上画素●1,▲1,■1,…で構成されているので、左上に配置される。また、要素画像e21は、右側画素●2,▲2,■2,…で構成されているので、要素画像e11の右側に配置される。さらに、要素画像e12は、下側画素●3,▲3,■3,…で構成されるので、要素画像e11の下側に配置される。 Here, the elemental image e is arranged at a position corresponding to the pixel position of each pixel forming the elemental image e. For example, the element image e11 is composed of the upper left pixels ●1, ▲1, ■1, . . . Also, since the element image e21 is composed of the right pixels ●2, ▲2, ■ 2 , . Further, the element image e12 is arranged below the element image e11 because it is composed of the lower pixels ●3, ▲3, ■3, .

なお、立体画像表示装置3の光学系の構成によっては、立体像の倒立像が表示される場合もある。この場合、要素画像群生成手段46は、各画素の位置を上下左右に反転させて、立体像の正立像が表示されるように要素画像群Eを生成してもよい。 Depending on the configuration of the optical system of the stereoscopic image display device 3, an inverted stereoscopic image may be displayed. In this case, the elemental image group generating means 46 may reverse the position of each pixel vertically and horizontally to generate the elemental image group E so that a stereoscopic erect image is displayed.

[要素画像群の時分割表示による視域追従]
図5及び図6を参照し、立体画像表示システム1における要素画像群Eの時分割表示による視域追従を説明する。なお、図5及び図6では、図面を見やすくするため、瞳位置検出装置2及び立体画像生成装置4の図示を省略している。
[Viewing zone tracking by time-division display of elemental images]
5 and 6, viewing zone tracking by time-division display of the elemental image group E in the stereoscopic image display system 1 will be described. 5 and 6, illustration of the pupil position detection device 2 and the stereoscopic image generation device 4 is omitted in order to make the drawings easier to see.

図5(a)に示すように、プロジェクタ30は、マスク画像生成手段41からマスク画像Jが入力され、その非マスク領域Jに応じた白色光を投影する。コリメートレンズ31は、プロジェクタ30が投影したマスク画像Jの光を平行化し、平行光として出射する。レンズアレイ32は、要素レンズ33の集光点Fに平行光を集光し、点光源群を形成する。集光点Fから広がる光がLCDパネル34に表示されている要素画像eと同じサイズになるので、要素画像群Eが立体表示される。 As shown in FIG. 5A, the projector 30 receives the mask image J from the mask image generating means 41 and projects white light corresponding to the non-mask area JW . The collimating lens 31 collimates the light of the mask image J projected by the projector 30 and emits it as parallel light. The lens array 32 converges parallel light on the focal points F of the element lenses 33 to form a point light source group. Since the light spread from the condensing point F has the same size as the elemental image e displayed on the LCD panel 34, the elemental image group E is stereoscopically displayed.

ここで、瞳位置検出装置2が片眼90の位置を検出し、その位置に応じたマスク画像J及び要素画像群Eを立体画像生成装置4が生成する。つまり、立体画像表示システム1では、図5(b)に示すように、要素画像群Eを形成する光線方向を片眼90の位置に応じて制御するので、視域追従を実現できる。さらに、立体画像表示システム1では、平行光を出射しているため、クロストークが発生せずに視域Vの外で要素画像群Eが再生されず、片眼90のみに要素画像群Eを表示できる。 Here, the pupil position detection device 2 detects the position of one eye 90, and the stereoscopic image generation device 4 generates the mask image J and the element image group E according to the position. That is, in the stereoscopic image display system 1, as shown in FIG. 5(b), the directions of light beams forming the elemental image group E are controlled according to the position of the one eye 90, so that viewing zone tracking can be achieved. Furthermore, in the stereoscopic image display system 1, since parallel light is emitted, crosstalk does not occur and the elemental image group E is not reproduced outside the viewing zone V, and the elemental image group E is displayed only in one eye 90. can be displayed.

図6に示すように、立体画像表示システム1では、要素画像群Eを時分割表示する。ここで、立体画像表示システム1では、片眼90の数が2個なので、1フレーム間隔で要素画像群Eを時分割表示すればよい。例えば、立体画像表示システム1は、奇数番目のフレーム#1,#3,#5,#7,…で右眼90に対応した要素画像群Eを表示し、偶数番目のフレーム#2,#4,#6,#8,…で左眼90に対応した要素画像群Eを表示する。 As shown in FIG. 6, in the stereoscopic image display system 1, the elemental image group E is displayed in a time division manner. Here, in the stereoscopic image display system 1, since the number of one eye 90 is two, the element image group E may be time-divisionally displayed at intervals of one frame. For example, the stereoscopic image display system 1 displays the elemental image group E corresponding to the right eye 90 R in odd-numbered frames #1, #3, #5, #7, . 4, #6, #8, . . . display the elemental image group E corresponding to the left eye 90L .

なお、図6では、視聴者9が一人の場合を例示したが、立体画像表示システム1は、視聴者9が複数の場合にも対応できる。この場合、立体画像表示システム1は、瞳位置検出装置2が検出した全ての片眼90の数に応じて、時分割表示を行えばよい。
また、図6では、図面を見やすくするために、プロジェクタ30から出射される光線の図示を省略し、その光線により形成される視域V,Vのみを図示した。
Although FIG. 6 illustrates the case where the number of viewers 9 is one, the stereoscopic image display system 1 can also cope with the case where there are a plurality of viewers 9 . In this case, the stereoscopic image display system 1 may perform time-division display according to the number of all eyes 90 detected by the pupil position detection device 2 .
In addition, in FIG. 6, the light rays emitted from the projector 30 are omitted in order to make the drawing easier to see, and only the viewing zones V L and V R formed by the light rays are shown.

[立体画像表示システムの動作]
図7を参照し、立体画像表示システム1の動作について説明する。
図7に示すように、ステップS1において、瞳位置検出装置2は、視聴者9の片眼90を検出し、検出した片眼90の位置を示す瞳位置情報と、片眼90の数を示す瞳数情報とを生成する。
ステップS2において、仮想カメラアレイ初期設定手段42は、仮想カメラアレイ230に関するパラメータを初期設定する。例えば、ステップS1で生成した瞳位置情報に基づいて、仮想カメラアレイ230の中心位置を、片眼90の位置に設定する。
[Operation of stereoscopic image display system]
The operation of the stereoscopic image display system 1 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 7, in step S1, the pupil position detection device 2 detects one eye 90 of the viewer 9, and indicates pupil position information indicating the position of the detected one eye 90 and the number of one eye 90. pupil number information.
In step S<b>2 , the virtual camera array initialization means 42 initializes parameters regarding the virtual camera array 230 . For example, the center position of the virtual camera array 230 is set to the position of one eye 90 based on the pupil position information generated in step S1.

ステップS3において、マスク画像生成手段41は、ステップS1で生成した瞳位置情報に基づいて、非マスク領域Jを有するマスク画像Jを生成する。例えば、マスク画像生成手段41は、非マスク領域Jが所定サイズ、かつ、瞳位置情報に応じた位置となるようなマスク画像Jを生成する。
ステップS4において、仮想カメラアレイ移動手段43は、ステップS1で生成した瞳位置情報に基づいて、仮想カメラアレイ230の位置を移動させる。つまり、仮想カメラアレイ移動手段43は、ステップS1で検出された片眼90の移動を考慮して、仮想カメラアレイ230の位置を移動させる。
In step S3, the mask image generating means 41 generates a mask image J having a non-mask area JW based on the pupil position information generated in step S1. For example, the mask image generating means 41 generates the mask image J such that the non-mask area JW has a predetermined size and a position corresponding to the pupil position information.
In step S4, the virtual camera array moving means 43 moves the position of the virtual camera array 230 based on the pupil position information generated in step S1. That is, the virtual camera array moving means 43 moves the position of the virtual camera array 230 in consideration of the movement of the single eye 90 detected in step S1.

ステップS5において、3次元モデル設定手段44は、仮想空間内に配置する3次元モデルObjを設定する。
ステップS6において、多視点画像群撮影手段45は、ステップS4で移動させた仮想カメラアレイ230で3次元モデルObjを撮影し、多視点画像群Mを生成する。
ステップS7において、要素画像群生成手段46は、ステップS6で生成した多視点画像群Mから要素画像群Eを生成する。例えば、要素画像群生成手段46は、各多視点画像mから同一位置の画素を抽出し、抽出した画素で構成される要素画像eを生成する。
At step S5, the three-dimensional model setting means 44 sets a three-dimensional model Obj to be arranged in the virtual space.
In step S6, the multi-viewpoint image group shooting means 45 shoots the three-dimensional model Obj with the virtual camera array 230 moved in step S4, and generates a multi-viewpoint image group M.
In step S7, the elemental image group generating means 46 generates an elemental image group E from the multi-viewpoint image group M generated in step S6. For example, the elemental image group generating means 46 extracts pixels at the same position from each multi-viewpoint image m, and generates an elemental image e composed of the extracted pixels.

ステップS8において、時分割制御手段40は、要素画像群Eの時分割表示を終了するか否かを判定する。例えば、時分割制御手段40は、要素画像群Eの最終フレームを表示した場合、時分割表示を終了すると判定する。
時分割表示を終了しない場合(ステップS8でNo)、立体画像表示システム1は、ステップS9の処理に進む。
ステップS9において、時分割制御手段40は、次に時分割表示する片眼90の識別情報及び瞳位置情報を仮想カメラアレイ移動手段43等に出力し、ステップS3の処理に戻る。
時分割表示を終了する場合(ステップS8でNo)、立体画像表示システム1は、動作を終了する。
In step S8, the time-division control means 40 determines whether or not the time-division display of the elemental image group E should be ended. For example, when the last frame of the element image group E is displayed, the time-division control means 40 determines to end the time-division display.
If the time-division display is not finished (No in step S8), the stereoscopic image display system 1 proceeds to the process of step S9.
In step S9, the time-division control means 40 outputs the identification information and the pupil position information of the one eye 90 to be displayed next time-divisionally to the virtual camera array moving means 43, etc., and returns to the processing of step S3.
When ending the time-division display (No in step S8), the stereoscopic image display system 1 ends the operation.

[作用・効果]
以上のように、立体画像表示システム1は、時分割表示により片眼90毎に視域Vを形成するので、画素情報の利用効率が高くなり、高効率で高品質な要素画像群Eの視聴が可能になる。また、立体画像表示システム1は、IP方式で立体表示を行うため、視聴時の眼の輻輳と調節が一致し、2眼立体方式と比較して、長時間の視聴でも疲れにくくなる。さらに、立体画像表示システム1は、光線密度が高く、単眼内に複数の視差画像が入射する超多眼条件を満たすため、肉眼のピント調節が適切に機能し、長時間の視聴でも疲れにくくなる。さらに、立体画像表示システム1では、視聴者9がプロジェクタ30の光を直接見るので、明るい要素画像群Eを表示することができる。
[Action/effect]
As described above, the stereoscopic image display system 1 forms a viewing zone V for each eye 90 by time-division display, so that the utilization efficiency of pixel information is increased, and the elemental image group E can be viewed with high efficiency and high quality. becomes possible. In addition, since the stereoscopic image display system 1 performs stereoscopic display by the IP method, eye convergence and accommodation during viewing match, and compared to the binocular stereoscopic method, viewing for a long time is less tiring. Furthermore, since the stereoscopic image display system 1 has a high light density and satisfies the super multi-view condition in which a plurality of parallax images are incident in a single eye, the focus adjustment of the naked eye functions appropriately, and even long-time viewing does not cause fatigue. . Furthermore, in the stereoscopic image display system 1, since the viewer 9 directly sees the light from the projector 30, a bright elemental image group E can be displayed.

(第2実施形態)
[立体画像表示システムの構成]
図8を参照し、第2実施形態に係る立体画像表示システム1Bの構成について、第1実施形態と異なる点を説明する。
図8に示すように、立体画像表示システム1Bでは、立体画像表示装置3Bの構成が第1実施形態と異なっており、瞳位置検出装置2と、立体画像表示装置3Bと、立体画像生成装置4Bとを備える。
なお、瞳位置検出装置2は、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
(Second embodiment)
[Configuration of stereoscopic image display system]
With reference to FIG. 8, the configuration of a stereoscopic image display system 1B according to the second embodiment will be described with respect to the differences from the first embodiment.
As shown in FIG. 8, in a stereoscopic image display system 1B, the configuration of a stereoscopic image display device 3B is different from that of the first embodiment. and
Note that the pupil position detection device 2 is the same as that of the first embodiment, so the description is omitted.

<立体画像表示装置>
図8に示すように、立体画像表示装置3Bは、LEDアレイ(光源)35と、平行光光学系としてのコリメートレンズ36と、LCDパネル37と、レンズアレイ38とを備える。
<Stereoscopic image display device>
As shown in FIG. 8, the stereoscopic image display device 3B includes an LED array (light source) 35, a collimator lens 36 as a parallel light optical system, an LCD panel 37, and a lens array 38.

LEDアレイ35は、立体画像生成装置4Bから入力された瞳位置情報に基づいて、指向性を有する光を出射するものである。そして、LEDアレイ35は、瞳位置情報に応じた高輝度LEDを点灯させる。つまり、LEDアレイ35は、瞳位置情報に基づいて点灯する高輝度LEDを変更することで、視域Vの方向を制御する。 The LED array 35 emits light having directivity based on the pupil position information input from the stereoscopic image generation device 4B. Then, the LED array 35 lights the high-brightness LED according to the pupil position information. In other words, the LED array 35 controls the direction of the viewing zone V by changing the high-brightness LED to be lit based on the pupil position information.

コリメートレンズ36は、LEDアレイ35からの光を平行光として出射するものである。例えば、コリメートレンズ36は、その焦点位置にLEDアレイ35が位置するように配置された両凸レンズである。 The collimating lens 36 emits the light from the LED array 35 as parallel light. For example, the collimating lens 36 is a biconvex lens positioned so that the LED array 35 is positioned at its focal position.

LCDパネル37は、コリメートレンズ36からの平行光により、立体画像生成装置4Bが生成した要素画像群Eを表示するものである。例えば、LCDパネル37は、コリメートレンズ36の後段に配置された一般的な液晶ディスプレイである。 The LCD panel 37 displays an elemental image group E generated by the stereoscopic image generating device 4B with parallel light from the collimating lens 36. FIG. For example, the LCD panel 37 is a general liquid crystal display arranged behind the collimating lens 36 .

レンズアレイ38は、2次元状に配列された要素レンズ39を有し、各要素レンズ39の焦点位置にLCDパネル37が位置するように配置されたものである。例えば、レンズアレイ38は、要素レンズ39としての微小な両凸レンズを有し、LCDパネル37の後段に配置される。 The lens array 38 has element lenses 39 arranged two-dimensionally, and is arranged so that the LCD panel 37 is positioned at the focal position of each element lens 39 . For example, the lens array 38 has minute biconvex lenses as element lenses 39 and is arranged behind the LCD panel 37 .

<立体画像生成装置>
図8に示すように、立体画像生成装置4Bは、時分割制御手段40Bと、仮想カメラアレイ初期設定手段42と、仮想カメラアレイ移動手段43と、3次元モデル設定手段44と、多視点画像群撮影手段45と、要素画像群生成手段46と、LEDアレイ制御手段47とを備える。
なお、時分割制御手段40B及びLEDアレイ制御手段47以外の各手段は、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
<Stereoscopic image generation device>
As shown in FIG. 8, the stereoscopic image generation device 4B includes time-division control means 40B, virtual camera array initialization means 42, virtual camera array movement means 43, three-dimensional model setting means 44, and multi-viewpoint image groups. It has a photographing means 45 , an elemental image group generating means 46 and an LED array control means 47 .
Note that each means other than the time-division control means 40B and the LED array control means 47 are the same as those in the first embodiment, so description thereof will be omitted.

時分割制御手段40Bは、瞳位置検出装置2から瞳数情報が入力され、入力された瞳数情報に基づいて時分割表示を行うように、仮想カメラアレイ移動手段43等を制御するものである。さらに、時分割制御手段40Bは、片眼90の表示タイミングに合わせて、その片眼90の識別情報、及び、その片眼90の瞳位置情報をLEDアレイ制御手段47に出力する。他の点、時分割制御手段40Bは、第1実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。 The time-division control means 40B receives pupil number information from the pupil position detection device 2, and controls the virtual camera array moving means 43 and the like so as to perform time-division display based on the inputted pupil number information. . Furthermore, the time-division control means 40B outputs the identification information of the one eye 90 and the pupil position information of the one eye 90 to the LED array control means 47 in accordance with the display timing of the one eye 90 . In other respects, the time-division control means 40B is the same as in the first embodiment, so further explanation is omitted.

LEDアレイ制御手段47は、時分割制御手段40Bから入力された瞳位置情報に基づいて、LEDアレイ35が点灯させる各LEDの位置を指令するものである。具体的には、LEDアレイ制御手段47は、片眼90の方向に視域を形成するような制御信号をLEDアレイ35に出力する。 The LED array control means 47 commands the position of each LED to be lit by the LED array 35 based on the pupil position information input from the time-division control means 40B. Specifically, the LED array control means 47 outputs a control signal to the LED array 35 so as to form a viewing zone in the direction of one eye 90 .

[要素画像群の時分割表示による視域追従]
図9を参照し、立体画像表示システム1Bにおける要素画像群Eの時分割表示による視域追従を説明する。
図9に示すように、立体画像表示システム1Bでは、LEDアレイ35を指向性バックライトとして用いる。コリメートレンズ36は、LEDアレイ35からの光を平行化して、LCDパネル37に出射する。LCDパネル37からの平行光がレンズアレイ38を通過することで、要素画像群Eが立体表示される。
[Viewing zone tracking by time-division display of elemental images]
With reference to FIG. 9, viewing zone tracking by time division display of the elemental image group E in the stereoscopic image display system 1B will be described.
As shown in FIG. 9, the stereoscopic image display system 1B uses an LED array 35 as a directional backlight. A collimating lens 36 collimates the light from the LED array 35 and emits it to the LCD panel 37 . Parallel light from the LCD panel 37 passes through the lens array 38, so that the elemental image group E is stereoscopically displayed.

ここで、瞳位置検出装置2が片眼90の位置を検出し、その位置に応じた要素画像群Eを立体画像生成装置4Bが生成する。さらに、LEDアレイ35が、その片眼90の位置に応じた高輝度LEDを点灯させるので、視域追従を実現できる。さらに、立体画像表示システム1Bでは、平行光を出射しているため、クロストークが発生せずに視域V,Vの外で要素画像群Eが再生されず、片眼90のみに要素画像群Eを表示できる。 Here, the pupil position detection device 2 detects the position of one eye 90, and the stereoscopic image generation device 4B generates an elemental image group E corresponding to the position. Furthermore, since the LED array 35 lights a high-brightness LED according to the position of the one eye 90, visual field tracking can be achieved. Furthermore, in the stereoscopic image display system 1B, since parallel light is emitted, crosstalk does not occur and the elemental image group E is not reproduced outside the viewing zones V L and V R . Image group E can be displayed.

また、立体画像表示システム1Bでは、要素画像群Eを時分割表示する。ここで、立体画像表示システム1Bでは、片眼90の数が2個なので、1フレーム間隔で要素画像群Eを時分割表示すればよい。例えば、立体画像表示システム1Bは、奇数番目のフレーム#1,#3,#5,#7,…で右眼90に対応した要素画像群Eを表示し、偶数番目のフレーム#2,#4,#6,#8,…で左眼90に対応した要素画像群Eを表示する。 Also, in the stereoscopic image display system 1B, the elemental image group E is displayed in a time division manner. Here, in the stereoscopic image display system 1B, since the number of one eye 90 is two, the element image group E may be time-divisionally displayed at intervals of one frame. For example, the stereoscopic image display system 1B displays the elemental image group E corresponding to the right eye 90 R in odd-numbered frames #1, #3, #5, #7, . 4, #6, #8, . . . display the elemental image group E corresponding to the left eye 90L .

[作用・効果]
以上のように、立体画像表示システム1Bは、第1実施形態と同様、画素情報の利用効率が高くなり、高効率で高品質な要素画像群Eの視聴が可能になる。また、立体画像表示システム1Bは、第1実施形態と同様、長時間の視聴でも疲れにくくなる。さらに、立体画像表示システム1Bは、立体画像表示装置3Bを薄型化することができる。
[Action/effect]
As described above, in the stereoscopic image display system 1B, as in the first embodiment, the utilization efficiency of pixel information is increased, and the elemental image group E can be viewed with high efficiency and high quality. In addition, the stereoscopic image display system 1B is less tiring even after viewing for a long time, as in the first embodiment. Furthermore, the stereoscopic image display system 1B can reduce the thickness of the stereoscopic image display device 3B.

(第3実施形態)
[立体画像表示システムの構成]
図10を参照し、第3実施形態に係る立体画像表示システム1Cの構成について、第2実施形態と異なる点を説明する。
第2実施形態に係る立体画像表示システム1B(図8)では、コリメートレンズ36の焦点距離が長くなるので、奥行き方向のサイズが大きくなる。そこで、第3実施形態に係る立体画像表示システム1Cは、平行光を形成するコリメートレンズ36bをアレイ化したものである。
(Third embodiment)
[Configuration of stereoscopic image display system]
With reference to FIG. 10, the configuration of a stereoscopic image display system 1C according to the third embodiment will be described with respect to the differences from the second embodiment.
In the stereoscopic image display system 1B (FIG. 8) according to the second embodiment, the focal length of the collimating lens 36 is long, so the size in the depth direction is large. Therefore, a stereoscopic image display system 1C according to the third embodiment has an array of collimating lenses 36b that form parallel light.

図10に示すように、立体画像表示システム1Cは、瞳位置検出装置2と、立体画像表示装置3Cと、立体画像生成装置4Bとを備える。なお、瞳位置検出装置2及び立体画像生成装置4Bは、第2実施形態と同様のため、説明を省略する。 As shown in FIG. 10, the stereoscopic image display system 1C includes a pupil position detection device 2, a stereoscopic image display device 3C, and a stereoscopic image generation device 4B. Note that the pupil position detection device 2 and the stereoscopic image generation device 4B are the same as those in the second embodiment, so descriptions thereof will be omitted.

<立体画像表示装置>
図10に示すように、立体画像表示装置3Cは、LEDアレイ35と、平行光光学系としてのコリメートレンズアレイ36Bと、LCDパネル37と、レンズアレイ38とを備える。なお、コリメートレンズアレイ36B以外の各手段は、第2実施形態と同様のため、説明を省略する。
<Stereoscopic image display device>
As shown in FIG. 10, the stereoscopic image display device 3C includes an LED array 35, a collimator lens array 36B as a parallel light optical system, an LCD panel 37, and a lens array 38. Note that each unit other than the collimating lens array 36B is the same as in the second embodiment, and thus description thereof is omitted.

コリメートレンズアレイ36Bは、2次元状に配列されたコリメートレンズ36bを有し、各コリメートレンズ36bの焦点位置にLEDアレイ35が位置するように配置されたものである。例えば、コリメートレンズ36bは、図8のコリメートレンズ36より焦点距離が短い両凸レンズである。そして、コリメートレンズアレイ36Bは、LEDアレイ35からの光を平行光として出射する。 The collimating lens array 36B has collimating lenses 36b arranged two-dimensionally, and is arranged so that the LED array 35 is positioned at the focal position of each collimating lens 36b. For example, the collimating lens 36b is a biconvex lens with a shorter focal length than the collimating lens 36 of FIG. The collimating lens array 36B emits the light from the LED array 35 as parallel light.

[作用・効果]
以上のように、立体画像表示システム1Cは、第2実施形態と同様、画素情報の利用効率が高くなり、高効率で高品質な要素画像群Eの視聴が可能になる。また、立体画像表示システム1Cは、第2実施形態と同様、長時間の視聴でも疲れにくくなる。さらに、立体画像表示システム1Cは、コリメートレンズアレイ36Bの焦点距離が短いので、立体画像表示装置3Bを大幅な薄型化することができる。
[Action/effect]
As described above, in the stereoscopic image display system 1C, similarly to the second embodiment, the utilization efficiency of pixel information is increased, and the elemental image group E can be viewed with high efficiency and high quality. Further, the stereoscopic image display system 1C is less tiring even after long hours of viewing, as in the second embodiment. Furthermore, in the stereoscopic image display system 1C, the focal length of the collimating lens array 36B is short, so the stereoscopic image display device 3B can be significantly thinned.

(第4実施形態)
[立体画像表示システムの構成]
図11を参照し、第4実施形態に係る立体画像表示システム1Dの構成について、第2実施形態と異なる点を説明する。
第4実施形態に係る立体画像表示システム1Dは、クロストークを防止するため、平行光光学系の代わりに2眼立体メガネ5を備える。
図11に示すように、立体画像表示システム1Dは、瞳位置検出装置2と、立体画像表示装置3Dと、立体画像生成装置4Dと、2眼立体メガネ5とを備える。
なお、瞳位置検出装置2は、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
[Configuration of stereoscopic image display system]
With reference to FIG. 11, the configuration of a stereoscopic image display system 1D according to the fourth embodiment will be described with respect to the differences from the second embodiment.
A stereoscopic image display system 1D according to the fourth embodiment includes twin-lens stereoscopic glasses 5 in place of the parallel light optical system in order to prevent crosstalk.
As shown in FIG. 11, the stereoscopic image display system 1D includes a pupil position detection device 2, a stereoscopic image display device 3D, a stereoscopic image generation device 4D, and binocular stereoscopic glasses 5. FIG.
Note that the pupil position detection device 2 is the same as that of the first embodiment, so the description is omitted.

<2眼立体メガネ>
ここでは、2眼立体メガネ5を説明した後、立体画像表示装置3D及び立体画像生成装置4Dについて説明する。
2眼立体メガネ5は、2眼立体方式で用いられる一般的な立体メガネと同様、シャッタ50(50,50)を有し、視聴者9の頭部に装着されるものである。例えば、シャッタ50は、シャッタ制御手段48から入力される制御信号に従って、要素画像群Eの時分割表示に同期して開閉する液晶シャッタである。ここで、左側のシャッタ50が視聴者9の左眼90に対応し、右側のシャッタ50が視聴者9の右眼90に対応する。具体的には、左眼90に対応した要素画像群Eを表示するタイミングで、左側のシャッタ50が開き、右側のシャッタ50が閉じる。一方、右眼90に対応した要素画像群Eを表示するタイミングで、右側のシャッタ50が開き、左側のシャッタ50が閉じる。
<Binocular Stereo Glasses>
Here, the stereoscopic image display device 3D and the stereoscopic image generation device 4D will be described after the twin-lens stereoscopic glasses 5 are described.
The twin-lens stereoscopic glasses 5 have shutters 50 (50 L , 50 R ) and are worn on the head of the viewer 9, like general stereoscopic glasses used in the twin-lens stereoscopic system. For example, the shutter 50 is a liquid crystal shutter that opens and closes in synchronization with the time-division display of the elemental image group E according to a control signal input from the shutter control means 48 . Here, the left shutter 50 L corresponds to the left eye 90 L of the viewer 9 and the right shutter 50 R corresponds to the right eye 90 R of the viewer 9 . Specifically, at the timing of displaying the elemental image group E corresponding to the left eye 90L , the left shutter 50L opens and the right shutter 50R closes. On the other hand, at the timing of displaying the elemental image group E corresponding to the right eye 90R , the right shutter 50R opens and the left shutter 50L closes.

なお、図11では、2眼立体メガネ5を1個のみ図示したが、視聴者9が複数の場合、各視聴者9が2眼立体メガネ5を装着すればよい。この場合、立体画像表示システム1Dは、それぞれの視聴者9が装着する2眼立体メガネ5のシャッタ50の開閉を制御すれよい。 Although only one pair of stereoscopic glasses 5 is illustrated in FIG. 11 , each viewer 9 may wear the stereoscopic glasses 5 when there are a plurality of viewers 9 . In this case, the stereoscopic image display system 1D may control the opening and closing of the shutters 50 of the twin-lens stereoscopic glasses 5 worn by the respective viewers 9 .

<立体画像表示装置>
立体画像表示装置3Dは、一般的なIP立体映像表示装置100(図12)と同様のものであり、直視型ディスプレイ310と、その前面に置かれたレンズアレイ320とを備える。
<Stereoscopic image display device>
The stereoscopic image display device 3D is similar to the general IP stereoscopic video display device 100 (FIG. 12), and includes a direct-view display 310 and a lens array 320 placed in front of it.

直視型ディスプレイ310は、立体画像生成装置4Dが生成した要素画像群Eを表示するものである。例えば、直視型ディスプレイ310は、液晶や有機ELなどのディスプレイである。 The direct-view display 310 displays the elemental image group E generated by the stereoscopic image generating device 4D. For example, the direct-view display 310 is a display such as liquid crystal or organic EL.

レンズアレイ320は、2次元状に配列された要素レンズ321(例えば、微小な両凸レンズ)を有し、各要素レンズ321の焦点位置に直視型ディスプレイ310が位置するように配置されたものである。 The lens array 320 has element lenses 321 (for example, minute biconvex lenses) arranged two-dimensionally, and is arranged so that the direct-view display 310 is positioned at the focal position of each element lens 321 . .

<立体画像生成装置>
立体画像生成装置4Dは、時分割制御手段40Dと、仮想カメラアレイ初期設定手段42と、仮想カメラアレイ移動手段43と、3次元モデル設定手段44と、多視点画像群撮影手段45と、要素画像群生成手段46と、シャッタ制御手段48とを備える。
なお、時分割制御手段40D及びシャッタ制御手段48以外は、第1実施形態と同様のため、説明を省略する。
<Stereoscopic image generation device>
The stereoscopic image generation device 4D includes time-division control means 40D, virtual camera array initialization means 42, virtual camera array movement means 43, three-dimensional model setting means 44, multi-viewpoint image group photographing means 45, and element images. A group generation means 46 and a shutter control means 48 are provided.
Since the components other than the time-division control means 40D and the shutter control means 48 are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.

時分割制御手段40Dは、瞳位置検出装置2から瞳数情報が入力され、入力された瞳数情報に基づいて時分割表示を行うように、仮想カメラアレイ移動手段43等を制御するものである。さらに、時分割制御手段40Dは、片眼90の表示タイミングに合わせて、その片眼90の識別情報、及び、その片眼90の瞳位置情報をシャッタ制御手段48に出力する。他の点、時分割制御手段40Dは、第1実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。 The time-division control means 40D receives pupil number information from the pupil position detection device 2, and controls the virtual camera array moving means 43 and the like so as to perform time-division display based on the inputted pupil number information. . Furthermore, the time-division control means 40D outputs the identification information of the one eye 90 and the pupil position information of the one eye 90 to the shutter control means 48 in accordance with the display timing of the one eye 90 . Other points of the time-division control means 40D are the same as those of the first embodiment, so further explanation is omitted.

シャッタ制御手段48は、時分割制御手段40Dから入力された瞳位置情報に対応したシャッタ50を開き、かつ、他のシャッタ50を閉じるようにシャッタ50の開閉を制御するものである。ここで、シャッタ制御手段48は、時分割制御手段40Dから瞳位置情報が入力されたタイミングで、シャッタ50の開閉を制御するための制御信号を2眼立体メガネ5に出力する。具体的には、シャッタ制御手段48は、左眼90に対応した要素画像群Eを表示するタイミングで、左側のシャッタ50を開き、右側のシャッタ50を閉じる制御信号を出力する。一方、シャッタ制御手段48は、右眼90に対応した要素画像群Eを表示するタイミングで、右側のシャッタ50を開き、左側のシャッタ50を閉じる制御信号を出力する。 The shutter control means 48 controls the opening and closing of the shutters 50 so that the shutters 50 corresponding to the pupil position information input from the time-division control means 40D are opened and the other shutters 50 are closed. Here, the shutter control means 48 outputs a control signal for controlling the opening and closing of the shutters 50 to the binocular stereoscopic glasses 5 at the timing when the pupil position information is input from the time-division control means 40D. Specifically, the shutter control means 48 outputs a control signal for opening the left shutter 50L and closing the right shutter 50R at the timing of displaying the elemental image group E corresponding to the left eye 90L . On the other hand, the shutter control means 48 outputs a control signal for opening the right shutter 50R and closing the left shutter 50L at the timing of displaying the elemental image group E corresponding to the right eye 90R .

[作用・効果]
以上のように、立体画像表示システム1Dは、第1実施形態と同様、画素情報の利用効率が高くなり、高効率で高品質な要素画像群Eの視聴が可能になる。さらに、立体画像表示システム1Dは、第1実施形態と同様、長時間の視聴でも疲れにくくなる。
[Action/effect]
As described above, in the stereoscopic image display system 1D, similarly to the first embodiment, the utilization efficiency of pixel information is increased, and the elemental image group E can be viewed with high efficiency and high quality. Furthermore, the stereoscopic image display system 1D does not cause fatigue even after long hours of viewing, as in the first embodiment.

(変形例)
以上、本発明の各実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した各実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
(Modification)
Although the respective embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described respective embodiments, and includes design changes and the like within the scope of the present invention.

前記した各実施形態では、1人分の瞳位置を検出することとして説明したが、これに限定されない。つまり、複数人の瞳位置を検出し、瞳位置を検出した人数に応じて時分割表示を行えばよい。 In each of the above-described embodiments, the pupil positions of one person are detected, but the present invention is not limited to this. In other words, the pupil positions of a plurality of people are detected, and time-division display is performed according to the number of people whose pupil positions are detected.

前記した各実施形態では、全方位視差を有するIP立体方式に本発明を適用することとして説明したが、これに限定されない。本発明は、IP立体方式、レンチキュラー立体方式等の光線再生型の立体方式に適用することができる。このレンチキュラー立体方式は、水平視差のみを有する光線再生型の立体方式である。 In each of the above-described embodiments, the present invention is applied to the IP stereoscopic method having omnidirectional parallax, but the present invention is not limited to this. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a light-reproducing stereoscopic system such as an IP stereoscopic system and a lenticular stereoscopic system. This lenticular stereoscopic system is a light-reproducing stereoscopic system having only horizontal parallax.

1,1B~1D 立体画像表示システム
2 瞳位置検出装置
3,3B~3D 立体画像表示装置
4,4B,4D 立体画像生成装置
5 2眼立体メガネ
9 視聴者
30 プロジェクタ(投影手段)
31 コリメートレンズ(平行光光学系)
32 レンズアレイ
33 要素レンズ
34 LCDパネル(要素画像群表示手段)
35 LEDアレイ(光源)
36,36b コリメートレンズ(平行光光学系)
36B コリメートレンズアレイ(平行光光学系)
37 LCDパネル
38 レンズアレイ
39 要素レンズ
40,40B,40D 時分割制御手段
41 マスク画像生成手段
42 仮想カメラアレイ初期設定手段
43 仮想カメラアレイ移動手段
44 3次元モデル設定手段
45 多視点画像群撮影手段
46 要素画像群生成手段
47 LEDアレイ制御手段
48 シャッタ制御手段
50,50,50 シャッタ
90 片眼
90 左眼
90 右眼
100 IP立体映像表示装置
110,310 直視型ディスプレイ
120,320 レンズアレイ
121,321 要素レンズ
210 仮想ディスプレイ
220 仮想レンズアレイ
230 仮想カメラアレイ
231 仮想カメラ
V,V,V 視域
1, 1B-1D stereoscopic image display system 2 pupil position detection device 3, 3B-3D stereoscopic image display device 4, 4B, 4D stereoscopic image generation device 5 binocular stereoscopic glasses 9 viewer 30 projector (projecting means)
31 collimating lens (parallel light optical system)
32 lens array 33 element lens 34 LCD panel (element image group display means)
35 LED array (light source)
36, 36b collimating lens (parallel light optical system)
36B collimating lens array (parallel light optical system)
37 LCD panel 38 Lens array 39 Element lenses 40, 40B, 40D Time division control means 41 Mask image generation means 42 Virtual camera array initialization means 43 Virtual camera array movement means 44 Three-dimensional model setting means 45 Multi-viewpoint image group photographing means 46 Elemental image group generation means 47 LED array control means 48 Shutter control means 50, 50 L , 50 R shutter 90 One eye 90 L left eye 90 R right eye 100 IP stereoscopic image display device 110, 310 direct-view display 120, 320 lens array 121, 321 element lens 210 virtual display 220 virtual lens array 230 virtual camera array 231 virtual camera V, VL , VR viewing area

Claims (7)

3次元モデルが配置された仮想空間を仮想カメラアレイで撮影した多視点画像群から、人物の片眼毎の要素画像群を生成する立体画像生成装置と、平行光学系を有し、前記立体画像生成装置が生成した要素画像群を前記片眼毎に視域を形成して時分割表示する立体画像表示装置とを備える立体画像表示システムであって、
前記立体画像生成装置は、
片眼の位置を示す瞳位置情報が入力され、入力された前記瞳位置情報に基づいて、前記仮想カメラアレイの位置を移動させる仮想カメラアレイ移動手段と、
前記仮想カメラアレイ移動手段が移動させた仮想カメラアレイで前記多視点画像群を撮影する多視点画像群撮影手段と、
前記多視点画像群から前記要素画像群を生成する要素画像群生成手段と、
前記片眼の数を示す瞳数情報が入力され、入力された前記瞳数情報に基づいて時分割表示を行うように、前記仮想カメラアレイ移動手段と前記多視点画像群撮影手段と前記要素画像群生成手段とを制御する時分割制御手段と、
を備えることを特徴とする立体画像表示システム。
A stereoscopic image generating device for generating a group of elemental images for each eye of a person from a group of multi-viewpoint images obtained by photographing a virtual space in which a three-dimensional model is arranged by a virtual camera array; A stereoscopic image display system that forms a viewing zone for each eye and time-divisionally displays a group of element images generated by a generating device, the stereoscopic image display system comprising:
The stereoscopic image generating device is
virtual camera array moving means for receiving pupil position information indicating the position of one eye and moving the position of the virtual camera array based on the inputted pupil position information;
multi-viewpoint image group photographing means for photographing the multi-viewpoint image group with the virtual camera array moved by the virtual camera array moving means;
elemental image group generating means for generating the elemental image group from the multi-viewpoint image group;
The virtual camera array moving means, the multi-viewpoint image group photographing means, and the element images are input so as to perform time division display based on the inputted pupil number information. a time-sharing control means for controlling the group generation means;
A stereoscopic image display system comprising:
前記立体画像表示装置は、
前記瞳位置情報に基づいて、光が出射される非マスク領域を有するマスク画像を投影する投影手段と、
前記投影手段から投影されたマスク画像の光を平行光として出射するコリメートレンズと、
2次元状に配列された要素レンズを有し、前記コリメートレンズから出射された平行光を各要素レンズの焦点位置に集光することで、点光源群を形成するレンズアレイと、
前記レンズアレイで形成された点光源群により、前記立体画像生成装置が生成した要素画像群を表示する要素画像群表示手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の立体画像表示システム。
The stereoscopic image display device
projection means for projecting a mask image having a non-mask area from which light is emitted, based on the pupil position information;
a collimating lens that emits the light of the mask image projected from the projection means as parallel light;
a lens array that has element lenses arranged in a two-dimensional pattern and that forms a point light source group by condensing parallel light emitted from the collimating lens at a focal position of each element lens;
elemental image group display means for displaying an elemental image group generated by the stereoscopic image generation device by means of a point light source group formed by the lens array;
The stereoscopic image display system according to claim 1, characterized by comprising:
前記立体画像生成装置は、要素画像のサイズに前記要素レンズの焦点距離を乗算して前記要素レンズの焦点位置から前記要素画像までの距離で除算した値に基づいて、前記非マスク領域のサイズが予め設定され、当該非マスク領域を有する前記マスク画像を生成するマスク画像生成手段、をさらに備えることを特徴とする請求項2に記載の立体画像表示システム。 The stereoscopic image generation device multiplies the size of the elemental image by the focal length of the elemental lens and divides the result by the distance from the focal position of the elemental lens to the elemental image. 3. The stereoscopic image display system according to claim 2, further comprising mask image generating means for generating the mask image having the non-masked area which is set in advance. 前記立体画像表示装置は、
前記瞳位置情報に基づいて、指向性を有する光を出射する光源と、
焦点位置に前記光源が位置するように配置され、前記光源からの光を平行光として出射するコリメートレンズと、
前記コリメートレンズからの平行光により、前記立体画像生成装置が生成した要素画像群を表示する要素画像群表示手段と、
2次元状に配列された要素レンズを有し、各要素レンズの焦点位置に前記要素画像群表示手段が位置するように配置されたレンズアレイと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の立体画像表示システム。
The stereoscopic image display device
a light source that emits light having directivity based on the pupil position information;
a collimating lens arranged so that the light source is positioned at a focal position and emitting the light from the light source as parallel light;
Elemental image group display means for displaying an elemental image group generated by the stereoscopic image generation device with parallel light from the collimating lens;
a lens array having element lenses arranged two-dimensionally and arranged so that the element image group display means is positioned at a focal position of each element lens;
The stereoscopic image display system according to claim 1, characterized by comprising:
前記立体画像表示装置は、
前記瞳位置情報に基づいて、指向性を有する光を出射する光源と、
2次元状に配列されたコリメートレンズを有し、各コリメートレンズの焦点位置に前記光源が位置するように配置され、前記光源からの光を平行光として出射するコリメートレンズアレイと、
前記コリメートレンズアレイからの平行光により、前記立体画像生成装置が生成した要素画像群を表示する要素画像群表示手段と、
2次元状に配列された要素レンズを有し、各要素レンズの焦点位置に前記要素画像群表示手段が位置するように配置されたレンズアレイと、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の立体画像表示システム。
The stereoscopic image display device
a light source that emits light having directivity based on the pupil position information;
a collimating lens array having collimating lenses arranged in a two-dimensional pattern, arranged so that the light source is positioned at the focal position of each collimating lens, and emitting light from the light source as parallel light;
Elemental image group display means for displaying an elemental image group generated by the stereoscopic image generation device with parallel light from the collimating lens array;
a lens array having element lenses arranged two-dimensionally and arranged so that the element image group display means is positioned at a focal position of each element lens;
The stereoscopic image display system according to claim 1, characterized by comprising:
3次元モデルが配置された仮想空間を仮想カメラアレイで撮影した多視点画像群から、人物の片眼毎の要素画像群を生成する立体画像生成装置と、前記立体画像生成装置が生成した要素画像群を前記片眼毎に時分割表示する立体画像表示装置と、前記人物の頭部に装着され、前記要素画像群の時分割表示に同期して開閉するシャッタを有する2眼立体メガネとを備える立体画像表示システムであって、
前記立体画像生成装置は、
片眼の位置を示す瞳位置情報が入力され、入力された前記瞳位置情報に基づいて、前記仮想カメラアレイの位置を移動させる仮想カメラアレイ移動手段と、
前記仮想カメラアレイ移動手段が移動させた仮想カメラアレイで前記多視点画像群を撮影する多視点画像群撮影手段と、
前記多視点画像群から前記要素画像群を生成する要素画像群生成手段と、
前記瞳位置情報の片眼に対応したシャッタを開き、かつ、他のシャッタを閉じるように前記シャッタの開閉を制御するシャッタ制御手段と、
前記片眼の数を示す瞳数情報が入力され、入力された前記瞳数情報に基づいて時分割表示を行うように、前記仮想カメラアレイ移動手段と前記多視点画像群撮影手段と前記要素画像群生成手段と前記シャッタ制御手段とを制御する時分割制御手段と、を備え、
前記立体画像表示装置は、
前記立体画像生成装置が生成した要素画像群を表示する要素画像群表示手段と、
2次元状に配列された要素レンズを有し、各要素レンズの焦点位置に前記要素画像群表示手段が位置するように配置されたレンズアレイと、
を備えることを特徴とする立体画像表示システム。
A stereoscopic image generating device for generating a group of elemental images for each eye of a person from a group of multi-viewpoint images obtained by photographing a virtual space in which a three-dimensional model is arranged by a virtual camera array, and elemental images generated by the stereoscopic image generating device. A stereoscopic image display device for time-divisionally displaying a group for each eye, and twin-lens stereoscopic glasses that are worn on the head of the person and have shutters that open and close in synchronization with the time-divisional display of the elemental image group. A stereoscopic image display system,
The stereoscopic image generating device is
virtual camera array moving means for receiving pupil position information indicating the position of one eye and moving the position of the virtual camera array based on the inputted pupil position information;
multi-viewpoint image group photographing means for photographing the multi-viewpoint image group with the virtual camera array moved by the virtual camera array moving means;
elemental image group generating means for generating the elemental image group from the multi-viewpoint image group;
shutter control means for controlling the opening and closing of the shutter so as to open the shutter corresponding to one eye of the pupil position information and to close the other shutter;
The virtual camera array moving means, the multi-viewpoint image group photographing means, and the element images are input so as to perform time division display based on the inputted pupil number information. a time-division control means for controlling the group generation means and the shutter control means;
The stereoscopic image display device
Elemental image group display means for displaying the elemental image group generated by the stereoscopic image generation device;
a lens array having element lenses arranged two-dimensionally and arranged so that the element image group display means is positioned at a focal position of each element lens;
A stereoscopic image display system comprising:
前記立体画像表示装置は、要素画像のサイズに前記要素レンズの焦点位置から前記片眼までの距離を乗算して前記要素レンズの焦点位置から前記要素画像までの距離で除算した値が、予め設定された前記片眼のサイズに対して一定範囲内になることを特徴とする請求項2から請求項6までの何れか一項に記載の立体画像表示システム。 In the stereoscopic image display device, a value obtained by multiplying the size of the elemental image by the distance from the focal position of the elemental lens to the one eye and dividing by the distance from the focal position of the elemental lens to the elemental image is set in advance. 7. The stereoscopic image display system according to any one of claims 2 to 6, wherein the stereoscopic image display system is within a certain range with respect to the size of the single eye.
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