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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023034402
(43)【公開日】2023-03-13
(54)【発明の名称】三次元映像表示装置
(51)【国際特許分類】
G02B 30/33 20200101AFI20230306BHJP
G03B 35/24 20210101ALI20230306BHJP
H04N 13/349 20180101ALI20230306BHJP
H04N 13/363 20180101ALI20230306BHJP
H04N 13/354 20180101ALI20230306BHJP
【ＦＩ】
G02B30/33
G03B35/24
H04N13/349
H04N13/363
H04N13/354
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021140631
(22)【出願日】2021-08-31
(71)【出願人】
【識別番号】000004352
【氏名又は名称】日本放送協会
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】渡邉 隼人
(72)【発明者】
【氏名】大村 拓也
(72)【発明者】
【氏名】岡市 直人
(72)【発明者】
【氏名】加納 正規
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 久幸
(72)【発明者】
【氏名】洗井 淳
【テーマコード（参考）】
2H059
2H199
5C061
【Ｆターム（参考）】
2H059AA24
2H059AA35
2H059AB13
2H199BA17
2H199BA29
2H199BA49
2H199BB08
2H199BB30
2H199BB43
2H199BB59
5C061AA06
5C061AA23
5C061AB14
5C061AB18
(57)【要約】
【課題】従来よりも薄型な三次元映像表示装置を提供する。
【解決手段】三次元映像表示装置１は、異なる位置の複数の視点映像で構成された多視点映像を表示する背面透過型の多視点映像表示部１１と、多視点映像表示部１１に表示する多視点映像の個々の視点映像を背面から照射する位置に配置された複数の点光源で構成された点光源アレイ部１２と、多視点映像表示部１１で表示された多視点映像を背面照射されて前面に拡散することで三次元映像を表示する拡散スクリーン１３と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】三次元映像表示装置１は、異なる位置の複数の視点映像で構成された多視点映像を表示する背面透過型の多視点映像表示部１１と、多視点映像表示部１１に表示する多視点映像の個々の視点映像を背面から照射する位置に配置された複数の点光源で構成された点光源アレイ部１２と、多視点映像表示部１１で表示された多視点映像を背面照射されて前面に拡散することで三次元映像を表示する拡散スクリーン１３と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
三次元映像を表示する三次元映像表示装置であって、
異なる視点位置の複数の視点映像で構成された多視点映像を表示する背面透過型の多視点映像表示部と、
前記多視点映像表示部の背面に配置され、前記多視点映像表示部が表示する多視点映像の個々の視点映像を背面から照射する複数の点光源で構成された点光源アレイ部と、
前記多視点映像表示部で表示された多視点映像の個々の視点映像を背面から重畳して照射され、前面に拡散することで前記三次元映像を表示する拡散スクリーンと、
を備えることを特徴とする三次元映像表示装置。
異なる視点位置の複数の視点映像で構成された多視点映像を表示する背面透過型の多視点映像表示部と、
前記多視点映像表示部の背面に配置され、前記多視点映像表示部が表示する多視点映像の個々の視点映像を背面から照射する複数の点光源で構成された点光源アレイ部と、
前記多視点映像表示部で表示された多視点映像の個々の視点映像を背面から重畳して照射され、前面に拡散することで前記三次元映像を表示する拡散スクリーンと、
を備えることを特徴とする三次元映像表示装置。
【請求項2】
前記点光源は、対応する視点映像の全体を照射する配光角を有することを特徴とする請求項１に記載の三次元映像表示装置。
【請求項3】
前記多視点映像を構成するそれぞれの視点映像は、前記拡散スクリーンを部分的に照射する映像であって、
前記点光源アレイ部は、前記多視点映像を構成する視点映像全体で前記拡散スクリーンの表示領域全体を照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三次元映像表示装置。
前記点光源アレイ部は、前記多視点映像を構成する視点映像全体で前記拡散スクリーンの表示領域全体を照射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三次元映像表示装置。
【請求項4】
前記多視点映像を構成するそれぞれの視点映像は、前記拡散スクリーンの表示領域全体を照射する映像であって、
前記点光源アレイ部を構成する点光源は、対応する前記視点映像全体を照射するとともに、光軸が偏心し、前記光軸が前記拡散スクリーンの中心を通過する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三次元映像表示装置。
前記点光源アレイ部を構成する点光源は、対応する前記視点映像全体を照射するとともに、光軸が偏心し、前記光軸が前記拡散スクリーンの中心を通過する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三次元映像表示装置。
【請求項5】
前記多視点映像表示部は、時間方向に視点位置の異なる多視点映像を、所定時間で切り替えて表示し、
前記点光源アレイ部は、前記所定時間で切り替わって表示される多視点映像の個々の視点映像に対応する点光源を点灯し、それ以外の点光源を消灯することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の三次元映像表示装置。
前記点光源アレイ部は、前記所定時間で切り替わって表示される多視点映像の個々の視点映像に対応する点光源を点灯し、それ以外の点光源を消灯することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の三次元映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、三次元映像を表示する三次元映像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、３Ｄメガネを用いた二眼式をはじめとして、多様な三次元映像表示方法が提案されている。特に、表示デバイスから多視点映像を拡散スクリーンに背面から重畳照射することで高密度な光線群を再生する三次元映像表示方式は、特殊なメガネが不要で、水平・垂直に視差を有する自然な三次元映像を表示することができる（特許文献１，２参照）。
この三次元映像表示方式を実現する装置として、例えば、特許文献１には、図１０に示すように、多視点映像Ｉを表示する多視点映像表示部（表示デバイス）３０と、背面から照射された光を拡散する拡散スクリーン３１との間に、複数の結像レンズＩＬで構成された結像レンズアレイ３２とアパーチャアレイ３３とを配置して、三次元映像Ｔを表示する三次元映像表示装置１００が記載されている。なお、図１０中の構成以外に付した符号は、本発明との比較を行うために使用するものであって、説明については後記する。
特許文献１に記載の三次元映像表示装置は、結像レンズアレイとアパーチャアレイとによって、不要光を除去して光線の直進性を高めて、三次元映像Ｔの表示を可能としている。
この三次元映像表示方式を実現する装置として、例えば、特許文献１には、図１０に示すように、多視点映像Ｉを表示する多視点映像表示部（表示デバイス）３０と、背面から照射された光を拡散する拡散スクリーン３１との間に、複数の結像レンズＩＬで構成された結像レンズアレイ３２とアパーチャアレイ３３とを配置して、三次元映像Ｔを表示する三次元映像表示装置１００が記載されている。なお、図１０中の構成以外に付した符号は、本発明との比較を行うために使用するものであって、説明については後記する。
特許文献１に記載の三次元映像表示装置は、結像レンズアレイとアパーチャアレイとによって、不要光を除去して光線の直進性を高めて、三次元映像Ｔの表示を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－６０７１１号公報
【特許文献2】特開２０１７－６２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の三次元映像表示装置は、表示デバイスから多視点映像を拡散スクリーンに背面から重畳照射するため、表示デバイスと拡散スクリーンとの間に結像光学系を配置したうえで、一定以上の照射距離を確保する必要がある。
そのため、従来の三次元映像表示装置は、構造上、奥行きサイズが大きくなってしまうため、薄型化への工夫が求められていた。
本発明は、このような要望に鑑みてなされたもので、従来よりも薄型な三次元映像表示装置を提供することを課題とする。
そのため、従来の三次元映像表示装置は、構造上、奥行きサイズが大きくなってしまうため、薄型化への工夫が求められていた。
本発明は、このような要望に鑑みてなされたもので、従来よりも薄型な三次元映像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するため、本発明に係る三次元映像表示装置は、三次元映像を表示する三次元映像表示装置であって、多視点映像表示部と、点光源アレイ部と、拡散スクリーンと、を備える構成とした。
【0006】
かかる構成において、三次元映像表示装置は、背面透過型の多視点映像表示部によって、異なる視点位置の複数の視点映像で構成された多視点映像を表示する。
そして、三次元映像表示装置は、点光源アレイ部によって、多視点映像表示部に表示する多視点映像の個々の視点映像を背面から照射する。この点光源アレイ部は、個々の視点映像を背面から照射する位置に点光源が配置されている。
これによって、多視点映像の個々の視点映像は、拡散スクリーンに照射される。
そして、三次元映像表示装置は、点光源アレイ部によって、多視点映像表示部に表示する多視点映像の個々の視点映像を背面から照射する。この点光源アレイ部は、個々の視点映像を背面から照射する位置に点光源が配置されている。
これによって、多視点映像の個々の視点映像は、拡散スクリーンに照射される。
【0007】
そして、三次元映像表示装置は、拡散スクリーンによって、当該拡散スクリーンの背面に重畳照射された多視点映像の個々の視点映像を、進行方向を保ったまま前面に拡散し、連続的な輝度分布の光線群とすることで、三次元映像を表示する。
これによって、三次元映像表示装置は、従来のような結像光学系を用いずに、多視点映像の個々の視点映像を重畳して拡散スクリーンに照射して三次元映像を表示することができる。
これによって、三次元映像表示装置は、従来のような結像光学系を用いずに、多視点映像の個々の視点映像を重畳して拡散スクリーンに照射して三次元映像を表示することができる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、結像光学系を用いないため結像レンズの焦点距離を確保する必要がなく、従来よりも薄型の装置で、従来と同等の品質の三次元映像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態に係る三次元映像表示装置の斜視図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る三次元映像表示装置の構成を示す構成図である。
【図4】本発明の第２実施形態に係る三次元映像表示装置の構成を示す構成図である。
【図6】フレームごとの点光源の点灯位置を説明するための説明図であって、（ａ）は奇数フレーム表示時、（ｂ）は偶数フレーム表示時の点灯位置を示す。
【図7】点光源アレイの発光状態を説明するための説明図であって、（ａ）は奇数フレーム表示時、（ｂ）は偶数フレーム表示時の発光状態を示す。
【図8】点光源アレイの発光状態を説明するための説明図であって、（ａ）は奇数フレーム表示時、（ｂ）は偶数フレーム表示時の発光状態を示す。
【図9】点光源アレイの発光状態を説明するための説明図であって、（ａ）は（４ｎ＋１）フレーム表示時、（ｂ）は（４ｎ＋２）フレーム表示時、（ｃ）は（４ｎ＋３）フレーム表示時、（ｄ）は（４ｎ＋４）フレーム表示時の発光状態を示す。
【図10】従来の三次元映像表示装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
【0011】
三次元映像表示装置１は、三次元映像を表示するものである。この三次元映像表示装置１は、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像Ｔを表示する。
図１に示すように、三次元映像表示装置１は、主に表示部１０を備え、表示部１０を制御する制御部２０をさらに備える。特に、表示部１０は、図２に示すように、多視点映像表示部１１と、点光源アレイ部１２と、拡散スクリーン１３と、を備える。
図１に示すように、三次元映像表示装置１は、主に表示部１０を備え、表示部１０を制御する制御部２０をさらに備える。特に、表示部１０は、図２に示すように、多視点映像表示部１１と、点光源アレイ部１２と、拡散スクリーン１３と、を備える。
【0012】
多視点映像表示部１１は、水平方向および垂直方向の異なる視点位置の複数の視点映像ｉで構成された多視点映像Ｉを表示するものである。
この多視点映像表示部１１は、点光源アレイ部１２から光を背面照射されることで映像を表示する背面透過型ディスプレイである。多視点映像表示部１１は、透過型の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）で構成することができる。
この多視点映像表示部１１は、点光源アレイ部１２から光を背面照射されることで映像を表示する背面透過型ディスプレイである。多視点映像表示部１１は、透過型の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）で構成することができる。
【0013】
なお、多視点映像表示部１１が表示する個々の視点映像ｉは、後記する拡散スクリーン１３の表示領域Ｒ全体を照射する映像ではなく、拡散スクリーン１３を部分的に照射する映像である。また、多視点映像表示部１１は、個々の視点映像ｉが重複して拡散スクリーン１３の表示領域Ｒ全体を照射する。
【0014】
図２では、多視点映像表示部１１は、水平方向（ｘ方向）に複数の視点映像ｉを表示する図となっているが、垂直方向（ｙ方向）においても同様に複数の視点映像ｉを表示する。すなわち、多視点映像表示部１１は、視点映像ｉを、水平方向およぶ垂直方向に二次元に配列して多視点映像Ｉを表示する。
【0015】
この多視点映像表示部１１が表示する多視点映像Ｉは、例えば、図３に示すように、水平方向（ｘ方向）および垂直方向（ｙ方向）に複数配列したカメラＣで構成される多視点カメラＭＣでオブジェクトＯを撮影した映像である。
なお、多視点映像Ｉは、実空間を撮影したものに限定されず、ＣＧ等によって生成した映像でもよい。その場合、図３に示したカメラＣを仮想カメラとして、ＣＧ空間を仮想的に撮影することで、多視点映像Ｉを生成すればよい。
なお、多視点映像Ｉは、実空間を撮影したものに限定されず、ＣＧ等によって生成した映像でもよい。その場合、図３に示したカメラＣを仮想カメラとして、ＣＧ空間を仮想的に撮影することで、多視点映像Ｉを生成すればよい。
【0016】
点光源アレイ部１２は、多視点映像表示部１１の背面に配置され、多視点映像表示部１１が表示する多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉを背面から照射するもの（バックライト）である。この点光源アレイ部１２は、複数の点光源Ｌ（点光源群）で構成される。個々の点光源Ｌは、高輝度で微細な光源であって、例えば、マイクロＬＥＤ（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ：Electro Luminescence）光源等である。この点光源Ｌは、発光面積が多視点映像表示部１１の１画素のサイズ以下の微小な光源であることが望ましい。また、点光源Ｌの配光角は、多視点映像表示部１１の個々の視点映像ｉを十分照射できる角度とする。
この点光源アレイ部１２の個々の点光源Ｌは、多視点映像表示部１１に表示される多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉの表示位置に対向する位置に二次元配列して配置されている。
この点光源アレイ部１２の個々の点光源Ｌは、多視点映像表示部１１に表示される多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉの表示位置に対向する位置に二次元配列して配置されている。
【0017】
拡散スクリーン１３は、多視点映像表示部１１で表示された多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉを背面から重畳して照射され、多視点映像Ｉの光を、進行方向を保ったまま拡散させるものである。拡散スクリーン１３は、一般的な拡散板で構成することができる。例えば、スクリーン表面を微小なレンズ構造としたものや、スクリーンに微小な開口アレイを形成したものを、拡散スクリーン１３とすることができる。
【0018】
この拡散スクリーン１３は、多視点映像Ｉの光である離散的な入射光線を拡散し、光線間を補間することで、連続的な輝度分布の光線群とする。
拡散スクリーン１３の拡散角は、入射する離散的な光線の角度間隔とすることが望ましい。この角度間隔は、隣接する点光源Ｌと、拡散スクリーン１３の中心ＰＣとを結んだ光線の角度間隔θ１である。
拡散スクリーン１３の拡散角は、入射する離散的な光線の角度間隔とすることが望ましい。この角度間隔は、隣接する点光源Ｌと、拡散スクリーン１３の中心ＰＣとを結んだ光線の角度間隔θ１である。
【0019】
なお、角度間隔θ１は、点光源Ｌの位置に応じて厳密には異なる値となる。そこで、拡散スクリーン１３の拡散角は、角度間隔θ１が取り得る最大値とすればよい。具体的には、点光源Ｌの設置間隔をｐ１、点光源アレイ部１２から拡散スクリーン１３までの距離をＤ１としたとき、拡散スクリーン１３の拡散角は、以下の式（１）に示すθ１の最大値、ｍａｘ（θ１）とすればよい。
【0020】
【数1】
【0021】
制御部２０は、表示部１０に対して電力を供給し、多視点映像Ｉを出力するものである。
例えば、制御部２０は、外部電源（不図示）を介して、表示部１０の点光源アレイ部１２の個々の点光源Ｌに電力を供給し、発光させる。また、制御部２０は、通信回線、ネットワークを介して入力される多視点映像Ｉを多視点映像表示部１１に出力し、多視点映像Ｉを表示させる。なお、制御部２０は、表示部１０の光が通過する領域の外、例えば、点光源アレイ部１２の背面に配置される。
例えば、制御部２０は、外部電源（不図示）を介して、表示部１０の点光源アレイ部１２の個々の点光源Ｌに電力を供給し、発光させる。また、制御部２０は、通信回線、ネットワークを介して入力される多視点映像Ｉを多視点映像表示部１１に出力し、多視点映像Ｉを表示させる。なお、制御部２０は、表示部１０の光が通過する領域の外、例えば、点光源アレイ部１２の背面に配置される。
【0022】
以上説明したように、三次元映像表示装置１は、従来のような結像光学系を用いず、点光源によって、多視点映像Ｉを三次元映像Ｔとして観察者Ｍに視認させることができる。これによって、三次元映像表示装置１は、従来よりも奥行きサイズを小さくすることができる。
【0023】
［三次元映像表示装置の動作］
次に、図２を参照（適宜図１参照）して三次元映像表示装置１の動作について説明する。
図示を省略した電源の投入に伴い、制御部２０は、点光源アレイ部１２のそれぞれの点光源Ｌに電力を供給し、発光させる。
さらに、制御部２０は、多視点映像表示部１１に多視点映像Ｉを表示する。
次に、図２を参照（適宜図１参照）して三次元映像表示装置１の動作について説明する。
図示を省略した電源の投入に伴い、制御部２０は、点光源アレイ部１２のそれぞれの点光源Ｌに電力を供給し、発光させる。
さらに、制御部２０は、多視点映像表示部１１に多視点映像Ｉを表示する。
【0024】
多視点映像表示部１１は、背面から視点映像ｉに対応した点光源Ｌによって照射されることで、表示した個々の視点映像ｉを、拡散スクリーン１３に拡大照射する。
ここで、多視点映像表示部１１は、拡散スクリーン１３に視点映像ｉの少なくとも２枚以上を重畳して照射することで、観察者Ｍに異なる視点位置の映像を視認させることが可能になる。
ここで、多視点映像表示部１１は、拡散スクリーン１３に視点映像ｉの少なくとも２枚以上を重畳して照射することで、観察者Ｍに異なる視点位置の映像を視認させることが可能になる。
【0025】
さらに、拡散スクリーン１３は、背面照射された多視点映像Ｉを拡散することで、多視点映像Ｉの光である離散的な光線を拡散して光線間を補間する。これによって、三次元映像表示装置１は、観察者Ｍに対して、連続的な輝度分布でなめらかな三次元映像Ｔを視認させることができる。
【0026】
［従来装置との比較］
次に、装置の奥行きサイズについて、三次元映像表示装置１（図２）と、従来の三次元映像表示装置１００（図１０）とを比較する。
図２に示すように、三次元映像表示装置１の点光源アレイ部１２と多視点映像表示部１１との距離をｄ１、多視点映像表示部１１と拡散スクリーン１３との距離をｄ２とする。
次に、装置の奥行きサイズについて、三次元映像表示装置１（図２）と、従来の三次元映像表示装置１００（図１０）とを比較する。
図２に示すように、三次元映像表示装置１の点光源アレイ部１２と多視点映像表示部１１との距離をｄ１、多視点映像表示部１１と拡散スクリーン１３との距離をｄ２とする。
【0027】
ここで、多視点映像Ｉで三次元映像Ｔを表示するには、拡散スクリーン１３上の周辺部を除くすべての領域で２枚以上重畳照射される必要があるため、多視点映像表示部１１と拡散スクリーン１３との距離ｄ２は、ｄ２＞ｄ１とする必要がある。そのため、三次元映像表示装置１の奥行きサイズＤ１は、以下の式（２）で表される。
【0028】
【数2】
【0029】
また、点光源Ｌの設置間隔、すなわち視点映像ｉの表示間隔をｐ１としたとき、三次元映像表示装置１の視域角φ１は、以下の式（３）で表される。
【0030】
【数3】
【0031】
一方、図１０に示すように、従来の三次元映像表示装置１００の多視点映像表示部３０と結像レンズアレイ３２との距離をｄ３、結像レンズアレイ３２とアパーチャアレイ３３との距離である結像レンズＩＬの焦点距離をｆ、アパーチャアレイ３３と拡散スクリーン３１との距離をｄ４とする。
【0032】
ここで、距離ｄ３は、多視点映像表示部３０と結像レンズアレイ３２とを密接配置することで距離を“０”にすることが可能である。しかし、焦点距離ｆは正の固定値であり短くすることはできない。また、多視点映像Ｉで三次元映像Ｔを表示するには、拡散スクリーン３１上の周辺部を除くすべての領域で２枚以上重畳照射される必要があるため、アパーチャアレイ３３と拡散スクリーン３１との距離ｄ４は、ｄ４＞２ｆとする必要がある。そのため、三次元映像表示装置１００の奥行きサイズＤ２は、以下の式（４）で表される。
【0033】
【数4】
【0034】
また、結像レンズＩＬの設置間隔、すなわち視点映像ｉの表示間隔をｐ２としたとき、三次元映像表示装置１００の視域角φ２は、以下の式（５）で表される。
【0035】
【数5】
【0036】
ここで、三次元映像表示装置１と三次元映像表示装置１００とで、幾何光学的に等価な三次元映像を表示することを考えると、その条件は、視域角φ１＝φ２、視点映像の表示間隔ｐ１＝ｐ２となる。そこで、これらを式（２），（３），（５）に代入して整理すると、三次元映像表示装置１の奥行きサイズＤ１は、Ｄ１＞２ｆとなる。
一方、式（４）より、三次元映像表示装置１００の奥行きサイズＤ２は、Ｄ２＞３ｆである。
一方、式（４）より、三次元映像表示装置１００の奥行きサイズＤ２は、Ｄ２＞３ｆである。
【0037】
このように、三次元映像表示装置１は、従来の三次元映像表示装置１００と比べて、結像レンズがないため、焦点距離を確保する必要がなく、奥行きサイズを最大で２／３に短くすることができる。これによって、三次元映像表示装置１は、従来の三次元映像表示装置よりも薄型な装置構成とすることができ、家庭用の三次元映像表示装置を実現することができる。
【0038】
【0039】
三次元映像表示装置１Ｂは、三次元映像を表示するものである。この三次元映像表示装置１Ｂは、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像Ｔを表示する。三次元映像表示装置１Ｂは、三次元映像表示装置１（図２）と比べて、多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉを拡散スクリーン１３の中心に向けて照射する点が異なる。これによって、三次元映像表示装置１Ｂは、視域角を拡大させることができる。
【0040】
図１に示すように、三次元映像表示装置１Ｂは、主に表示部１０Ｂを備え、表示部１０Ｂを制御する制御部２０をさらに備える。特に、表示部１０Ｂは、図４に示すように、多視点映像表示部１１と、点光源アレイ部１２Ｂと、拡散スクリーン１３と、を備える。
多視点映像表示部１１および拡散スクリーン１３は、図２で説明した三次元映像表示装置１と同じ構成であるため説明を省略する。
ただし、多視点映像表示部１１に表示する多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉは、拡散スクリーン１３の同一領域である予め定めた表示領域Ｒ全体を照射する映像である。
多視点映像表示部１１および拡散スクリーン１３は、図２で説明した三次元映像表示装置１と同じ構成であるため説明を省略する。
ただし、多視点映像表示部１１に表示する多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉは、拡散スクリーン１３の同一領域である予め定めた表示領域Ｒ全体を照射する映像である。
【0041】
この多視点映像Ｉは、例えば、図５に示すように、複数配列したカメラＣで構成される多視点カメラＭＣで、個々のカメラＣをオブジェクトＯの方向に向けて撮影した映像である。
なお、多視点映像Ｉは、実空間を撮影したものに限定されず、ＣＧ等によって生成した映像でもよい。その場合、図５に示したカメラＣを仮想カメラとして、ＣＧ空間を仮想的に撮影することで、多視点映像Ｉを生成すればよい。
なお、多視点映像Ｉは、実空間を撮影したものに限定されず、ＣＧ等によって生成した映像でもよい。その場合、図５に示したカメラＣを仮想カメラとして、ＣＧ空間を仮想的に撮影することで、多視点映像Ｉを生成すればよい。
【0042】
点光源アレイ部１２Ｂは、多視点映像表示部１１の背面に配置され、多視点映像表示部１１が表示する多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉを背面から照射するもの（バックライト）である。この点光源アレイ部１２Ｂは、複数の点光源ＬＢ（点光源群）で構成される。
【0043】
点光源ＬＢは、点光源アレイ部１２（図２）の点光源Ｌと同様、高輝度で微細な光源であって、マイクロＬＥＤ等である。
個々の点光源ＬＢは、多視点映像表示部１１に表示される多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉの表示位置の中心ＰＭと、拡散スクリーン１３の中心ＰＣ（０，０，０）とを結ぶ線上に配置され、光軸が、拡散スクリーン１３の中心ＰＣを通過するように偏心している。
ここで、多視点映像表示部１１と拡散スクリーン１３との距離をｄ５、三次元映像表示装置１Ｂの奥行きサイズをＤ３とする。
この場合、点光源ＬＢの中心ＰＬは、以下の式（６）で定めることができる。
個々の点光源ＬＢは、多視点映像表示部１１に表示される多視点映像Ｉの個々の視点映像ｉの表示位置の中心ＰＭと、拡散スクリーン１３の中心ＰＣ（０，０，０）とを結ぶ線上に配置され、光軸が、拡散スクリーン１３の中心ＰＣを通過するように偏心している。
ここで、多視点映像表示部１１と拡散スクリーン１３との距離をｄ５、三次元映像表示装置１Ｂの奥行きサイズをＤ３とする。
この場合、点光源ＬＢの中心ＰＬは、以下の式（６）で定めることができる。
【0044】
【数6】
【0045】
制御部２０は、表示部１０Ｂに対して電力を供給し、多視点映像Ｉを出力するもので、図２で説明した制御部２０と同じものである。
ただし、制御部２０が表示部１０Ｂに出力する多視点映像Ｉは、前記した通り、個々の視点映像ｉが拡散スクリーン１３の表示領域全体を照射する映像である。
ただし、制御部２０が表示部１０Ｂに出力する多視点映像Ｉは、前記した通り、個々の視点映像ｉが拡散スクリーン１３の表示領域全体を照射する映像である。
【0046】
このように、三次元映像表示装置１Ｂは、特許文献２に記載の従来の三次元映像表示装置と比べて、結像光学系がないため、結像レンズの焦点距離を確保する必要がなく、奥行きサイズを短くすることができる。
【0047】
【0048】
三次元映像表示装置１Ｃは、三次元映像を表示するものである。この三次元映像表示装置１Ｃは、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像Ｔを表示する。三次元映像表示装置１Ｃは、三次元映像表示装置１（図２）と比べて、所定時間で時系列に表示する多視点映像Ｉの位置を切り替えることで視点数を増加させる。
【0049】
三次元映像表示装置１（図２）は、点光源Ｌを常に点灯させるとともに、対応する多視点映像Ｉの位置を固定して、三次元映像Ｔを表示している。
一方、三次元映像表示装置１Ｃ（図６）は、時系列に点光源Ｌを点灯／消灯させ、点灯する点光源Ｌに対応する位置に視点映像ｉを表示させることで、疑似的に視点数を増加させる。
図１に示すように、三次元映像表示装置１Ｃは、主に表示部１０Ｃを備え、表示部１０Ｃを制御する制御部２０Ｃをさらに備える。
一方、三次元映像表示装置１Ｃ（図６）は、時系列に点光源Ｌを点灯／消灯させ、点灯する点光源Ｌに対応する位置に視点映像ｉを表示させることで、疑似的に視点数を増加させる。
図１に示すように、三次元映像表示装置１Ｃは、主に表示部１０Ｃを備え、表示部１０Ｃを制御する制御部２０Ｃをさらに備える。
【0050】
表示部１０Ｃは、図２で説明した三次元映像表示装置１の表示部１０と同じ構成である。ただし、表示部１０Ｃは、図６に示すように奇数フレームと偶数フレームとで、点灯／消灯する点光源Ｌを切り替えるとともに、多視点映像Ｉを構成する視点映像ｉの表示位置を切り替える。
【0051】
表示部１０Ｃの拡散スクリーン１３の拡散角は、点灯する点光源Ｌ１と拡散スクリーン１３の中心ＰＣとを結んだ線分と、点光源Ｌ１に隣接する消灯する点光源Ｌ２と拡散スクリーン１３の中心ＰＣとを結んだ線分の角度間隔θ３である。
なお、角度間隔θ３は、点光源Ｌの位置に応じて厳密には異なる値となる。そこで、拡散スクリーン１３の拡散角は、角度間隔θ３が取り得る最大値とすればよい。具体的には、点光源Ｌの設置間隔をｐ３、点光源アレイ部１２から拡散スクリーン１３までの距離をＤ４としたとき、拡散スクリーン１３の拡散角は、以下の式（７）に示すθ３の最大値、ｍａｘ（θ３）とすればよい。
なお、角度間隔θ３は、点光源Ｌの位置に応じて厳密には異なる値となる。そこで、拡散スクリーン１３の拡散角は、角度間隔θ３が取り得る最大値とすればよい。具体的には、点光源Ｌの設置間隔をｐ３、点光源アレイ部１２から拡散スクリーン１３までの距離をＤ４としたとき、拡散スクリーン１３の拡散角は、以下の式（７）に示すθ３の最大値、ｍａｘ（θ３）とすればよい。
【0052】
【数7】
【0053】
制御部２０Ｃは、表示部１０Ｃに対して電力を供給し、多視点映像Ｉを出力するものである。
制御部２０Ｃは、例えば、図７に示すように、点灯する点光源Ｌ，Ｌ１と、消灯する点光源Ｌ，Ｌ２とを、図７（ａ）に示す奇数フレームと図７（ｂ）に示す偶数フレームとで交互に切り替えるように、点光源アレイ部１２に対して電力の供給を制御する。
制御部２０Ｃは、例えば、図７に示すように、点灯する点光源Ｌ，Ｌ１と、消灯する点光源Ｌ，Ｌ２とを、図７（ａ）に示す奇数フレームと図７（ｂ）に示す偶数フレームとで交互に切り替えるように、点光源アレイ部１２に対して電力の供給を制御する。
【0054】
図７の例では、制御部２０Ｃは、水平方向および垂直方向でそれぞれ点光源Ｌの点灯および消灯が交互に異なるように制御する。
さらに、制御部２０Ｃは、点光源Ｌの点灯／消灯に同期して、点灯する点光源Ｌが照射する位置に、対応する視点映像ｉが位置するように多視点映像Ｉを多視点映像表示部１１に表示する。なお、多視点映像Ｉは個々の視点映像ｉで視点位置が異なり、奇数フレームで表示する多視点映像ＩＯと偶数フレームで表示する多視点映像ＩＥとで、さらに、視点位置が異なる。
さらに、制御部２０Ｃは、点光源Ｌの点灯／消灯に同期して、点灯する点光源Ｌが照射する位置に、対応する視点映像ｉが位置するように多視点映像Ｉを多視点映像表示部１１に表示する。なお、多視点映像Ｉは個々の視点映像ｉで視点位置が異なり、奇数フレームで表示する多視点映像ＩＯと偶数フレームで表示する多視点映像ＩＥとで、さらに、視点位置が異なる。
【0055】
このように、三次元映像表示装置１Ｃは、三次元映像表示装置１と同様、従来の三次元映像表示装置と比べて、奥行きサイズを短くすることができるとともに、疑似的に視点数を増加させて奥行き再現性や解像度の高い三次元映像を表示することができる。
【0056】
なお、図７の例では、点光源Ｌの配列を正方配列としたが、図８に示すように点光源Ｌをデルタ配列（俵積み配列）としてもよい。図８の例では、点光源Ｌ１の位置から水平方向および垂直方向にそれぞれ点光源Ｌ１間の１／２だけずらして、点光源Ｌ２を配置している。
【0057】
また、ここでは、時間方向に点光源Ｌの発光／消灯を切り替えて２分割多重で多視点映像Ｉを表示する例を示した。しかし、この多重数は“２”に限定されない。
例えば、図９に示すように、水平方向および垂直方向の２×２の４個の点光源Ｌｘ４ごとに、時間方向に１つ点光源Ｌの発光、他の３つの点光源Ｌの消灯を、順次発光位置を切り替えることで、４分割多重で多視点映像Ｉを表示してもよい。この場合も、制御部２０Ｃは、点灯する点光源Ｌが照射する位置に、対応する視点映像ｉが位置するように多視点映像Ｉを多視点映像表示部１１に表示する。
なお、ここでは、発光する点光源Ｌの位置と、表示する多視点映像Ｉの位置とを、フレームごとに切り替えることとした。しかし、この切り替えは、１フレームではなく、複数フレームごとに行ってもよい。
例えば、図９に示すように、水平方向および垂直方向の２×２の４個の点光源Ｌｘ４ごとに、時間方向に１つ点光源Ｌの発光、他の３つの点光源Ｌの消灯を、順次発光位置を切り替えることで、４分割多重で多視点映像Ｉを表示してもよい。この場合も、制御部２０Ｃは、点灯する点光源Ｌが照射する位置に、対応する視点映像ｉが位置するように多視点映像Ｉを多視点映像表示部１１に表示する。
なお、ここでは、発光する点光源Ｌの位置と、表示する多視点映像Ｉの位置とを、フレームごとに切り替えることとした。しかし、この切り替えは、１フレームではなく、複数フレームごとに行ってもよい。
【0058】
また、ここでは、三次元映像表示装置１Ｃは、三次元映像表示装置１（図２）と同様、個々の視点映像ｉが拡散スクリーン１３を部分的に照射する映像とした。しかし、三次元映像表示装置１Ｃは、三次元映像表示装置１Ｂ（図４）と同様、個々の視点映像ｉが拡散スクリーン１３の表示領域全体を照射する映像としてもよい。その場合、点光源アレイ部１２の点光源Ｌは、三次元映像表示装置１Ｂ（図４）と同様、光軸が拡散スクリーン１３の中心ＰＣを通過するように配置すればよい。
【0059】
このように、時間方向に多視点映像Ｉの表示位置を多重化して表示することで、三次元映像表示装置１Ｃは、視点数を増やすことができ、奥行き再現性や解像度の高い三次元映像を表示することができる。
また、三次元映像表示装置１Ｃは、三次元映像表示装置１（図２）と同様、結像光学系がないため、従来の三次元映像表示装置よりも薄型な装置構成とすることができる。
また、三次元映像表示装置１Ｃは、三次元映像表示装置１（図２）と同様、結像光学系がないため、従来の三次元映像表示装置よりも薄型な装置構成とすることができる。
【符号の説明】
【0060】
１，１Ｂ，１Ｃ 三次元映像表示装置
１０，１０Ｂ，１０Ｃ 表示部
１１ 多視点映像表示部
１２，１２Ｂ 点光源アレイ部
１３ 拡散スクリーン
２０，２０Ｃ 制御部
Ｌ 点光源
Ｉ 多視点映像
ｉ 視点映像
Ｔ 三次元映像
１０，１０Ｂ，１０Ｃ 表示部
１１ 多視点映像表示部
１２，１２Ｂ 点光源アレイ部
１３ 拡散スクリーン
２０，２０Ｃ 制御部
Ｌ 点光源
Ｉ 多視点映像
ｉ 視点映像
Ｔ 三次元映像
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】