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Vol. 05
前回は立体視の全体像を外観し、その中で「機器を使わない裸眼立体視」(交差法や平行法)についてもふれました。 今回は「機器を使う裸眼立体視」、つまり「裸眼3D ディスプレイ」について解説します。

■執筆者 町田 聡(まちだ さとし)氏 プロフィール
アンビエントメディア代表 コンテンツサービスプロデューサー。プロジェクションマッピング、デジタルサイネージ、AR、3D メディアのコンサルタントURCF アドバイザー、(財)プロジェクションマッピング協会 アドバイザー。著書に「3D 技術が一番わかる」技術評論社、「3D マーケティングがビジネスを変える」翔泳社 などがある。弊社3D コンテンツ関連アドバイザー。
  Twitter:http://twitter.com/machida_3ds
  facebook:http://facebook.com/machida.3DS

3D映像の仕組み(2) 〜裸眼立体視〜

▲立体視の方法

本来はメガネをかけずに立体視できることが理想ですし、多分そうならないと家庭や一般的なビジネスシーンで普及することは難しいと思われます。

とはいうものの東芝などの大手家電メーカーも家庭をターゲットにした「裸眼3D テレビ」を出すなど、ゴールを目指したチャレンジが続いています。特にスマートフォンなどの携帯端末の分野では裸眼での視聴が不可欠で、シャープやHTC、LGなどから数機種が出ていました(最新機種ではほとんど見かけなくなりました)。


 裸眼3Dディスプレイの種類

先程は裸眼3D ディスプレイがディスプレイのゴールと言いましたが、みなさんは具体的にどのようなディスプレイを想像されたでしょうか? たぶん、家庭で見ているフラットパネルのテレビから映像が飛び出しているシーンを思い浮かべた方が多いのではないでしょうか? もう少し先のゴールを想像してみると、それはスターウォーズでレイラ姫が表示されていたように空中に3D 映像が表示されるシーンが思い浮かびます。このように裸眼3D ディスプレイにも種類があり、次のように大別することができます。
  • ホログラフィ(レーザー)
  • レンチキュラー(レンズ)
  • 視差バリア(バリア)
  • その他の方式(ミラーなど)
このような方式とは別に、視点数により分けることがあります。左右の映像を1 セット持つ2 視点用の場合と、8視点や32視点などより多くの視点を持つことで見える角度や視野角を広くしたものです。視点数が増えれば増えるほど、その分1画面の解像度は高いことが要求されます。もちろん限られた解像度で表示する場合は、視点数が増えるほど映像は粗くなってしまいます。この点において最近話題の4K や8K(SHV =スーパーハイビジョン)などパネル自体の解像度が上がることは裸眼3D ディスプレイにとっても必要な技術革新と言えます。そのため、高解像度化と3D 映像技術は矛盾せず、相乗効果により互いに伸びていくことが予想されます。
それでは裸眼3D ディスプレイの種類を見てみましょう。

(1)ホログラフィ(レーザー)
ホログラフィはレーザー光線によりフィルムなどに記録再生するもので、空中に映像を投影するというイメージとは少し異なります。クレジットカードの偽造防止用に使われているレインボーホログラムや、フルカラーで表示できるリップマンホログラム、スリット状に多視点を記録できるホログラフィックステレオグラム、それを筒状にすることで動画や360 度どこからでも見られるようにしたマルチプレックスホログラム(動画と360度はいづれか一方)などがあります。しかしホログラムは、なにもない空中に360 度の映像を表示できないため、その点ではレイラ姫を表示したスターウォーズのディスプレイ、いやプロジェクタはホログラムとは全く異なる技術ということになるかもしれません。

(2)レンチキュラー(レンズ)
レンチキュラーと視差バリア(パララックスバリア)は、現在3D ディスプレイで使用されている3D 表示に関する主流の技術となっています。レンチキュラーは表面が、かまぼこ状の縦に細長いレンズを画面いっぱいに敷き詰めたものです。印刷でも活用されておりノベルティでよく見掛かる薄いプラスティック状の立体写真や下敷きなどはこの方式で作られています。視差バリアに比べて明るいという特長があります。

▲2視点のレンチキュラー方式

3D 映像で共通のことですが、ハードウエアだけが3D に対応していてもそれだけではだめで、その表示方式に合わせたコンテンツが必要となります。レンチキュラーの場合は図にあるように1つのレンズがカバーする範囲の下に2視点(左右)の映像を交互に並べる必要があります。レンズの設計によって多視点の場合はさらに多くの視点を計算した画素を当該レンズの下に置く必要があります。従ってこの方法はレンズやそれを正しく貼る高精度な技術が必要となってきます。

最近では液体レンズが開発されており、電気的にレンズ状になったり、レンズ効果をオフにすることが可能となっています。この技術が進むことで任意の視点数に変えたり、自分の見やすいレンズに調整したりなどが可能となるかもしれません。今後に期待したい技術です。

(3)視差バリア(バリア)
視差バリアのバリアとは遮蔽物(しゃへいぶつ)の意味です。つまり遮蔽物によって左右の目に映像を分けて届ける技術ということになります。例えば幅の細い短冊を目の前にかざした時、片目をつぶって見た場合左右の目で見える位置がことなります。この原理(まさしく視差)により短冊の幅と位置を適切にすることで、左右で異なる映像が見られる位置があるはずです。これを利用したのが視差バリアによる裸眼3D ディスプレイです。図のように遮蔽物の隙間のスリットから後ろにある映像を垣間見ている状態です。視差バリアは画面の一部を遮蔽することから、画面の輝度が通常半分以下に暗くなってしまう欠点があります。

▲視差バリア方式

(4)そのほかの方式(ミラーなど)
レーザーでもレンズでも視差バリアでもない方式、これは色々な方式があります。例えばミラーを使うものとして驚くべきリアリティをもって360度どこからでも、しかも動画で見られる技術があります。360度 Light Field Displayというもので2007年に南カリフォルニア大学がSIGGRAPHで発表し"Best Emerging Technology"賞を獲得したものです。詳細は下記を参照してください。動画もみられます。
http://gl.ict.usc.edu/Research/3DDisplay/

そのほか、ライン状のLEDを高速に円筒に沿って回転させる方式など多くのアイディアが試されています。現在主流の方式よりも案外このようなチャレンジングな方法の中から将来の夢の裸眼3Dディスプレイが出現するかもしれません。一方、透明フィルムを使用して背景と透明フィルムに映る映像を合成して見る、一見3Dかな?と思われる、ホログラフィック(ホログラフィのような)な製品も多く出てきていますが、これはあくまで2D映像ですので混同しないように注意しましょう。

しかしレイラ姫は何もない空間に登場することを考えると、やはりいまのところ該当する技術が見当たりません。最も近い技術としては慶応大学と産業総合研究所などが共同開発している空中映像装置があります。これはレーザー光線のエネルギーを空中に集中させて空気をプラズマ化して発光させるもので、なにもないところに映像を表示できる技術として注目されていますが、現段階では点の集まりで形状を再現しているレベルです。この技術がブレイクスルーして空間への裸眼3Dプロジェクタ―ができることを期待したいと思います。

次回は3D映像の制作についてみてみましょう。

<参考文献>
「3D技術が一番わかる(しくみ図解)」技術評論社(町田聡)
「3Dマーケティングがビジネスを変える」翔泳社(共著)
「はじめての3D映像制作」オーム社(共著)
 ※社名・製品名は一般的に各社の登録商標または商標です。


     
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(Up&Coming '13 春の号掲載)
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