JPH11272202A - Method and device for three-dimensional display - Google Patents
Method and device for three-dimensional displayInfo
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- JPH11272202A JPH11272202A JP10070592A JP7059298A JPH11272202A JP H11272202 A JPH11272202 A JP H11272202A JP 10070592 A JP10070592 A JP 10070592A JP 7059298 A JP7059298 A JP 7059298A JP H11272202 A JPH11272202 A JP H11272202A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、立体表示方法及び
装置に関し、特に、可変焦点型立体表示装置を有する奥
行き標本化型立体表示装置において、観察者から見て隠
れるべき画像部分を覆い隠すことによって、立体視にお
ける実際の像と奥行き標本化型立体表示装置による画像
との矛盾を解決することが可能な立体表示技術に関する
ものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic display method and apparatus, and more particularly, to a method of obscuring an image portion to be hidden from an observer in a depth sampling type stereoscopic display device having a variable focus type stereoscopic display device. The present invention relates to a stereoscopic display technique capable of solving inconsistencies between an actual image in stereoscopic vision and an image by a depth sampling type stereoscopic display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、2次元画像表示装置の2次元像を
奥行き方向に展開して3次元像を再現する立体表示装置
としては、可変焦点型立体表示装置(特開平9−258
271号公報)、あるいは奥行き標本化型立体表示装置
(「三次元映像」稲田修一編著、(株)昭晃堂、199
1.7.5、p13−24)が良く知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a stereoscopic display device for reproducing a three-dimensional image by developing a two-dimensional image of a two-dimensional image display device in a depth direction, a variable focus type three-dimensional display device (Japanese Patent Laid-Open No. 9-258).
No. 271) or a depth sampling type stereoscopic display device ("Three-dimensional video" edited by Shuichi Inada, Shokodo Co., Ltd., 199
1.7.5, p13-24) are well known.
【0003】図10に前記可変焦点型立体表示装置の一
例として、可変焦点レンズ型装置の表示原理を説明する
ための図を示す。ここで、可変焦点レンズとは、フレネ
ルレンズと液晶の層を透明電極によって挟み、それに電
界をかけることによって液晶の屈折率が変化する作用に
より、焦点距離が変化するレンズである。FIG. 10 is a view for explaining the display principle of a variable focus lens type device as an example of the variable focus type stereoscopic display device. Here, the varifocal lens is a lens whose focal length changes due to the action of interposing a Fresnel lens and a liquid crystal layer between transparent electrodes and applying an electric field to change the refractive index of the liquid crystal.
【0004】まず、図12に示すように、3次元物体1
206を観察者からの距離が等価な位置で平行な面で奥
行き標本化して、2次元像である奥行き標本化像の集合
1207に分解する。[0004] First, as shown in FIG.
206 is depth-sampled on a parallel surface at a position equivalent to the distance from the observer, and decomposed into a set 1207 of depth-sampled images that are two-dimensional images.
【0005】次に、図10に示すように、この奥行き標
本化像1207を時分割で2次元表示装置1001に表
示し、これを表示するべき位置に同期させて可変焦点レ
ンズ1002の焦点距離を変化させる。これによりレン
ズの原理から、可変焦点レンズ1002の焦点距離に対
応して、2次元表示装置1001に表示した奥行き標本
化像1207の像位置が奥行き方向に変化する。Next, as shown in FIG. 10, this depth sampled image 1207 is displayed on the two-dimensional display device 1001 in a time-division manner, and the focal length of the varifocal lens 1002 is synchronized with the position to be displayed. Change. Accordingly, from the lens principle, the image position of the depth sampled image 1207 displayed on the two-dimensional display device 1001 changes in the depth direction according to the focal length of the variable focus lens 1002.
【0006】したがって、これを人の眼の残像時間以内
に高速に行えば、残像効果により3次元画像(立体像)
1003として観察できる。図10(a)に3次元像が
虚像の場合(2次元表示装置1001を可変焦点レンズ
1002の焦点距離以内に配置)を、図10(b)に3
次元像が実像の場合(2次元表示装置1001を可変焦
点レンズ1002の焦点距離より外に配置)を示す。Therefore, if this is performed at high speed within the afterimage time of the human eye, a three-dimensional image (stereoscopic image) can be obtained due to the afterimage effect.
Observed as 1003. FIG. 10A shows a case where the three-dimensional image is a virtual image (the two-dimensional display device 1001 is arranged within the focal length of the variable focus lens 1002).
This shows a case where the two-dimensional image is a real image (the two-dimensional display device 1001 is arranged outside the focal length of the varifocal lens 1002).
【0007】図11に前記奥行き標本化型立体表示装置
の一例として、振動スクリーン型装置の表示原理を説明
するための図を示す。FIG. 11 is a view for explaining the display principle of a vibrating screen type device as an example of the depth sampling type stereoscopic display device.
【0008】奥行き標本化とは物体を奥行き方向に平行
な面でかき割に分割したものを空間上に配置したもので
ある。図12に示すように、3次元物体1206を奥行
き標本化して、2次元像である奥行き標本化像の集合1
207に分解する。次に、図11に示すように、この奥
行き標本化像1207を時分割で画像の位置に応じて同
期させて2次元表示装置1101に表示し、この表示に
同期させて2次元表示装置1101を駆動装置1102
で奥行き方向の標本化位置に応じた位置に高速に移動さ
せる。これを人の眼の残像時間以内に高速に行えば、残
像効果により3次元像(立体像)1103として観察で
きる。[0008] Depth sampling is a method in which an object is divided in a plane parallel to the depth direction and divided and arranged in space. As shown in FIG. 12, a three-dimensional object 1206 is depth-sampled, and a set 1 of depth-sampled images that are two-dimensional images is obtained.
Decompose into 207. Next, as shown in FIG. 11, the depth sampled image 1207 is displayed on the two-dimensional display device 1101 in a time division manner in synchronization with the position of the image, and the two-dimensional display device 1101 is synchronized with this display. Driving device 1102
To quickly move to a position corresponding to the sampling position in the depth direction. If this is performed at high speed within the afterimage time of the human eye, it can be observed as a three-dimensional image (stereoscopic image) 1103 due to the afterimage effect.
【0009】前記した従来の立体表示装置では、実際に
表示像が奥行き方向に変化して表示されるため、人の立
体視の生理的要因(両眼視差、輻輳、ピント調節、動的
視差など)をほぼ満足できる利点を有している。In the above-mentioned conventional three-dimensional display device, since the display image is actually changed and displayed in the depth direction, physiological factors (binocular parallax, convergence, focus adjustment, dynamic parallax, etc.) of human stereoscopic vision are displayed. ) Has an almost satisfactory advantage.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、奥行き
方向を時分割で表示し、残像現象により3次元像に統合
するため、本来ならば観察者(例えば、図10の100
4,図11の1104)の位置からでは隠されている、
物体の裏側や内部(例えば、図10の1005,図11
の1105)、あるいは後方の物体などが透けて見える
ファントム現象を回避することが困難であるという問題
点を有していた。これは、自然な像を再現する上で大き
な障害となり、これらの立体表示装置が実質的にワイヤ
ーフレーム状の像の再現にしか使えない大きな原因とな
っていた。However, since the depth direction is displayed in a time-division manner and integrated into a three-dimensional image by the afterimage phenomenon, the observer (for example, 100 in FIG.
4, hidden from the position of 1104) in FIG.
The back side or inside of the object (for example, 1005 in FIG. 10, FIG. 11)
1105), or it is difficult to avoid a phantom phenomenon in which an object behind can be seen through. This is a major obstacle in reproducing a natural image, and has been a major cause of the fact that these stereoscopic display devices can be used substantially only for reproducing a wire frame image.
【0011】一方、立体視の生理的要因をほとんど満た
し、かつ、ファントム現象を回避できる立体表示方式と
して、ホログラフィがよく知られている。しかし、ホロ
グラフィは、撮像にコヒーレント光が必要である他、必
要な情報量が膨大であるため、電気的な書き換えが困難
であり、動的表示に適さないなどの問題点を有してい
る。On the other hand, holography is well known as a stereoscopic display system which almost satisfies the physiological factors of stereoscopic vision and can avoid the phantom phenomenon. However, holography has problems in that coherent light is required for imaging, and the amount of necessary information is enormous, so that electrical rewriting is difficult and is not suitable for dynamic display.
【0012】このように、従来の立体表示装置では、立
体視の生理的要因をほぼ満足し、かつ、ファントム現象
を回避して自然な3次元像を動画再生することは困難で
あった。As described above, in the conventional stereoscopic display device, it has been difficult to substantially satisfy physiological factors of stereoscopic vision and to reproduce a natural three-dimensional image as a moving image while avoiding the phantom phenomenon.
【0013】本発明の目的は、立体表示方法及び装置に
おいて、観察者から見て前後の表示画像のファントム現
象を回避し、動画再生が可能で、より自然に近い立体視
が可能な技術を提供することにある。An object of the present invention is to provide a technique for preventing a phantom phenomenon of a display image before and after viewed from an observer, enabling reproduction of a moving image, and enabling more natural stereoscopic viewing in a stereoscopic display method and apparatus. Is to do.
【0014】本発明の前記ならびにその他の目的及び新
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かにする。The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
【0015】[0015]
【発明を解決するための手段】本願において開示する発
明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下
のとおりである。The following is a brief description of an outline of a typical invention disclosed in the present application.
【0016】(1)焦点可変手段を通して2次元表示装
置の表示像を観察する際に、前記焦点可変手段により焦
点位置を変化させて結像位置を変化させるステップと、
3次元立体像を奥行き標本化した2次元像のうち前記結
像位置に該当する2次元像を前記2次元表示装置に表示
させるステップとを、人間の眼の残像時間以内に高速に
繰り返すことにより3次元立体像を表示する立体表示方
法において、2次元像をその結像位置に応じて別々の2
次元表示装置に表示させる第一のステップと、当該2次
元像が観察者から見て最前面の2次元像でない場合は、
観察者から見て当該2次元像より手前にある2次元像中
の物体像で当該2次元像が隠される部分をマスクで覆っ
て当該2次元像の該部分を表示させない第二のステップ
とを有する。(1) when observing the display image of the two-dimensional display device through the variable focus means, changing the focal position by the variable focus means to change the image forming position;
Displaying the two-dimensional image corresponding to the image forming position on the two-dimensional display device among the two-dimensional images obtained by depth-sampling the three-dimensional stereoscopic image within the afterimage time of the human eye at high speed. In a three-dimensional display method for displaying a three-dimensional stereoscopic image, a two-dimensional image is divided into two separate images in accordance with the image forming position.
A first step of displaying on the two-dimensional display device, and if the two-dimensional image is not the foreground two-dimensional image as viewed from the observer,
A second step of covering a portion of the object image in the two-dimensional image, which is located in front of the two-dimensional image from the observer, where the two-dimensional image is hidden with a mask, and not displaying the portion of the two-dimensional image. Have.
【0017】(2)前記第二のステップが、観察者から
見て前記2次元表示装置の表示する2次元像より手前に
ある2次元像の数と同数のマスクを用い、各々のマスク
のパターンを当該2次元像より手前にある各2次元像の
中の物体像がそれぞれ当該2次元像を隠す部分のパター
ンとし、各々のマスクを重ねることで、観察者から見て
当該2次元像より手前にある2次元像中の物体像で当該
2次元像が隠される部分を表示させないステップであ
る。(2) The second step uses the same number of masks as the number of two-dimensional images located in front of the two-dimensional image displayed by the two-dimensional display device as viewed from the observer, and the pattern of each mask is used. Is a pattern of a portion where the object image in each of the two-dimensional images located in front of the two-dimensional image hides the two-dimensional image, and the respective masks are superimposed, so that the front of the two-dimensional image is viewed from the observer. Is a step of not displaying a portion of the object image in the two-dimensional image in which the two-dimensional image is hidden.
【0018】(3)観察者の位置の移動に応じ、前記マ
スクに対し平行移動または拡大または縮小のいずれかま
たは複数の処理を行う。(3) According to the movement of the position of the observer, one or more of a parallel movement, enlargement or reduction is performed on the mask.
【0019】(4)半透明な立体像を表示する場合は、
前記マスクの透過率を変化させ、手前の2次元像で当該
2次元像の隠される部分を所望の透過率で表示させる。(4) When displaying a translucent stereoscopic image,
The transmittance of the mask is changed, and the hidden portion of the two-dimensional image is displayed at a desired transmittance in the two-dimensional image in front.
【0020】(5)表示像の結像位置を変化させる焦点
可変手段と、3次元立体像を奥行き標本化した2次元像
を表示する複数の2次元表示装置と、該複数の2次元表
示装置のうち最前面の2次元像を表示する2次元表示装
置を除く複数の2次元表示装置の各前面にそれぞれ一つ
または複数個配置したマスク装置と、前記焦点可変手段
の焦点位置の変化に同期して前記複数の2次元表示装置
の表示像のうち該当する表示像を選択するシャッター装
置と、前記2次元表示装置の各表示像を前記焦点可変手
段を通して観察できる位置に表示する表示手段とを具備
する立体表示装置である。(5) Focus changing means for changing the image forming position of the display image, a plurality of two-dimensional display devices for displaying a two-dimensional image obtained by depth sampling a three-dimensional stereoscopic image, and the plurality of two-dimensional display devices One or more mask devices respectively disposed on the front surfaces of a plurality of two-dimensional display devices except for a two-dimensional display device for displaying a two-dimensional image on the forefront, and synchronized with a change in the focal position of the focus variable means. A shutter device for selecting a corresponding display image from among the display images of the plurality of two-dimensional display devices, and a display device for displaying each display image of the two-dimensional display device at a position that can be observed through the focus variable device. 3D display device.
【0021】(6)前記表示手段が、投影用スクリーン
と、前記2次元表示装置の表示像を当該投影用スクリー
ンに投射するために前記2次元表示装置の各々に設けた
投影光学系とからなる。(6) The display means comprises a projection screen and a projection optical system provided in each of the two-dimensional display devices for projecting a display image of the two-dimensional display device on the projection screen. .
【0022】(7)前記表示手段が、投影用スクリーン
と、同一光軸上に並べた、前記2次元表示装置から投射
される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する
複数の反射装置と、前記2次元表示装置の表示像を前記
反射装置に反射させて前記投影用スクリーンに投射する
ために前記2次元表示装置の各々に設けた投影光学系と
からなる。(7) A plurality of reflection means, wherein the display means reflects an image projected from the two-dimensional display device, which is arranged on the same optical axis as the projection screen, on the front surface, and transmits the image on the rear surface as it is. A projection optical system provided in each of the two-dimensional display devices for reflecting a display image of the two-dimensional display device on the reflection device and projecting the reflected image on the projection screen.
【0023】(8)前記表示手段が、同一光軸上に並べ
た前記2次元表示装置から投射される像を前面に反射
し、後面の像はそのまま透過する複数の反射装置からな
る。(8) The display means comprises a plurality of reflectors which reflect an image projected from the two-dimensional display device arranged on the same optical axis to a front surface and transmit an image on the rear surface as it is.
【0024】(9)前記2次元表示装置が透過形の場合
は、前記マスク装置の各々を前記2次元表示装置の各背
面に配置する。(9) When the two-dimensional display device is of a transmission type, each of the mask devices is arranged on each back surface of the two-dimensional display device.
【0025】(10)表示像の結像位置を変化させる焦
点可変手段と、該焦点可変手段と同一光軸上に、前方や
側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、
背面からの光は透過する手段を有する反射装置を、3次
元立体像を奥行き標本化した2次元像を表示する透過形
の2次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数
組配置し、最背面の2次元像を表示する前記反射装置と
2次元表示装置の組を除く、前記反射装置と2次元表示
装置の組の各背面に各々マスク装置を配置した立体表示
装置である。(10) Focus changing means for changing the image forming position of the display image, and light from a light source from the front or side is reflected on the same optical axis as the focus changing means toward the observer, and ,
A plurality of reflection devices each having a means for transmitting light from the rear are arranged on a rear surface of a transmission type two-dimensional display device that displays a two-dimensional image obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image. A three-dimensional display device in which a mask device is disposed on each of the back surfaces of the pair of the reflection device and the two-dimensional display device, excluding the pair of the reflection device and the two-dimensional display device that displays the two-dimensional image of the rearmost surface.
【0026】(11)前記反射装置がホログラフィック
・オプティカル・エレメントからなる。(11) The reflecting device comprises a holographic optical element.
【0027】(12)表示像の結像位置を変化させる焦
点可変手段と、該焦点可変手段と同一光軸上に、前方や
側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、
背面からの光は任意の画素を透過または遮断する手段を
有するマスク装置を、3次元立体像を奥行き標本化した
2次元像を表示する透過形の2次元表示装置の背面に配
置して組にしたものを複数組配置した立体表示装置であ
る。(12) Focus changing means for changing the image forming position of a display image, and light of a light source from the front or side is reflected on the same optical axis as the focus changing means in the direction of the observer, and ,
A mask device having means for transmitting or blocking light from an arbitrary pixel through the rear surface is arranged on the rear surface of a transmission type two-dimensional display device that displays a two-dimensional image obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image into a set. This is a three-dimensional display device in which a plurality of sets are arranged.
【0028】(13)前記マスク装置がホログラフィッ
ク高分子分散液晶素子からなる。(13) The mask device comprises a holographic polymer dispersed liquid crystal element.
【0029】(14)前記マスク装置が、ツイスト・ネ
マティック型液晶、またはゲスト−ホスト型液晶、また
はホログラフィック高分子分散型液晶を用いた、縦横に
画素を配置して任意の画素の状態の制御が可能な装置か
らなる。(14) The mask device uses a twisted nematic type liquid crystal, a guest-host type liquid crystal, or a holographic polymer dispersed type liquid crystal, and arranges pixels vertically and horizontally to control the state of an arbitrary pixel. Consists of a device capable of:
【0030】(15)前記マスク装置が、マスクを機械
的に平行移動する手段、またはマスク表示の画素の相対
位置を保ちつつ表示を平行移動する手段、または光の屈
折あるいは回折を利用した光学素子によりマスク像の光
束を平行移動する手段のいずれかを有する。(15) The mask device is means for mechanically translating the mask, means for translating the display while maintaining the relative positions of the pixels in the mask display, or optical elements utilizing refraction or diffraction of light. And means for translating the light beam of the mask image in parallel.
【0031】(16)観察者の移動を検出する手段と、
検出した移動量に応じてマスクを移動・変形させる機能
とを有する。(16) means for detecting the movement of the observer;
A function of moving and deforming the mask in accordance with the detected movement amount.
【0032】(17)前記焦点可変手段が、可変焦点レ
ンズである。(17) The variable focus means is a variable focus lens.
【0033】[0033]
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態(実施
例)を図面を参照して詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments (examples) of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0034】(実施例1)図1は本発明の実施例1の立
体表示装置の構成を説明するための概略図であり、図1
(a)はスクリーンに対して前面から投影する形態を示
す図、図1(b)は背面から投影する形態を示す図であ
る。(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 1A is a diagram illustrating a form in which the screen is projected from the front, and FIG. 1B is a view illustrating a form in which the screen is projected from the back.
【0035】本実施例1の立体表示装置は、図1に示す
ように、例えば、2次元表示装置101、102、投影
用スクリーン103、可変焦点レンズ104、シャッタ
ー装置105、106からなる従来の可変焦点レンズ型
立体表示装置と、マスクを移動する手段を具備するマス
ク装置107から構成される。2次元表示装置101、
102には、CRT、プロジェクター、液晶ディスプレ
イ、プラズマディスプレイ、ELディスプレイ等を用い
ることができる。As shown in FIG. 1, the stereoscopic display device according to the first embodiment is, for example, a conventional variable display device including two-dimensional display devices 101 and 102, a projection screen 103, a variable focus lens 104, and shutter devices 105 and 106. It comprises a focus lens type stereoscopic display device and a mask device 107 having means for moving the mask. Two-dimensional display device 101,
As the 102, a CRT, a projector, a liquid crystal display, a plasma display, an EL display, or the like can be used.
【0036】なお、2次元表示装置101、102が液
晶ディスプレイのように透過型の場合は、図13
(a)、(b)に示すように、マスク装置1302を2
次元表示装置1301の前面あるいは後面のどちらに配
置しても良い。In the case where the two-dimensional display devices 101 and 102 are of a transmission type like a liquid crystal display, FIG.
As shown in (a) and (b), the mask device 1302 is
It may be arranged on either the front surface or the rear surface of the three-dimensional display device 1301.
【0037】シャッター装置105、106は、可変焦
点レンズの焦点位置の変化、すなわち、結像位置の変化
と同期して奥行き画像を順番に時分割でスクリーンに表
示させるための装置であり、機械的なメカニカルシャッ
ターや液晶を用いたシャッターや強誘電体の電気光学効
果やドメイン・スイッチングを利用した強誘電体シャッ
ターなどを用いることができる。The shutter devices 105 and 106 are devices for displaying depth images on a screen sequentially in a time-division manner in synchronization with a change in the focal position of the varifocal lens, that is, a change in the image-forming position. A mechanical shutter, a shutter using liquid crystal, a ferroelectric shutter using electro-optic effect of a ferroelectric substance, or domain switching can be used.
【0038】他の時分割の方法として、図14の(b)
に示すように、2次元表示装置1401が透過型あるい
は反射型の場合に限り、光源1404自体を画像の位置
に同期して点滅させる方法、あるいは図14の(a)に
示すように、光源1403の光を透過/遮断させるシャ
ッター装置を光源の前面に配置し、時分割を行うことが
できる。As another time-sharing method, FIG.
As shown in FIG. 14, only when the two-dimensional display device 1401 is a transmission type or a reflection type, a method of blinking the light source 1404 itself in synchronization with the position of the image, or as shown in FIG. A shutter device for transmitting / blocking the light can be disposed in front of the light source to perform time division.
【0039】ここで、1つの2次元表示装置から前後の
奥行き画像を表示する場合に、高速で画像の描画/消去
をする必要(例えば、前後3枚の奥行き画像の場合、1
枚あたり30フレーム/秒の時には2次元表示装置では
90フレーム/秒の表示が要求される)があり、マスク
装置も同様に高速で描画/消去を繰り返す必要がある。
ここでは、複数台の2次元表示装置と複数台のマスク装
置を用いることにより、この問題を解決することができ
る。Here, when displaying the front and rear depth images from one two-dimensional display device, it is necessary to draw / delete the images at high speed (for example, in the case of three front and rear depth images, 1
In the case of 30 frames per second per sheet, a two-dimensional display device needs to display 90 frames per second), and the mask device also needs to repeat drawing / erasing at high speed.
Here, this problem can be solved by using a plurality of two-dimensional display devices and a plurality of mask devices.
【0040】前記可変焦点レンズ104は、焦点位置す
なわち結像位置を周期的に変化させるものであり、高周
波と低周波の切り替えにて駆動する二周波液晶を用いて
いるので、この周波数は毎秒60Hz以上と高速であ
る。The variable focus lens 104 periodically changes the focus position, that is, the image formation position, and uses a two-frequency liquid crystal driven by switching between high frequency and low frequency. Above and fast.
【0041】2次元表示装置101と102には、それ
ぞれ所望の標本化2次元像を表示させておき、シャッタ
ー装置105と106は初めは閉じておく。可変焦点レ
ンズ104の焦点位置を周期的に変化させたとき、結像
位置が108の位置になるタイミングと同期してシャッ
ター装置105を開け、2次元表示装置101より投影
用スクリーン103に像を投射して像108を表示し、
直ちにシャッター装置105を閉じる。次に、結像位置
が109の位置になるタイミングと同期してシャッター
装置106を開け、2次元表示装置102よりマスク装
置107を通して投影用スクリーン103に像を投射し
てして像109を表示し、直ちにシャッター装置106
を閉じる。A desired sampled two-dimensional image is displayed on each of the two-dimensional display devices 101 and 102, and the shutter devices 105 and 106 are initially closed. When the focal position of the varifocal lens 104 is periodically changed, the shutter device 105 is opened in synchronization with the timing at which the image forming position reaches the position 108, and an image is projected on the projection screen 103 from the two-dimensional display device 101. To display the image 108,
The shutter device 105 is immediately closed. Next, the shutter device 106 is opened in synchronization with the timing at which the image forming position reaches the position 109, and the image is projected from the two-dimensional display device 102 onto the projection screen 103 through the mask device 107 to display the image 109. , Immediately the shutter device 106
Close.
【0042】前記可変焦点レンズ104の周期的な焦点
位置の変化に同期して前記の手順を繰り返す。このと
き、可変焦点レンズ104の1周期の速度は60Hz以
上であるので、人間の眼の残像時間以内であり、観察者
には結像位置の異なる像108と109がほぼ同時に観
察され、空間上にある立体として認識される。なお、マ
スク装置107には像108に本来隠れて見えない部分
を隠すためのマスク像を表示し、像の重なり合う部分の
光を遮る役割をしている。このままでは観察者から像1
08の陰になって見えるはずのない像109の一部分が
透けて見えてしまう。The above procedure is repeated in synchronization with the periodic change of the focal position of the variable focus lens 104. At this time, since the speed of one cycle of the varifocal lens 104 is 60 Hz or more, it is within the afterimage time of the human eye, and the observer observes the images 108 and 109 at different imaging positions almost simultaneously, and Is recognized as a solid. It should be noted that the mask device 107 displays a mask image for concealing a portion that is originally hidden by the image 108 and cannot be seen, and plays a role of blocking light in a portion where the images overlap. The image 1 from the observer
A part of the image 109 that should not be seen behind 08 is seen through.
【0043】そこで、表示装置の前面または後面あるい
はそれと光学的に等価な位置に像108に隠れて見えな
い部分を覆い隠すマスク装置107を配置することによ
り、2次元表示装置101から表示される像108に隠
れていなければならない部分は、マスク装置107に遮
断され投影されないことにより、後の像109が透けて
見えることが無くなる。Therefore, by disposing a mask device 107 for covering a portion which is hidden behind the image 108 and is not visible at the front or rear surface of the display device or at a position optically equivalent thereto, the image displayed from the two-dimensional display device 101 is obtained. The portion which must be hidden by the mask 108 is blocked by the mask device 107 and is not projected, so that the later image 109 is not seen through.
【0044】ここで、投影像に台形歪みができることが
予想されるが、これが問題にならないくらい2次元表示
装置101と投影用スクリーン103の距離を大きくと
り、投影する角度は小さいものとすればよい。あるいは
2次元表示装置101の表示画像を台形歪みを考慮して
変形したものを表示すればよいし、あるいはレンズ系に
よって表示画像を変形させてもよい。Here, it is expected that a trapezoidal distortion may be generated in the projected image. However, the distance between the two-dimensional display device 101 and the projection screen 103 may be set large so that this does not cause a problem, and the projection angle may be set small. . Alternatively, a display image of the two-dimensional display device 101 which is deformed in consideration of the trapezoidal distortion may be displayed, or the display image may be deformed by a lens system.
【0045】マスク装置107の概念図を図5に示す。
このマスク装置501のマスクには、縦横にマスク表示
画素502を配置した液晶パネル(ゲスト−ホスト型液
晶、ツイスト・ネマティック型液晶、高分子分散型液
晶、ホログラフィック高分子分散型液晶等)を使用し、
任意の画素について透過/遮断、または透過/反射、ま
たは透過/吸収の切り替えをすることができるものであ
る。そして半透明な物質を3次元の立体で表示するため
に、マスク装置のマスク表示503に、透過率の変化が
可能な液晶パネル(階調表現の可能なもの)を用いるこ
とにより、表現する物質に合わせた透過率で透過させ、
半透明物質でも表現可能なマスク装置である。FIG. 5 shows a conceptual diagram of the mask device 107.
A liquid crystal panel (guest-host liquid crystal, twisted nematic liquid crystal, polymer dispersed liquid crystal, holographic polymer dispersed liquid crystal, etc.) having mask display pixels 502 arranged vertically and horizontally is used as a mask of the mask device 501. And
Any of the pixels can be switched between transmission / blocking, transmission / reflection, and transmission / absorption. In order to display a translucent substance in a three-dimensional three-dimensional form, a liquid crystal panel (a substance capable of gradation expression) capable of changing the transmittance is used for the mask display 503 of the mask device to display the substance. Through the transmittance according to the
It is a mask device that can express even translucent materials.
【0046】このマスク装置501のマスク表示部分の
概念を図7に示す。FIG. 7 shows the concept of the mask display portion of the mask device 501.
【0047】(a)例えば表示画像701は最前面に表
示されるので、前面に画像がないためマスク無しでその
まま投影像710として投影される。(A) For example, since the display image 701 is displayed on the foreground, there is no image on the front, so that the image is projected as it is as a projection image 710 without a mask.
【0048】(b)次の表示画像702は、その前面に
ある表示画像701に隠れる部分を隠すためにマスク画
像707を通過させることにより、マスクに隠されない
部分のみの投影像711が投影される。(B) The next display image 702 is passed through the mask image 707 in order to hide the portion hidden by the display image 701 on the front, so that the projection image 711 of only the portion not hidden by the mask is projected. .
【0049】(c)同様に次の表示画像703は、すぐ
前面の表示画像を隠すマスク画像708を通過し、か
つ、最前面の表示画像を覆い隠すマスク画像707を通
過することにより、投影像712が投影される。(C) Similarly, the next display image 703 passes through the mask image 708 that hides the display image immediately in front and passes through the mask image 707 that covers and hides the display image in front, thereby forming a projection image. 712 is projected.
【0050】(d)同様に次の表示画像704は、すぐ
前面の表示画像を隠すマスク画像709を通過し、か
つ、もう1つ前面の表示画像を覆い隠すマスク画像70
8を透過し、かつ、最前面の表示画像を覆い隠すマスク
画像707を通過することにより、投影像713が投影
される。従来の立体表示装置で4枚の奥行きをもった立
体表示画像を表示したものは表示画像705のように後
ろが透けて見えるが、本方法で表示したものは、投影像
714のように後ろが透けることなく表示することが可
能となる。(D) Similarly, the next display image 704 passes through the mask image 709 that hides the display image immediately in front and mask image 70 that covers and hides another display image in front.
8 and passes through a mask image 707 that covers the foreground display image, whereby a projection image 713 is projected. A conventional three-dimensional display device displaying a four-dimensional stereoscopic display image with a depth is seen through the back as in a display image 705, but an image displayed by the present method is viewed as a projected image 714 with a rear view. It is possible to display without being transparent.
【0051】さらに、観察者が移動したときには、その
動きに追従してマスク移動手段によりマスクを移動させ
ることによって、観察者からは前面の画像によって隠さ
れていなければならない後方の画像の一部分を観察者の
位置に応じて隠す。Further, when the observer moves, the mask is moved by the mask moving means following the movement to observe a part of the rear image which must be hidden from the front image by the observer. Hide according to the position of the person.
【0052】マスクの移動の概念を表したものを図8に
示す。正面からの像805から各方向へ動かしたときの
像を像801から像809に示す。例えば、左右方向の
場合、観察者が立体表示装置に向かって正面から右に移
動したときには、マスクを正面805から右806のよ
うに左方向へ移動することにより、観察者の位置から見
える必要のある部分は見ることができ、隠れていなけれ
ばならない部分は、マスクによって隠されている。FIG. 8 shows the concept of the movement of the mask. Images 801 to 809 show images that are moved in various directions from the image 805 from the front. For example, in the case of the left-right direction, when the observer moves from the front to the right toward the stereoscopic display device, it is necessary to move the mask from the front 805 to the left as shown at the right 806 so that the observer can see from the observer's position. Some parts are visible and those that must be hidden are hidden by the mask.
【0053】上下方向の場合は正面805から上802
ヘ、あるいは下808へ移動させる。上下左右方向を同
時に動かすことにより、右上803や右下809などに
も移動することができる。In the case of the vertical direction, the upper side 802 from the front side 805
F, or move down 808. By simultaneously moving in the vertical and horizontal directions, it is possible to move to the upper right 803, the lower right 809, and the like.
【0054】移動量は観察者の上下左右の移動量に比例
した量を移動し、前後方向に対しても、観察者の前後位
置の移動量に比例して、表示するマスクの大きさを拡
大、縮小する。The amount of movement is proportional to the amount of movement of the observer in the vertical and horizontal directions, and the size of the mask to be displayed is enlarged in the front-back direction in proportion to the amount of movement of the observer in the front and rear positions. ,to shrink.
【0055】本発明の構成は、従来の立体表示装置の構
成にマスク移動手段を有するマスク装置を追加するのみ
であり、かつ、画像の複雑な加工が必要ないという利点
を有している。このため、動画のような表示の高速性を
要求するものに対しても適用が可能である。The structure of the present invention has the advantage that only a mask device having a mask moving means is added to the structure of the conventional three-dimensional display device, and that complicated processing of the image is not required. Therefore, the present invention can be applied to a moving image such as a moving image that requires high-speed display.
【0056】マスク装置の有するマスク移動手段の概念
図を図6に示す。前記移動機能を実現するには、図6
(a)に示すような、画素の表示をシフトレジスタ等を
用いて回路的に縦横にシフトさせるか、あるいは入力信
号をあらかじめソフトウェアなどでシフトしたものを入
力する方法、図6(b)に示すような、機械的にマスク
装置自体を縦横に平行移動させる方法、図6(c)に示
すような、プリズムや平行平板などの光学素子のマスク
装置に対する角度を変えることによってマスク装置に入
射する光の位置を平行移動させるような光の屈折や回折
を用いて曲げる、あるいは平行移動させる方法のいずれ
かを用いればよい。FIG. 6 shows a conceptual diagram of the mask moving means of the mask device. To realize the movement function, FIG.
FIG. 6B shows a method of shifting the display of pixels vertically and horizontally in a circuit using a shift register or the like as shown in FIG. 6A or inputting an input signal which is shifted in advance by software or the like. Such a method of mechanically translating the mask device itself vertically and horizontally, light incident on the mask device by changing the angle of an optical element such as a prism or a parallel plate with respect to the mask device as shown in FIG. May be bent by using refraction or diffraction of light such that the position is moved in parallel, or may be moved in parallel.
【0057】移動する観察者の位置を検出する手段とし
て、センサ類によって移動位置を検出する手段を図9に
示す。As means for detecting the position of the moving observer, means for detecting the moving position by sensors is shown in FIG.
【0058】図9(a)に示すような、複数の赤外線セ
ンサをある角度毎に観察者を検出できるように並べ、観
察者の前方あるいは後方からどのセンサの範囲に観察者
がいるのかを検知する赤外線センサ方式、図9(b)に
示すような、観察者の側方あるいは前方、あるいは後
方、あるいはその両方を組み合わせ、センサから観察者
までの距離を計測し観察者の位置を検知する超音波セン
サ方式、図9(c)に示すような、レーザー光の反射を
利用し距離を測定することにより観察者の位置を検出す
るレーザー距離計測方式、光センサを床面、あるいは前
後、左右に配し、観察者によって光が遮られた場所を検
知する光センサ方式、図9(d)に示すような、固定さ
れたカメラからの画像から画像処理により観察者の位置
を計算する、あるいはマーカーを付けた観察者のマーカ
ーの位置を画像から検出するカメラ方式、のいずれかを
用いることができる。As shown in FIG. 9A, a plurality of infrared sensors are arranged so as to be able to detect an observer at a certain angle, and the range of the sensor from the front or the rear of the observer is detected. FIG. 9B shows an infrared sensor system for detecting the position of the observer by measuring the distance from the sensor to the observer, and measuring the distance from the sensor to the observer. As shown in FIG. 9 (c), a sound wave sensor method, a laser distance measurement method for detecting the position of an observer by measuring a distance using reflection of a laser beam, and an optical sensor on a floor surface, or front, rear, left and right. An optical sensor system for arranging and detecting a place where light is blocked by the observer, or calculating the position of the observer by image processing from an image from a fixed camera as shown in FIG. Camera system for detecting the position of the observer of markers with the marker from the image, it is possible to use either.
【0059】(実施例2)図2は本発明の実施例2の立
体表示装置の構成を説明するための概略構成図であり、
図2(a)はスクリーンに対して前面から投影する事例
を示す図、図2(b)は背面から投影する事例を示す図
である。(Embodiment 2) FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 2A is a diagram illustrating a case where the screen is projected from the front, and FIG. 2B is a diagram illustrating a case where the screen is projected from the back.
【0060】前記実施例1では、2台の2次元表示装置
からの画像から、奥行き方向に2枚の立体表示を行って
いるが、本実施例2の立体表示装置は、複数台の2次元
表示装置からの画像から、奥行き方向に複数枚の立体表
示を行うものである。In the first embodiment, two three-dimensional displays are performed in the depth direction from images from two two-dimensional display devices. However, the three-dimensional display device according to the second embodiment has a plurality of two-dimensional display devices. A plurality of three-dimensional images are displayed in the depth direction from an image from the display device.
【0061】本実施例2の立体表示装置は、図2に示す
ように、各像より前に結像される像を覆い隠すために、
各表示装置の前あるいは光学的に等価な位置に、観察者
から見てその像より前面に表示される画像と重なる部分
を隠すためのマスクを表示するマスク装置を、その表示
画像より前面にある画像の数だけ配置することにより、
複数枚の奥行きが有る場合でも透けて見えるという問題
を解決できる。As shown in FIG. 2, the three-dimensional display device according to the second embodiment is designed to cover an image formed before each image.
In front of each display device or at an optically equivalent position, a mask device for displaying a mask for hiding a portion overlapping an image displayed in front of the image as viewed from the observer is located in front of the display image. By arranging the number of images,
The problem of seeing through even when there are a plurality of depths can be solved.
【0062】例えば、2次元表示装置201から投影用
スクリーン205に投影された画像を可変焦点レンズ2
06によって像217に結像する。次の2次元表示装置
202からの像は2次元表示装置201からの像217
を覆い隠すためのマスク装置211を透過し像218に
結像する。この次の2次元表示装置203からの像21
7は2次元表示装置201と202からの像218,2
19を覆い隠すためのマスク装置212と213を透過
し像220に結像する。このように表示したい2次元表
示装置の前面に、観察者から見て前面に表示される画像
を隠すマスク装置を必要な数だけ透過させる構成であ
る。For example, the image projected from the two-dimensional display device 201 onto the projection screen 205 is
06 forms an image 217. The next image from the two-dimensional display device 202 is an image 217 from the two-dimensional display device 201.
Is transmitted through a mask device 211 for covering the image and forms an image 218. Image 21 from the next two-dimensional display device 203
7 denotes images 218 and 2 from the two-dimensional display devices 201 and 202.
The light is transmitted through mask devices 212 and 213 for covering and covering the image 19 to form an image 220. In this way, a required number of mask devices for hiding an image displayed on the front surface as viewed from the observer are transmitted through a front surface of the two-dimensional display device desired to be displayed.
【0063】2次元表示装置201、202が透過型あ
るいは反射型(液晶ディスプレイなどでバックライトを
必要とするものや反射を利用したもの)の場合に限り、
バックライトなどの照明(EL,LED,蛍光管,放電
管,電球を含む)の前面にシャッター装置を配置し、バ
ックライトの光源からの光を透過/遮断する、あるいは
シャッター装置の代わりにバックライトの光源を直接点
滅させることによって時分割を行うことができる。Only when the two-dimensional display devices 201 and 202 are of a transmissive type or a reflective type (such as a liquid crystal display requiring a backlight or utilizing reflection),
A shutter device is placed in front of the backlight (including EL, LED, fluorescent tube, discharge tube, bulb) to transmit / block light from the light source of the backlight, or a backlight instead of the shutter device The time division can be performed by directly blinking the light source.
【0064】(実施例3)図3は本発明の実施例3の立
体表示装置の構成を説明するための概念図であり、図3
(a)、(b)はそれぞれ異なる結像方式を説明するた
めの概念図である。(Embodiment 3) FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a configuration of a stereoscopic display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention.
(A), (b) is a conceptual diagram for each explaining a different imaging method.
【0065】前記実施例1、2では、奥行き方向の数に
よって各々の2次元表示装置の前面にマスク装置のマス
クの数が数多く必要であり、同じ動作をするマスクが各
表示装置ごとに存在している。In the first and second embodiments, a large number of masks of the mask device are required in front of each two-dimensional display device depending on the number in the depth direction, and a mask having the same operation exists for each display device. ing.
【0066】本発明の実施例3の立体表示装置は、図3
に示すように、全ての投影あるいは透過する画像の光束
の中心を同じにし、各々の2次元表示装置からの画像が
必要なマスクだけを通過するように構成したものであ
る。The three-dimensional display device according to the third embodiment of the present invention is similar to that of FIG.
As shown in (1), the center of the luminous flux of all projected or transmitted images is the same, and the image from each two-dimensional display device is configured to pass only the necessary mask.
【0067】例えば、2次元表示装置301に表示した
画像は、シャッター装置307と投影光学系321を通
過し、反射装置314によって投影用スクリーン305
に投射される。その投射された像を可変焦点レンズ30
6によって像317に結像させる。2次元表示装置30
2に表示した画像は、シャッター装置308と投影光学
系322を通過し、反射装置315によって観察者から
見て、その像より前面に結像される像を覆い隠すための
マスク装置311を透過し、投影用スクリーン305に
投射される。その投射された像を可変焦点レンズ306
によって像318に結像させる。For example, an image displayed on the two-dimensional display device 301 passes through the shutter device 307 and the projection optical system 321, and is projected by the reflection device 314 onto the projection screen 305.
Is projected to The projected image is transferred to the variable focus lens 30.
6 forms an image on an image 317. Two-dimensional display device 30
The image displayed in 2 passes through the shutter device 308 and the projection optical system 322, passes through the mask device 311 for obstructing the image formed in front of the image when viewed from the observer by the reflection device 315. Are projected on the projection screen 305. The projected image is converted to a varifocal lens 306.
To form an image 318.
【0068】2次元表示装置303に表示した画像は、
像319に結像される過程で、観察者から見てその像よ
り前面に結像される像を覆い隠すためのマスク装置31
1と312を通過する。このマスク装置のマスクによっ
て2次元表示装置から表示された像317と318の陰
になる部分をマスクしている。このように観察者から見
て後方の像は、その像よりも前面の像を隠す共通したマ
スク装置を通過することにより、この方式では(奥行き
方向の像の数−1)枚のマスクだけ用意することによっ
て構成できる利点がある。The image displayed on the two-dimensional display device 303 is
In the process of forming an image 319, a mask device 31 for covering an image formed in front of the image as viewed from the observer
Pass through 1 and 312. The mask of the mask device masks the shaded portions of the images 317 and 318 displayed from the two-dimensional display device. In this way, the image behind the observer as viewed from the observer passes through a common mask device that hides the image in front of the image, so that in this method, only (number of images in the depth direction-1) masks are prepared. There is an advantage that can be configured by doing.
【0069】ここで、各2次元表示装置からの像の光軸
を一致させるために、ハーフミラー、HOE(ホログラ
フィック・オプティカル・エレメント:ある一方向から
の光だけを反射させ、それ以外の方向の光は透過させる
もの)などを用いて、背面からの光は透過し前面からの
光を反射する反射装置314、315、316を構成す
る。Here, in order to match the optical axes of the images from the two-dimensional display devices, a half mirror, HOE (holographic optical element: reflects only light from one direction, and reflects light from other directions) 314, 315, and 316 that transmit light from the rear surface and reflect light from the front surface.
【0070】この反射装置にHPDLCホログラフィッ
ク高分子分散型液晶(高速で反射/透過あるいは遮断/
透過の動作を駆動できる液晶)を利用することにより、
反射装置とシャッター装置の機能を1つの反射装置で共
用化でき、しかもHPDLCに画素を配することによ
り、反射装置とシャッター装置とマスク装置の3つの機
能を1つの反射装置で共用化することができる。The reflection device is provided with an HPDLC holographic polymer dispersed liquid crystal (reflection / transmission or cut-off /
By using a liquid crystal that can drive the transmission operation,
The functions of the reflection device and the shutter device can be shared by one reflection device, and the three functions of the reflection device, the shutter device and the mask device can be shared by one reflection device by arranging the pixels in the HPDLC. it can.
【0071】(実施例4)図4は本発明の実施例4の立
体表示装置の構成を説明するための概略構成図であり、
2次元表示装置として、透過性のある装置(液晶ディス
プレイ等)を用いて、複数の表示装置を積層させた構成
を示す。(Embodiment 4) FIG. 4 is a schematic configuration diagram for explaining the configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 4 of the present invention.
A structure in which a plurality of display devices are stacked using a transmissive device (such as a liquid crystal display) as a two-dimensional display device is described.
【0072】本発明の実施例4の立体表示装置は、図4
(a)に示すように、HOEを有する反射装置を配置
し、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射さ
せ表示装置のバックライトと同様の機能を持たせ、か
つ、背面からの光は透過させる。反射装置のすぐ後ろに
マスク装置を配置することによって、前の2次元表示装
置の画像に隠れていなければならない、後側になる2次
元表示装置の画像の一部分を隠すことができる構成であ
る。The stereoscopic display device according to the fourth embodiment of the present invention is similar to that of FIG.
As shown in (a), a reflection device having a HOE is arranged to reflect light of a light source from the front or side to the direction of an observer to have the same function as a backlight of a display device, and to have a back surface. Is transmitted. By arranging the mask device immediately behind the reflection device, it is possible to hide a part of the image of the rear two-dimensional display device, which must be hidden by the image of the front two-dimensional display device.
【0073】例えば、2次元表示装置403に表示され
る像415は、マスク装置410によって像416すな
わち2次元表示装置402の陰になる部分をマスクし、
マスク装置409によって像417、すなわち2次元表
示装置401の陰になる部分をマスクし、像415とし
て結像される。For example, an image 415 displayed on the two-dimensional display device 403 is masked by an image 416 by the mask device 410, that is, a portion that is shaded by the two-dimensional display device 402.
An image 417, that is, a portion that becomes a shadow of the two-dimensional display device 401 is masked by the mask device 409, and is formed as an image 415.
【0074】また、図4(b)に示すように、画素を縦
横に配置することにより任意の画素を透過/遮断あるい
は透過/反射させ、かつ後方以外からの任意の方向から
の光源の光を観察者の方向へ反射させることにより、マ
スクされていない背面からの光は透過させ、マスクした
部分は光を観察者の方向へは通過させない、HPDLC
を含むマスク装置を配置する構成である。Further, as shown in FIG. 4B, by arranging pixels vertically and horizontally, any pixel is transmitted / blocked or transmitted / reflected, and light from a light source from any direction other than from the rear is transmitted. HPDLC reflects light in the direction of the observer so that light from the unmasked back surface is transmitted, and the masked portion does not allow light to pass in the direction of the observer.
It is a configuration in which a mask device including is arranged.
【0075】2次元表示装置のすぐ後にマスク装置を配
置することによって、前の2次元表示装置の画像に隠れ
ていなければならない、後側になる2次元表示装置の画
像の一部分を隠すことができる構成である。例えば、2
次元表示装置403に表示される像415は、マスク装
置419によって像416、すなわち2次元表示装置4
02の陰になる部分をマスクし、マスク装置418によ
って像417、すなわち2次元表示装置401の陰にな
る部分をマスクし、像415として結像される。この構
成の場合、2次元表示装置の画像位置とレンズの焦点距
離が一致したときに合わせて、2次元表示装置401、
402、403、404の順番に2次元像を表示してい
くことにより、像414、415、416、417を投
影する構成である。By arranging the mask device immediately after the two-dimensional display device, it is possible to hide a part of the image of the rear two-dimensional display device which must be hidden by the image of the two-dimensional display device in front. Configuration. For example, 2
An image 415 displayed on the two-dimensional display device 403 is displayed on the two-dimensional display device 403 by the mask device 419.
02 is masked, and the mask device 418 masks the image 417, that is, the shadow portion of the two-dimensional display device 401, and forms an image 415. In the case of this configuration, when the image position of the two-dimensional display device matches the focal length of the lens, the two-dimensional display device 401,
By displaying a two-dimensional image in the order of 402, 403, and 404, images 414, 415, 416, and 417 are projected.
【0076】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得る
ことはいうまでもない。As described above, the present invention has been specifically described based on the embodiments. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes can be made without departing from the gist of the present invention. .
【0077】[0077]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0078】可変焦点型立体表示装置あるいは奥行き標
本化型立体表示装置を含む立体表示装置と、光の透過/
遮断、透過/散乱、透過/反射に切り替わり、かつ、移
動することができるマスクを有するマスク装置により、
観察者から見て本来隠されていなければならない部分を
隠し、かつ、観察者の移動にともなってマスク装置を移
動させる移動装置によって、観察者の位置を特定せず、
自然な3次元像を動画再生できる利点を有する。A stereoscopic display device including a variable focus type stereoscopic display device or a depth sampling type stereoscopic display device,
Switching to blocking, transmission / scattering, transmission / reflection, and a mask device having a mask that can move,
The movement device that moves the mask device along with the movement of the observer does not specify the position of the observer, concealing the part that should be originally hidden from the observer,
There is an advantage that a natural three-dimensional image can be reproduced as a moving image.
【図1】本発明の実施の形態1の立体表示装置の構成を
説明するための概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram for describing a configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 1 of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態2の立体表示装置の構成を
説明するための概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 2 of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態3の立体表示装置の構成を
説明するための概略構成図である。FIG. 3 is a schematic configuration diagram for describing a configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 3 of the present invention.
【図4】本発明の実施の形態4の立体表示装置の構成を
説明するための概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram for describing a configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 4 of the present invention.
【図5】マスク装置の構成を説明するための概略図であ
る。FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a configuration of a mask device.
【図6】移動装置の構成を説明するための概略図であ
る。FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a configuration of a moving device.
【図7】マスク装置のマスクの表示を説明するための概
略図である。FIG. 7 is a schematic diagram for explaining display of a mask of the mask device.
【図8】マスク装置マスクの移動を説明するための概略
図である。FIG. 8 is a schematic diagram for explaining movement of a mask device mask.
【図9】視点移動検出方法を説明するための概略図であ
る。FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a viewpoint movement detection method.
【図10】従来の可変焦点レンズを用いた立体表示装置
の構成を説明するための概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a stereoscopic display device using a conventional variable focus lens.
【図11】従来の奥行き標本化型立体表示装置の構成を
説明するための概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a conventional depth sampling type stereoscopic display device.
【図12】奥行き標本化の原理を説明するための図であ
る。FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of depth sampling.
【図13】可変焦点レンズを用いた立体表示装置の構成
を説明するための概略構成図である。FIG. 13 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a stereoscopic display device using a variable focus lens.
【図14】可変焦点レンズを用いた立体表示装置の構成
を説明するための概略構成図である。FIG. 14 is a schematic configuration diagram for describing a configuration of a stereoscopic display device using a variable focus lens.
101、102…2次元表示装置、103…投影用スク
リーン、104…可変焦点レンズ、105、106…シ
ャッター装置、107…マスク装置、201〜204…
2次元表示装置、205…投影用スクリーン、206…
可変焦点レンズ、211〜216…マスク装置、221
〜224…投影光学系、301〜304…2次元表示装
置、305…投影用スクリーン、306…可変焦点レン
ズ、307〜310…シャッター装置、311〜313
…マスク装置、314〜316…反射装置、321〜3
24…投影光学系、401〜404…2次元表示装置、
405〜408…反射装置、409〜411…マスク装
置、412…可変焦点レンズ、413…光源、501…
マスク装置、601〜603…マスク装置、610、6
11…平行平板・プリズム、901…立体表示装置、9
02…赤外線センサ、903…超音波距離センサ・レー
ザ距離センサ、904…光センサ、905…カメラ。101, 102: two-dimensional display device, 103: projection screen, 104: variable focus lens, 105, 106: shutter device, 107: mask device, 201 to 204
Two-dimensional display device, 205 ... Projection screen, 206 ...
Variable focus lens, 211 to 216 ... Mask device, 221
224: Projection optical system, 301 to 304: Two-dimensional display device, 305: Projection screen, 306: Variable focus lens, 307 to 310: Shutter device, 311 to 313
... Mask device, 314-316 ... Reflection device, 321-3
24: projection optical system, 401 to 404: two-dimensional display device,
405 to 408: Reflecting device, 409 to 411: Mask device, 412: Variable focus lens, 413: Light source, 501:
Mask device, 601-603 ... Mask device, 610, 6
11: parallel plate / prism, 901: three-dimensional display device, 9
02: infrared sensor, 903: ultrasonic distance sensor / laser distance sensor, 904: optical sensor, 905: camera.
Claims (17)
表示像を観察する際に、前記焦点可変手段により焦点位
置を変化させて結像位置を変化させるステップと、3次
元立体像を奥行き標本化した2次元像のうち前記結像位
置に該当する2次元像を前記2次元表示装置に表示させ
るステップとを、人間の眼の残像時間以内に高速に繰り
返すことにより3次元立体像を表示する立体表示方法に
おいて、 前記2次元像をその結像位置に応じて別々の2次元表示
装置に表示させる第一のステップと、当該2次元像が観
察者から見て最前面の2次元像でない場合は、観察者か
ら見て当該2次元像より手前にある2次元像中の物体像
で当該2次元像が隠される部分をマスクで覆って当該2
次元像の該部分を表示させない第二のステップとを有す
ることを特徴とする立体表示方法。When observing a display image of a two-dimensional display device through a variable focus unit, a step of changing a focal position by the variable focus unit to change an imaging position, and depth sampling a three-dimensional stereoscopic image. Displaying the two-dimensional image corresponding to the image forming position on the two-dimensional display device among the two-dimensional images thus obtained at a high speed within the afterimage time of the human eye. In the display method, a first step of displaying the two-dimensional image on different two-dimensional display devices according to the image forming position, and a case where the two-dimensional image is not the foreground two-dimensional image as viewed from an observer The portion of the object image in the two-dimensional image located before the two-dimensional image viewed from the observer, where the two-dimensional image is hidden, is covered with a mask.
And a second step of not displaying the portion of the two-dimensional image.
前記2次元表示装置の表示する2次元像より手前にある
2次元像の数と同数のマスクを用い、各々のマスクのパ
ターンを当該2次元像より手前にある各2次元像の中の
物体像がそれぞれ当該2次元像を隠す部分のパターンと
し、各々のマスクを重ねることで、観察者から見て当該
2次元像より手前にある2次元像中の物体像で当該2次
元像が隠される部分を表示させないステップであること
を特徴とする請求項1に記載の立体表示方法。2. The method according to claim 1, wherein the second step uses the same number of masks as the number of two-dimensional images that are in front of the two-dimensional image displayed by the two-dimensional display device as viewed from an observer. The object image in each of the two-dimensional images located in front of the two-dimensional image is a pattern of a portion that hides the two-dimensional image, and the masks are superimposed on each other, so that the two-dimensional image is located in front of the two-dimensional image as viewed from the observer. 2. The stereoscopic display method according to claim 1, further comprising the step of not displaying a portion of the object image in the two-dimensional image where the two-dimensional image is hidden.
に対し平行移動、拡大、縮小のうちいずれかまたは複数
の処理を行うことを特徴とする請求項1または2に記載
の立体表示方法。3. The three-dimensional display method according to claim 1, wherein one or more of a parallel movement, an enlargement, and a reduction are performed on the mask in accordance with the movement of the position of the observer. .
マスクの透過率を変化させ、手前の2次元像で当該2次
元像の隠される部分を所望の透過率で表示させることを
特徴とする請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の
立体表示方法。4. When displaying a translucent three-dimensional image, the transmittance of the mask is changed so that a hidden portion of the two-dimensional image is displayed at a desired transmittance in the two-dimensional image in front of the mask. The stereoscopic display method according to claim 1, wherein:
手段と、3次元立体像を奥行き標本化した2次元像を表
示する複数の2次元表示装置と、該複数の2次元表示装
置のうち最前面の2次元像を表示する2次元表示装置を
除く複数の2次元表示装置の各前面にそれぞれ一つまた
は複数個配置したマスク装置と、前記焦点可変手段の焦
点位置の変化に同期して前記複数の2次元表示装置の表
示像のうち該当する表示像を選択するシャッター装置
と、前記2次元表示装置の各表示像を前記焦点可変手段
を通して観察できる位置に表示する表示手段とを具備す
ることを特徴とする立体表示装置。5. A focus changing means for changing an image forming position of a display image, a plurality of two-dimensional display devices for displaying a two-dimensional image obtained by depth sampling a three-dimensional stereoscopic image, and a plurality of two-dimensional display devices. Except for a two-dimensional display device for displaying the foreground two-dimensional image, one or a plurality of mask devices are respectively disposed on the front surfaces of a plurality of two-dimensional display devices, and in synchronization with a change in the focal position of the focus variable means. A shutter device for selecting a corresponding display image from among the display images of the plurality of two-dimensional display devices, and a display device for displaying each display image of the two-dimensional display device at a position that can be observed through the focus variable device. A stereoscopic display device.
前記2次元表示装置の表示像を当該投影用スクリーンに
投射するために前記2次元表示装置の各々に設けた投影
光学系とからなることを特徴とする請求項5に記載の立
体表示装置。6. The display means comprises: a projection screen;
The three-dimensional display device according to claim 5, comprising a projection optical system provided in each of the two-dimensional display devices for projecting a display image of the two-dimensional display device on the projection screen.
同一光軸上に並べた、前記2次元表示装置から投射され
る像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する複数
の反射装置と、前記2次元表示装置の表示像を前記反射
装置に反射させて前記投影用スクリーンに投射するため
に前記2次元表示装置の各々に設けた投影光学系とから
なることを特徴とする請求項5記載の立体表示装置。7. The display means comprises: a projection screen;
A plurality of reflection devices arranged on the same optical axis, which reflect an image projected from the two-dimensional display device to the front surface and transmit the rear image as it is, and a display image of the two-dimensional display device to the reflection device. 6. The three-dimensional display device according to claim 5, further comprising a projection optical system provided in each of said two-dimensional display devices for reflecting and projecting on said projection screen.
記2次元表示装置から投射される像を前面に反射し、後
面の像はそのまま透過する複数の反射装置からなること
を特徴とする請求項5に記載の立体表示装置。8. The display device according to claim 1, wherein said display means comprises a plurality of reflecting devices which reflect an image projected from said two-dimensional display device arranged on the same optical axis to a front surface, and transmit an image on a rear surface as it is. The three-dimensional display device according to claim 5.
前記マスク装置の各々を前記2次元表示装置の各背面に
配置することを特徴とする請求項5乃至8のうちいずれ
か1項に記載の立体表示装置。9. When the two-dimensional display device is of a transmission type,
The three-dimensional display device according to any one of claims 5 to 8, wherein each of the mask devices is arranged on each back surface of the two-dimensional display device.
変手段と、該焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方
からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面
からの光は透過する手段を有する反射装置を、3次元立
体像を奥行き標本化した2次元像を表示する透過形の2
次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数組配
置し、最背面の2次元像を表示する前記反射装置と2次
元表示装置の組を除く、前記反射装置と2次元表示装置
の組の各背面に各々マスク装置を配置したことを特徴と
する立体表示装置。10. A focus changing means for changing an image forming position of a display image, and light of a light source from the front or side is reflected on the same optical axis as the focus changing means in a direction of an observer, and A reflection device having a means for transmitting light from the back is used as a transmission device for displaying a two-dimensional image obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image.
The reflection device and the two-dimensional display device, except for a pair of the reflection device and the two-dimensional display device, which are arranged on the back surface of the two-dimensional display device and arranged as a set and display a two-dimensional image of the rearmost surface. A three-dimensional display device, wherein a mask device is arranged on each back surface of the set.
プティカル・エレメントからなることを特徴とする請求
項10に記載の立体表示装置。11. The three-dimensional display device according to claim 10, wherein the reflection device comprises a holographic optical element.
変手段と、該焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方
からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面
からの光は任意の画素を透過または遮断する手段を有す
るマスク装置を、3次元立体像を奥行き標本化した2次
元像を表示する透過形の2次元表示装置の背面に配置し
て組にしたものを複数組配置したことを特徴とする立体
表示装置。12. A focus changing means for changing an image forming position of a display image, and light of a light source from the front or side is reflected on the same optical axis as the focus changing means in a direction of an observer, and A mask device having a means for transmitting or blocking light from an arbitrary pixel through the back is arranged on the back of a transmissive two-dimensional display device that displays a two-dimensional image obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image into a set. A three-dimensional display device, wherein a plurality of sets are arranged.
分子分散液晶素子からなることを特徴とする請求項12
に記載の立体表示装置。13. The mask device according to claim 12, wherein the mask device comprises a holographic polymer dispersed liquid crystal element.
3. The stereoscopic display device according to 1.
ィック型液晶、またはゲスト−ホスト型液晶、またはホ
ログラフィック高分子分散型液晶を用いた、縦横に画素
を配置して任意の画素の状態の制御が可能な装置からな
ることを特徴とする請求項5乃至11のうちいずれか1
項に記載の立体表示装置。14. The mask device uses a twisted nematic type liquid crystal, a guest-host type liquid crystal, or a holographic polymer dispersed type liquid crystal, and arranges pixels vertically and horizontally to control the state of an arbitrary pixel. 12. Apparatus according to claim 5, comprising a possible device.
Item 3. The stereoscopic display device according to item 1.
平行移動する手段、またはマスク表示の画素の相対位置
を保ちつつ表示を平行移動する手段、または光の屈折あ
るいは回折を利用した光学素子によりマスク像の光束を
平行移動する手段のいずれかを有することを特徴とする
請求項5乃至14のうちいずれか1項に記載の立体表示
装置。15. The mask device according to claim 1, wherein the mask device is configured to mechanically translate the mask, or to translate the display while maintaining the relative positions of the pixels of the mask display, or to an optical element utilizing refraction or diffraction of light. 15. The three-dimensional display device according to claim 5, further comprising: means for translating a light beam of the mask image in parallel.
した移動量に応じてマスクを移動・変形させる機能とを
有することを特徴とする請求項5から15に記載の立体
表示装置。16. The three-dimensional display device according to claim 5, further comprising: means for detecting a movement of the observer; and a function of moving and deforming the mask according to the detected movement amount.
であることを特徴とする請求項5乃至16のうちいずれ
か1項に記載の立体表示装置。17. The three-dimensional display device according to claim 5, wherein the focus changing unit is a variable focus lens.
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JP2002144914A (en) * | 2000-10-11 | 2002-05-22 | Robert Bosch Gmbh | Device for display of information in vehicle |
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