JP2000214413A - Three-dimensional display method and device therefor - Google Patents

Three-dimensional display method and device therefor

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JP2000214413A
JP2000214413A JP11138560A JP13856099A JP2000214413A JP 2000214413 A JP2000214413 A JP 2000214413A JP 11138560 A JP11138560 A JP 11138560A JP 13856099 A JP13856099 A JP 13856099A JP 2000214413 A JP2000214413 A JP 2000214413A
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史朗 陶山
英明 ▲高▼田
Hideaki Takada
Kazutake Kamihira
員丈 上平
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/388Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
    • H04N13/395Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume with depth sampling, i.e. the volume being constructed from a stack or sequence of 2D image planes

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a three-dimensional display method by which a moving picture is displayed without using spectacles by generating a two-dimensional image obtained by projecting the image of an object to be displayed from the line-of-sight direction of an observer, respectively independently changing the luminance of the generated two-dimensional image for every display surface and displaying the two-dimensional images on plural display surfaces. SOLUTION: Plural surfaces, for example, the surfaces (101 and 102) are set in front of the observer 100 so as to generate the images converted to 2D (105 and 106) being the image obtained by projecting the image of a three-dimensional object 104 to be presented to the observer 100 to the surfaces (101 and 102) from the gazing direction of both eyes of the observer 100. Synthesizing technique by using computer graphics is mentioned as a method for generating the image converted to 2D. The images converted into 2D (105 and 106) are displayed on both surfaces 101 and 102 so as to be superimposed when they are viewed from one point on a line linking the right eye and the left eye of the observer 100. Then, the luminance of each of the images converted into 2D (105 and 106) is changed corresponding to the depth position of the object 104 while keeping the total luminance in the case of viewing from the observer 100 constant.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、三次元立体像を、
情報量を少なくして、電子的に動画再生できる三次元表
示装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a three-dimensional stereoscopic image,
The present invention relates to a three-dimensional display device capable of electronically reproducing a moving image with a reduced amount of information.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の電気的に書き換え可能で、情報量
が少なく、動画の立体表示を可能とする装置として、図
27に示す液晶シャッタ眼鏡方式がよく知られている。
以下、この液晶シャッタ眼鏡方式の原理について説明す
る。この液晶シャッタ眼鏡方式においては、カメラ(6
02,603)により、三次元物体601を異なる方向
から撮影し、三次元物体601を異なる方向から撮影し
た像(視差像)を生成する。カメラ(602,603)
により撮影された映像を、映像信号変換装置604で合
成して1つの映像信号とし、二次元表示装置(例えば、
CRT表示装置)605に入力する。観察者607は、
液晶シャッタ眼鏡606をかけて二次元表示装置605
の映像を観察する。ここで、二次元表示装置605がカ
メラ603の映像を表示している時に、液晶シャッタ眼
鏡606は左側が非透過状態、右側が透過状態とされ、
また、二次元表示装置605がカメラ602の映像を表
示している時に、液晶シャッタ眼鏡606は左側が透過
状態、右側が非透過状態とされる。前記動作を高速で切
り替えると、眼の残像効果により両眼に視差像が見える
ように感じる。したがって、両眼視差による立体視が可
能となる。また、従来の電気的に書き換え可能で、情報
量が少なく、動画の立体表示を可能とする装置として、
図28に示す体積型方式も提案されている。以下、この
体積型方式の原理について説明する。この体積型方式に
おいては、図28(b)に示すように、三次元物体61
1を観察者から見て奥行き方向に標本化して二次元像の
集まり612とし、この二次元像の集まり612を、図
28(a)に示す体積型三次元表示装置613を用い
て、例えば、時分割で再び奥行き方向に配置して三次元
の再現像614を再構成する。
2. Description of the Related Art A liquid crystal shutter glasses system shown in FIG. 27 is well known as a conventional device which is electrically rewritable, has a small amount of information, and enables three-dimensional display of moving images.
Hereinafter, the principle of the liquid crystal shutter glasses system will be described. In this liquid crystal shutter glasses system, a camera (6
02, 603), the three-dimensional object 601 is photographed from different directions, and images (parallax images) of the three-dimensional object 601 photographed from different directions are generated. Camera (602, 603)
Are synthesized by the video signal conversion device 604 into one video signal, and the two-dimensional display device (for example,
(CRT display device) 605. Observer 607,
2D display device 605 with liquid crystal shutter glasses 606
Observe the video. Here, when the two-dimensional display device 605 is displaying an image from the camera 603, the left side of the liquid crystal shutter glasses 606 is in a non-transmissive state, and the right side is in a transmissive state.
When the two-dimensional display device 605 is displaying an image from the camera 602, the left side of the liquid crystal shutter glasses 606 is in a transmissive state, and the right side is in a non-transmissive state. When the operation is switched at a high speed, it is felt that a parallax image can be seen by both eyes due to an afterimage effect of the eyes. Therefore, stereoscopic viewing by binocular parallax becomes possible. In addition, as a conventional device that is electrically rewritable, has a small amount of information, and enables three-dimensional display of moving images,
A volume type system shown in FIG. 28 has also been proposed. Hereinafter, the principle of this volume type system will be described. In this volume type system, as shown in FIG.
1 is sampled in the depth direction as viewed from the observer to form a collection 612 of two-dimensional images, and the collection 612 of the two-dimensional images is formed by using a volume type three-dimensional display device 613 shown in FIG. The three-dimensional re-development 614 is reconfigured by arranging in the depth direction again by time division.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記図
27に示す液晶シャッタ眼鏡方式は、液晶シャッタ眼鏡
606が必須であるため、テレビ会議のような場合に
は、非常に不自然であるという問題点があった。また、
立体視の生理的要因の中で、両眼視差、輻輳と、ピント
調節との間に大きな矛盾が生じる。即ち、前記図27に
示す液晶シャッタ眼鏡方式では、両眼視差と輻輳はほぼ
満足できるが、ピント面が表示面にあるため、この矛盾
により、眼精疲労などを生じるという問題点があった。
また、前記図28に示す体積型方式は、再現する三次元
物体611の奥行き位置が実際に像を表示する面に近く
て、かつその面に挟まれているため、前記図27に示す
液晶シャッタ眼鏡方式と異なり、両眼視差、輻輳と、ピ
ント調節との間の矛盾を抑制することができる。しかし
ながら、この体積型方式では、奥行き方向に位置が離散
的であるため、その中間位置の三次元物体や奥行き方向
に大きく変化している三次元物体を再現するのが困難で
あるという問題点があった。本発明は、前記従来技術の
問題点を解決するためになされたものであり、本発明の
目的は、眼鏡を用いないで動画表示が可能な三次元表示
方法および装置を提供することにある。本発明の他の目
的は、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制することが
可能な三次元表示方法および装置を提供することにあ
る。本発明の他の目的は、電気的に書換えが可能な三次
元表示方法および装置を提供することにある。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。
However, the liquid crystal shutter glasses system shown in FIG. 27 requires liquid crystal shutter glasses 606, which is very unnatural in a video conference or the like. was there. Also,
Among the physiological factors of stereoscopic vision, a great contradiction arises between binocular parallax, convergence, and focus adjustment. That is, in the liquid crystal shutter glasses system shown in FIG. 27, although the binocular parallax and the convergence can be almost satisfied, there is a problem that since the focus surface is on the display surface, eyestrain is caused due to this contradiction.
In the volume type method shown in FIG. 28, the depth position of the three-dimensional object 611 to be reproduced is close to the surface on which an image is actually displayed and is sandwiched between the surfaces. Unlike the spectacle method, it is possible to suppress inconsistency between binocular parallax, convergence, and focus adjustment. However, in this volume type method, since the position is discrete in the depth direction, it is difficult to reproduce a three-dimensional object at an intermediate position or a three-dimensional object that changes greatly in the depth direction. there were. An object of the present invention is to provide a three-dimensional display method and apparatus capable of displaying a moving image without using glasses. It is another object of the present invention to provide a three-dimensional display method and apparatus capable of suppressing inconsistency between physiological factors of stereoscopic vision. Another object of the present invention is to provide an electrically rewritable three-dimensional display method and apparatus. 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.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。即ち、本発明は、奥行き位置の異な
る複数の表示面にそれぞれ二次元像を表示して、三次元
立体像を生成する三次元表示方法であって、観察者から
見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に対して、
表示対象物体を観察者の視線方向から射影した二次元像
を生成し、前記生成された二次元像の輝度を前記各表示
面毎に各々独立に変化させて、前記生成された二次元像
を複数の表示面に表示することを特徴とする。また、本
発明は、前記表示対象物体が、観察者に近い奥行き位置
に表示される物体である場合に、前記複数の表示面のう
ちの観察者に近い表示面に表示する前記二次元像の輝度
を高くし、観察者から遠い表示面に表示する前記二次元
像の輝度を低くし、また、前記表示対象物体が、観察者
から遠い奥行き位置に表示される物体である場合に、前
記複数の表示面のうちの観察者に近い表示面に表示する
前記二次元像の輝度を低くし、観察者から遠い表示面に
表示する前記二次元像の輝度を高くすることを特徴とす
る。また、本発明は、前記二次元像が観察者の右眼と左
眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記二次
元像を前記複数の表示面に表示し、かつ観察者の見る総
体的な輝度が元の表示対象物体の輝度と等しくなるよう
にすることを特徴とする。また、本発明は、前記二次元
像が観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重
なるように、前記二次元像を前記複数の表示面に表示
し、かつ表示対象物体の奥行き位置が観察者から遠い場
合は近い場合に比べて観察者の見る総体的な輝度を低く
することを特徴とする。また、本発明は、前記観察者の
右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼との間の
一点とすることを特徴とする。また、本発明は、前記観
察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼の
中心点とすることを特徴とする。また、本発明は、前記
観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なる
ように、前記複数の表示面に表示される二次元像に対し
て、観察者から見て左右方向に拡大・縮小の変形を加え
ることを特徴とする。また、本発明は、前記二次元像を
表示する表示面間の奥行き位置を、同一表示対象物体に
対してそれらの表示面に表示された複数の二次元像が、
観察者の右眼と左眼の位置から単眼で見て共通領域を有
する範囲とすることを特徴とする。また、本発明は、前
記二次元像を表示する表示面間の奥行き位置を、同一表
示対象物体に対してそれらの表示面に表示された複数の
二次元像が、観察者から見て表示対象物体の奥行き位置
にピントを合わせた方が、前記複数の表示面にピントを
合わせるより画像のぼけが少ない範囲内とすることを特
徴とする。また、本発明は、前記二次元像を順次切り替
えることにより、三次元の動画像を生成することを特徴
とする。また、本発明は、前記二次元像が奥行き方向に
移動する複数の物体像を含む場合であって、当該物体の
移動方向が観察者に近づく方向である場合に、前記二次
元像の切り替えに同期して、前記複数の表示面のうちの
観察者に近い表示面に表示する前記物体像の輝度を順次
高くし、観察者から遠い表示面に表示する前記物体像の
輝度を順次低くし、また、当該物体の移動方向が観察者
から遠ざかる方向である場合に、前記二次元像の切り替
えに同期して、前記複数の表示面のうちの観察者に近い
表示面に表示する前記物体像の輝度を順次低くし、観察
者から遠い表示面に表示する前記物体像の輝度を順次高
くすることを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows. That is, the present invention is a three-dimensional display method for generating a three-dimensional stereoscopic image by displaying a two-dimensional image on each of a plurality of display surfaces having different depth positions, and is located at different depth positions as viewed from an observer. For multiple display surfaces,
A two-dimensional image is generated by projecting the display target object from the line of sight of the observer, and the brightness of the generated two-dimensional image is changed independently for each of the display surfaces, to generate the generated two-dimensional image. Characters are displayed on a plurality of display surfaces. Further, according to the present invention, when the display target object is an object displayed at a depth position close to the observer, the two-dimensional image of the two-dimensional image to be displayed on the display surface close to the observer among the plurality of display surfaces. Increase the brightness, lower the brightness of the two-dimensional image displayed on the display surface far from the observer, and, when the display target object is an object displayed at a depth position far from the observer, the plurality of Wherein the brightness of the two-dimensional image displayed on the display surface closer to the observer among the display surfaces is reduced, and the brightness of the two-dimensional image displayed on the display surface far from the observer is increased. Further, the present invention displays the two-dimensional image on the plurality of display surfaces so that the two-dimensional image overlaps when viewed from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer, and It is characterized in that the overall luminance to be viewed is equal to the luminance of the original display target object. Further, the present invention displays the two-dimensional image on the plurality of display surfaces so that the two-dimensional image overlaps when viewed from a point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer, and displays a display target object. When the depth position is far from the observer, the overall brightness seen by the observer is lower than when the depth position is near. Further, the invention is characterized in that one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer is one point between the right eye and the left eye. Further, the present invention is characterized in that one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer is a center point of the right eye and the left eye. Further, the present invention relates to a two-dimensional image displayed on the plurality of display surfaces so that the two-dimensional images displayed on the plurality of display surfaces overlap each other when viewed from a point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer. It is characterized in that enlargement / reduction deformation is applied in the direction. Further, according to the present invention, the depth position between the display surfaces displaying the two-dimensional image, a plurality of two-dimensional images displayed on those display surfaces for the same display target object,
It is characterized in that it is a range having a common area when viewed by a single eye from the positions of the right and left eyes of the observer. Also, the present invention provides a method for displaying a depth position between display surfaces displaying the two-dimensional image, a plurality of two-dimensional images displayed on the display surfaces for the same display target object, as viewed from an observer. It is characterized in that focusing on the depth position of the object is within a range in which the image is less blurred than focusing on the plurality of display surfaces. Further, the present invention is characterized in that a three-dimensional moving image is generated by sequentially switching the two-dimensional image. Further, the present invention is a case where the two-dimensional image includes a plurality of object images moving in the depth direction, and when the moving direction of the object is a direction approaching the observer, the switching of the two-dimensional image Synchronously, sequentially increase the brightness of the object image displayed on the display surface closer to the observer of the plurality of display surfaces, sequentially lower the brightness of the object image displayed on the display surface far from the observer, Further, when the moving direction of the object is a direction away from the observer, in synchronization with the switching of the two-dimensional image, the object image displayed on the display surface closer to the observer among the plurality of display surfaces. The luminance is sequentially reduced, and the luminance of the object image displayed on the display surface far from the observer is sequentially increased.

【0005】また、本発明は、三次元表示装置であっ
て、観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表
示面に対して、表示対象物体を観察者の視線方向から射
影した二次元像を生成する第1の手段と、前記第1の手
段で生成された二次元像を、観察者から見て異なった奥
行き位置にある複数の表示面に表示する第2の手段と、
前記複数の表示面に表示される二次元像の輝度を、各表
示面毎に各々独立に変化させる第3の手段とを具備する
ことを特徴とする。また、本発明は、前記第2の手段
が、複数の二次元表示装置と、前記複数の二次元表示装
置のうち観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二
次元表示装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各
二次元表示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像と
して配置する部分反射鏡とから構成されることを特徴と
する。また、本発明は、前記第2の手段が、複数の二次
元表示装置と、前記複数の二次元表示装置のうち観察者
より最も遠い奥行き位置に配置される二次元表示装置以
外の二次元表示装置と組み合わされ、各二次元表示装置
の表示をそれぞれ観察者の視線上の像として配置する部
分反射鏡とレンズの組合わせとから構成されることを特
徴とする。また、本発明は、前記第2の手段が、複数の
二次元表示装置と、前記複数の二次元表示装置のうち観
察者より最も遠い奥行き位置に配置される二次元表示装
置と組み合わされ、当該二次元表示装置の表示を観察者
の視線上の像として配置する全反射鏡あるいは部分反射
鏡と、前記観察者より最も遠い奥行き位置に配置される
二次元表示装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、
各二次元表示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像
として配置する部分反射鏡とから構成されることを特徴
とする。また、本発明は、前記第2の手段が、複数の二
次元表示装置と、前記複数の二次元表示装置のうち観察
者より最も遠い奥行き位置に配置される二次元表示装置
と組み合わされ、当該二次元表示装置の表示を観察者の
視線上の像として配置する全反射鏡とレンズの組合わ
せ、あるいは部分反射鏡とレンズの組合わせと、前記観
察者より最も遠い奥行き位置に配置される二次元表示装
置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各二次元表示
装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像として配置す
る部分反射鏡とレンズの組合わせとから構成されること
を特徴とする。また、本発明は、前記第2の手段が、観
察者から見て異なった奥行き位置に配置した、透過状態
と散乱状態の切替制御が可能な複数の散乱板、または反
射状態と透過状態の切替制御が可能な複数の反射板と、
前記複数の散乱板または複数の反射板の各々に二次元像
を投射する複数の投射型二次元表示装置と、前記複数の
散乱板または複数の反射板と前記複数の投射型二次元表
示装置との間に配置され、前記複数の散乱板の透過状態
と散乱状態の切替、または前記複数の反射板の反射状態
と透過状態の切替と同期して透過状態と遮断状態を切替
る複数のシャッタとから構成されることを特徴とする。
また、本発明は、前記観察者から見て異なった奥行き位
置にある複数の表示面と観察者との間に、レンズ光学系
を設置したことを特徴とする。また、本発明は、前記第
2の手段が、二次元表示装置と、光学系と、バリフォー
カル・ミラーとから構成されることを特徴とする。ま
た、本発明は、前記第2の手段が、奥行き方向に振動す
る振動スクリーンと、レンズを含む光学系と、レーザ光
をラスタースキャンするスキャン手段と、レーザ光源と
から構成されることを特徴とする。また、本発明は、前
記第2の手段が、LEDアレイよりなるLED表示装置
と、前記LED表示装置を並進/回転させる並進/回転
装置と、映像信号をLED表示装置に供給する映像供給
装置とから構成されることを特徴とする。また、本発明
は、前記第2の手段が、二次元像が記録されたフィルム
あるいは二次元表示装置と、プリズムやミラーを有する
変換光学系と、投影ドラムとから構成されることを特徴
とする。また、本発明は、前記第2の手段が、前記第1
の手段で生成された二次元像を、観察者の右眼と左眼と
を結ぶ線上の一点から見て重なるように前記複数の表示
面に表示することを特徴とする。また、本発明は、前記
第2の手段が、前記第1の手段で生成された二次元像
に、観察者から見て左右方向に拡大・縮小の変形を加え
て、前記複数の表示面に表示することを特徴とする。ま
た、本発明は、前記第2の手段が、前記第1の手段で生
成された二次元像を順次切り替えて表示して、三次元の
動画像を生成することを特徴とする。また、本発明は、
前記第3の手段が、前記第1の手段で生成された二次元
像が、奥行き方向に移動する複数の物体像を含む場合
に、当該物体の移動方向が観察者に近づく方向である場
合に、前記第2の手段での二次元像の切り替えに同期し
て、前記複数の表示面のうちの観察者に近い表示面に表
示する前記物体像の輝度を順次高くし、観察者から遠い
表示面に表示する前記物体像の輝度を順次低くし、ま
た、当該物体の移動方向が観察者から遠ざかる方向であ
る場合に、前記第2の手段での二次元像の切り替えに同
期して、前記複数の表示面のうちの観察者に近い表示面
に表示する前記物体像の輝度を順次低くし、観察者から
遠い表示面に表示する前記物体像の輝度を順次高くする
ことを特徴とする。
The present invention also relates to a three-dimensional display device, which is a two-dimensional display device which projects an object to be displayed from a line of sight of an observer on a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer. First means for generating an image, second means for displaying the two-dimensional image generated by the first means on a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from an observer,
Third means for independently changing the luminance of the two-dimensional image displayed on the plurality of display surfaces for each display surface. Also, in the present invention, the second means may include a plurality of two-dimensional display devices, and a two-dimensional display device other than the two-dimensional display device arranged at a depth position farthest from an observer among the plurality of two-dimensional display devices. In combination with the apparatus, the apparatus is characterized in that the two-dimensional display apparatus is configured to include a partial reflecting mirror that arranges the display of each two-dimensional display apparatus as an image on the line of sight of the observer. Also, in the present invention, the second means may include a plurality of two-dimensional display devices, and a two-dimensional display device other than the two-dimensional display device arranged at a depth position farthest from an observer among the plurality of two-dimensional display devices. In combination with the apparatus, the apparatus is characterized by comprising a combination of a partial reflecting mirror and a lens for arranging the display of each two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer. Further, in the present invention, the second means is combined with a plurality of two-dimensional display devices and a two-dimensional display device which is arranged at a depth position farthest from an observer among the plurality of two-dimensional display devices, Combining a two-dimensional display device other than the two-dimensional display device arranged at the depth position farthest from the observer with a total reflection mirror or a partial reflection mirror that arranges the display of the two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer And
The two-dimensional display device is characterized in that the two-dimensional display device comprises a partial reflecting mirror that arranges the display as an image on the line of sight of the observer. Further, in the present invention, the second means is combined with a plurality of two-dimensional display devices and a two-dimensional display device which is arranged at a depth position farthest from an observer among the plurality of two-dimensional display devices, A combination of a total reflection mirror and a lens, or a combination of a partial reflection mirror and a lens, which arranges the display of the two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer; In combination with a two-dimensional display device other than the two-dimensional display device, the display device is characterized by comprising a combination of a partial reflecting mirror and a lens, each of which arranges the display of each two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer. . Also, in the present invention, the second means may include a plurality of scattering plates arranged at different depth positions as viewed from an observer and capable of controlling switching between a transmission state and a scattering state, or switching between a reflection state and a transmission state. Multiple controllable reflectors,
A plurality of projection type two-dimensional display devices that project a two-dimensional image on each of the plurality of scattering plates or a plurality of reflection plates, and the plurality of projection type two-dimensional display devices with the plurality of scattering plates or a plurality of reflection plates. A plurality of shutters arranged between the plurality of scattering plates for switching between the transmission state and the scattering state of the plurality of scattering plates, or for switching between the transmission state and the blocking state in synchronization with the switching between the reflection state and the transmission state of the plurality of reflection plates. Characterized by the following.
Further, the present invention is characterized in that a lens optical system is provided between the observer and a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer. Further, the invention is characterized in that the second means comprises a two-dimensional display device, an optical system, and a varifocal mirror. Further, the present invention is characterized in that the second means comprises a vibrating screen vibrating in a depth direction, an optical system including a lens, a scanning means for raster-scanning a laser beam, and a laser light source. I do. Also, the present invention provides an LED display device comprising an LED array, a translation / rotation device for translating / rotating the LED display device, and an image supply device for supplying a video signal to the LED display device. Characterized by the following. Further, the invention is characterized in that the second means comprises a film or a two-dimensional display device on which a two-dimensional image is recorded, a conversion optical system having a prism or a mirror, and a projection drum. . Also, in the present invention, the second means may be arranged so that the first means
The two-dimensional image generated by the means is displayed on the plurality of display surfaces so as to overlap when viewed from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer. Also, in the present invention, the second means may apply a deformation of enlargement / reduction in the left-right direction as viewed from an observer to the two-dimensional image generated by the first means, It is characterized by displaying. Further, the invention is characterized in that the second means sequentially switches and displays the two-dimensional images generated by the first means to generate a three-dimensional moving image. Also, the present invention
The third means, when the two-dimensional image generated by the first means includes a plurality of object images moving in the depth direction, when the moving direction of the object is a direction approaching the observer In synchronism with the switching of the two-dimensional image by the second means, the luminance of the object image displayed on the display surface closer to the observer among the plurality of display surfaces is sequentially increased, and the display farther from the observer is performed. The brightness of the object image displayed on the surface is sequentially reduced, and, when the moving direction of the object is a direction away from the observer, in synchronization with the switching of the two-dimensional image in the second means, The brightness of the object image displayed on the display surface closer to the observer among the plurality of display surfaces is sequentially reduced, and the brightness of the object image displayed on the display surface far from the observer is sequentially increased.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において、同一機能を有するものは同一符
号を付け、その繰り返しの説明は省略する。なお、本実
施の形態では、像を配置する「面」という表現を用いる
が、これは光学などで多用される像面などと同様な表現
であり、かつこのような像面を実現する手段としては、
例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲鏡、プリズ
ム、偏光素子、波長板などの種々の光学素子と、例え
ば、CRT(陰極線管)ディスプレイ、液晶ディスプレ
イ、LED(Light Emission Diode)ディスプレ
イ、プラズマディスプレイ、FED(Field Emission
Display)、DMD(Digital Mirror Display)、
プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディスプレ
イなどの二次元表示装置とを用いて、多くの光学的組み
合わせ技術により、実現可能なことは明らかである。ま
た、提示する三次元立体像を主に2つの面に二次元像と
して表示する場合について述べるが、これを2つ以上の
面としても同様な効果が期待できることは明らかであ
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In all the drawings for describing the embodiments, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted. In this embodiment, the expression “surface” on which an image is arranged is used, but this is the same expression as an image surface often used in optics and the like, and as a means for realizing such an image surface. Is
For example, various optical elements such as a lens, a total reflection mirror, a partial reflection mirror, a curved mirror, a prism, a polarizing element, and a wave plate, and, for example, a CRT (cathode ray tube) display, a liquid crystal display, an LED (Light Emission Diode) display, Plasma display, FED (Field Emission)
Display), DMD (Digital Mirror Display),
It is clear that the present invention can be realized by many optical combination techniques using a two-dimensional display device such as a projection display or a line drawing display. In addition, a case will be described in which a presented three-dimensional stereoscopic image is mainly displayed as a two-dimensional image on two surfaces. However, it is apparent that the same effect can be expected by using two or more surfaces.

【0007】[実施の形態1]図1〜図8は本発明によ
る実施の形態1の三次元表示装置の原理を説明するため
の図である。本実施の形態の三次元表示装置の原理は、
まず、図1に示すように、観察者100の前面に複数の
面、例えば、面(101,102)(面101が面10
2より観察者100に近い)を設定し、これらの面(1
01,102)に複数の二次元像を表示するために、二
次元表示装置と種々の光学素子を用いて光学系103を
構築する(詳細は後述する)。前記二次元表示装置とし
ては、例えば、CRT、液晶ディスプレイ、LEDディ
スプレイ、プラズマディスプレイ、FEDディスプレ
イ、プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディス
プレイなどを用い、光学素子としては、例えば、レン
ズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲鏡、プリズム、偏光素
子、波長板などを用いる。次に、図2に示すように、観
察者100に提示したい三次元物体104を、観察者1
00の両眼の視線方向から、前記の面(101,10
2)へ射影した像(以下、「2D化像」と呼ぶ)である
2D化像(105,106)を生成する。この2D化像
の生成方法としては、例えば、視線方向から物体104
をカメラで撮影した二次元像を用いる方法、あるいは別
の方向から撮影した複数枚の二次元像から合成する方
法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術
やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。図1に
示すように、前記2D化像(105,106)を、各々
面101と面102の双方に、観察者100の右眼と左
眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように表示する。
これは、例えば、2D化像(105,106)の各々の
中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大・縮小を
制御することで可能となる。
[First Embodiment] FIGS. 1 to 8 are diagrams for explaining the principle of a three-dimensional display device according to a first embodiment of the present invention. The principle of the three-dimensional display device of the present embodiment is as follows.
First, as shown in FIG. 1, a plurality of surfaces, for example, surfaces (101, 102) (the surface 101 is
2 is closer to the observer 100), and these planes (1
01, 102), an optical system 103 is constructed using a two-dimensional display device and various optical elements (details will be described later). As the two-dimensional display device, for example, a CRT, a liquid crystal display, an LED display, a plasma display, an FED display, a projection type display, a line drawing type display, and the like, and as the optical element, for example, a lens, a total reflection mirror, A reflecting mirror, a curved mirror, a prism, a polarizing element, a wave plate, or the like is used. Next, as shown in FIG. 2, the three-dimensional object 104 to be presented to the observer 100 is
00 from the line-of-sight direction of both eyes,
2) Generated 2D images (105, 106), which are images projected to 2) (hereinafter referred to as "2D images"). As a method of generating this 2D image, for example,
There are various methods, such as a method using a two-dimensional image photographed by a camera, a method of synthesizing a plurality of two-dimensional images photographed from different directions, and a method using a compositing technique or modeling by computer graphics. As shown in FIG. 1, the 2D images (105, 106) are displayed on both surfaces 101 and 102 so as to overlap with each other when viewed from a point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer 100. I do.
This can be achieved, for example, by controlling the arrangement of the center position and the center of gravity of each of the 2D images (105, 106) and the enlargement / reduction of each image.

【0008】本発明における重要な要点は、前記構成を
有する装置上で、2D化像(105,106)の各々の
輝度を、観察者100から見た総体的な輝度を一定に保
ちつつ、三次元物体104の奥行き位置に対応して変え
ることである。その変え方の一例を以下に述べる。な
お、ここでは、白黒図面であるため、分かりやすいよう
に、以下の図面では輝度の高い方を濃く示してある(但
し、図8を除く。)。例えば、三次元物体104が面1
01上にある場合には、図3に示すように、この上の2
D化像105の輝度を三次元物体104の輝度に等しく
し、面102上の2D化像106の輝度はゼロとする。
次に、例えば、三次元物体104が観察者100より少
し遠ざかって面101より面102側に少し寄った位置
にある場合には、図4に示すように、2D化像105の
輝度を少し下げ、2D化像106の輝度を少し上げる。
さらに、例えば、三次元物体104が観察者100より
さらに遠ざかって面101より面102側にさらに寄っ
た位置にある場合には、図5に示すように、2D化像1
05の輝度をさらに下げ、2D化像106の輝度をさら
に上げる。遂に、例えば、三次元物体104が面102
上にある場合には、図6に示すように、この上の2D化
像106の輝度を三次元物体104の輝度に等しくし、
面101上の2D化像105の輝度はゼロとする。この
ように表示することにより、観察者(人)100の生理
的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示してい
るのが2D化像(105,106)であっても、観察者
100にはあたかも面(101,102)の中間に三次
元物体104が位置しているように感じられる。即ち、
例えば、面(101,102)にほぼ等輝度の2D化像
(105,106)を表示した場合には、面(101,
102)の奥行き位置の中間付近に三次元物体104が
あるように感じられる。
An important point of the present invention is that the luminance of each of the 2D images (105, 106) is maintained on the apparatus having the above-described configuration while maintaining the overall luminance as viewed from the observer 100 constant. That is, it is changed according to the depth position of the original object 104. An example of such a change is described below. Note that, since the drawing is a black and white drawing, the one having higher luminance is shown darker in the following drawings for simplicity (however, FIG. 8 is excluded). For example, the three-dimensional object 104 is
01, as shown in FIG.
The luminance of the D-image 105 is made equal to the luminance of the three-dimensional object 104, and the luminance of the 2D image 106 on the surface 102 is set to zero.
Next, for example, when the three-dimensional object 104 is slightly away from the observer 100 and slightly closer to the surface 102 than the surface 101, the brightness of the 2D image 105 is slightly reduced as shown in FIG. The brightness of the 2D image 106 is slightly increased.
Further, for example, when the three-dimensional object 104 is further away from the observer 100 and further closer to the surface 102 than the surface 101, as shown in FIG.
Further, the luminance of the 2D image 106 is further increased. Finally, for example, the three-dimensional object 104 is
When it is above, as shown in FIG. 6, the brightness of the 2D image 106 on this is made equal to the brightness of the three-dimensional object 104,
The luminance of the 2D image 105 on the surface 101 is assumed to be zero. By displaying in this manner, the observer (person) 100 may be displayed as if it were a 2D image (105, 106) due to physiological or psychological factors or an illusion. It is felt that the three-dimensional object 104 is located between the planes (101, 102). That is,
For example, when the 2D images (105, 106) of almost equal luminance are displayed on the planes (101, 102), the planes (101, 102)
It is felt that there is a three-dimensional object 104 near the middle of the depth position of 102).

【0009】なお、前記説明においては、例えば、三次
元物体104全体の奥行き位置を、例えば、面(10
1,102)に表示した二次元像を用いて表現する方法
及び装置について主に述べたが、本実施の形態の方法
は、例えば、三次元物体自体が有する奥行きを表現する
方法及び装置としても使用できることは明らかである。
その一例を以下の一実施の形態で説明する。三次元物体
自体が有する奥行きを表現する場合における重要な要点
は、図1に示す構成を有する装置上で、2D化像(10
5,106)の各々の部位の輝度を、観察者100から
見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元物体104
の各部位が有する奥行き位置に対応して変えることであ
る。その変え方の一実施の形態を、例えば、表示面を2
面用いる場合を例として図7を用いて以下に説明する。
図7(a)が観察者100に近い面、例えば、面101
に表示される2D化像の一例であり、図7(b)が観察
者100に遠い面、例えば、面102に表示される2D
化像の一例である。例えば、三次元物体として図7に示
したようなケーキを例に取ると、上に立てたロウソクを
除き、ケーキ(三次元物体)の上面及び下面は、例え
ば、ほぼ平坦であり、かつその側面は、例えば、円柱状
であり、ロウソクは、例えば、上面の円周近傍に配置す
る。この場合の2D化像では、上面及び下面において
は、上方の方が奥に位置し、かつその側面では真ん中が
手前で端に行くに従って奥に位置し、さらに隠れている
上方の真ん中は奥に位置することとなる。この場合、上
面及び下面における輝度変化は、観察者100に近い
面、例えば、面101においては、図7(a)に示すよ
うに、観察者100に近い部位(2D化像では、例えば
下方)が輝度が高く、かつ遠い部位(2D化像では、例
えば上方)が輝度が低くなるようにその奥行き位置に対
応して徐々に変化させる。また、観察者に遠い面、例え
ば面102においては、図7(b)に示すように、観察
者に近い部位(2D化像では、例えば下方)が輝度が低
く、かつ遠い部位(2D化像では、例えば上方)が輝度
が高くなるようにその奥行き位置に対応して徐々に変化
させる。次に、円柱部分の輝度変化もその奥行き位置に
対応して、観察者100に近い面、例えば、面101に
おいては、図7(a)に示すように、観察者100に近
い部位(例えば、真中付近)が輝度が高く、かつ遠い部
位(例えば、左右の端付近)が輝度が低くなるように徐
々に変化させる。また、観察者100に遠い面、例え
ば、面102においては、図7(b)に示すように、観
察者100に近い部位(例えば、真中付近)が輝度が低
く、かつ遠い部位(例えば、左右の端付近)が輝度が高
くなるように徐々に変化させる。このように表示するこ
とにより、観察者(人)100の生理的あるいは心理的
要因あるいは錯覚により、表示しているのが二次元像で
あっても、観察者100にはあたかも上面、下面がほぼ
平らな円柱状のケーキがあるように感じられる。なお、
この実施の形態では、上面、下面がほぼ平らな円柱状の
三次元物体を例としたが、他の形状の三次元物体であっ
ても同様なことが可能であることは明らかである。
In the above description, for example, the depth position of the entire three-dimensional object 104 is, for example, a plane (10
Although the method and apparatus for expressing using the two-dimensional image displayed in (1, 102) have been mainly described, the method according to the present embodiment may be applied to, for example, a method and apparatus for expressing the depth of a three-dimensional object itself. Obviously it can be used.
One example is described in the following embodiment. An important point in expressing the depth of the three-dimensional object itself is that a 2D image (10
5 and 106), while maintaining the overall luminance of the three-dimensional object 104 as viewed from the observer 100 constant.
Is changed corresponding to the depth position of each part. One embodiment of the changing method is as follows.
A case where a surface is used will be described below with reference to FIG.
FIG. 7A shows a plane close to the observer 100, for example, the plane 101.
FIG. 7B is an example of a 2D image displayed on a surface far from the observer 100, for example, a surface 102.
It is an example of a chemical image. For example, taking a cake as shown in FIG. 7 as an example of a three-dimensional object, the upper surface and the lower surface of the cake (three-dimensional object) are substantially flat, for example, except for the candle placed on top, and the side surfaces thereof. Is, for example, in a columnar shape, and the candles are arranged, for example, near the circumference of the upper surface. In the 2D image in this case, on the upper surface and the lower surface, the upper side is located at the back, and on the side, the center is located at the back as approaching the end, and the hidden upper middle is located at the back. Will be located. In this case, the luminance change on the upper surface and the lower surface is, on the surface near the observer 100, for example, on the surface 101, as shown in FIG. Are gradually changed in accordance with the depth position such that the luminance is high and the luminance of a distant part (for example, the upper part in the 2D image) is low. On the surface far from the observer, for example, the surface 102, as shown in FIG. 7B, a portion close to the observer (for example, below in the 2D image) has low luminance and a portion far from the observer (2D image). Then, for example, the upper part) is gradually changed corresponding to the depth position so that the luminance becomes higher. Next, the luminance change of the cylindrical portion also corresponds to the depth position, and a surface close to the observer 100, for example, the surface 101, as shown in FIG. The luminance is gradually changed so that the luminance is high in the vicinity of the center and high in the distant parts (for example, near the left and right ends). On the surface far from the observer 100, for example, the surface 102, as shown in FIG. 7B, a portion near the observer 100 (for example, near the center) has low luminance and a portion far from the observer 100 (for example, left and right). (In the vicinity of the end) is gradually changed so as to increase the luminance. By displaying in this manner, even if the displayed image is a two-dimensional image due to the physiological or psychological factors or illusion of the observer (person) 100, the observer 100 has almost the upper surface and the lower surface almost. It feels like a flat cylindrical cake. In addition,
In this embodiment, a cylindrical three-dimensional object whose upper surface and lower surface are substantially flat is taken as an example, but it is apparent that the same can be applied to a three-dimensional object of another shape.

【0010】また、本実施の形態においては、複数の面
に表示する2D化像の輝度を観察者100から見た総体
的な輝度を一定に保ちつつ変化させる場合について説明
した。しかしながら、観察者100から見た総体的な輝
度を奥にいくに従って徐々に減少させることで、立体感
を強調することはコンピュータグラフィックにおいてよ
く用いられている手法であり、本発明においてもこれを
採用することでその効果をよりいっそう助長できること
は明らかであり、その一実施の形態を図8(a)、
(b)に示す。図8(a)においては、下の床部分の輝
度を上方に徐々に低下させることで、あたかも上方の床
が奥行き方向に奥にあるように感じられる。さらに、図
8(b)においては図8(a)と同様に床部分だけでな
く、チェイン(輪上の物)の部分においても、左方向に
徐々に輝度を低下させることで左部分のチェインが奥行
き方向に奥にあるように感じられる効果を得ることがで
きる。なお、このような輝度低下の程度の算出方法とし
て、三次元物体の輝度Bに対して上記効果を得るための
輝度B’として、例えば、B’=B×T0/T(T:視
点からの距離、T0:視点から基準面への距離)の計算
式によるなど多数の方法があることは明らかである。ま
た、本実施の形態における二次元像面としては、本発明
の趣旨から見て、必ずしも平面である必要はなく、球面
や楕円面や二次曲面や他の複雑な曲面であっても同様な
効果が得られることは明らかである。
In this embodiment, a case has been described in which the luminance of a 2D image displayed on a plurality of surfaces is changed while the overall luminance viewed from the observer 100 is kept constant. However, emphasizing the three-dimensional effect by gradually decreasing the overall brightness as viewed from the observer 100 as it goes deeper is a technique often used in computer graphics, and is also used in the present invention. It is clear that the effect can be further promoted by performing the method, and one embodiment thereof is shown in FIG.
(B). In FIG. 8A, by gradually lowering the brightness of the lower floor portion upward, it is felt as if the upper floor is deeper in the depth direction. Further, in FIG. 8B, as in FIG. 8A, not only the floor portion but also the chain (the object on the ring) portion gradually decreases the luminance in the left direction, so that the chain of the left portion is reduced. Can be obtained as if the object is located at the back in the depth direction. In addition, as a method of calculating the degree of such a luminance decrease, for example, B ′ = B × T0 / T (T: from the viewpoint) Obviously, there are many methods, such as by using a formula for calculating the distance (T0: distance from the viewpoint to the reference plane). In addition, the two-dimensional image surface in the present embodiment is not necessarily required to be a plane from the viewpoint of the present invention, and may be a spherical surface, an elliptical surface, a quadratic surface, or another complicated curved surface. It is clear that the effect is obtained.

【0011】また、本実施の形態においては、図27に
示した従来法と異なり、実際に像を表示する面が、その
錯覚位置を挟んで少なくとも2つ以上存在するため、従
来法にあった両眼視差、輻輳と、ピント調節との間の矛
盾を大きく抑制でき、眼精疲労などを抑制できると考え
られる。
Also, in the present embodiment, unlike the conventional method shown in FIG. 27, there are at least two or more surfaces for actually displaying an image with the illusion position interposed therebetween. It is considered that the contradiction between binocular parallax, convergence, and focus adjustment can be largely suppressed, and eye fatigue can be suppressed.

【0012】また、ピント調整自体は、観察者100が
2つ以上の面を同時に見ることになるため、双方の2D
化像を最もぼけさせずに見ることができる位置に定位さ
れることになり、従来法の欠点を大きく改善できる。こ
の場合、複数の2D化像(例えば、図1の105,10
6)を表示する複数の面(例えば、図1の101,10
2)の奥行き距離は、観察者100から見て表示対象物
体の奥行き位置にピントを合わせた方が、前記複数の面
にピントを合わせるより画像のぼけが少ない範囲とす
る。また、図28に示した従来法と異なり、像面の中間
位置に存在する物体も観察者に対しては三次元的に見え
るため、従来の書割り的な立体感ではない利点を有す
る。さらに、本実施の形態においては、複数の面の間に
ある物体も表現できることから、三次元表示を行う場合
のデータ量を大きく減らせる利点も有する。また、本実
施の形態においては、像の輝度の変化のみによる人の生
理的あるいは心理的要因あるいは錯覚を利用しているた
め、光源として特にレーザーなどのコヒーレント光源を
必要とせず、かつカラー化も容易である利点を有してい
る。また、本発明は、機械的駆動部を含まないため、軽
量化、信頼性の向上などに適している利点を有する。ま
た、本実施の形態においては、二次元像を配置する面の
中で主に2つの面に関してのみ記述し、かつ観察者に提
示する物体が2つの面の間にある場合について述べた
が、二次元像を配置する面の個数がこれよりも多く、あ
るいは提示する物体の位置が異なる場合であっても、同
様な構成が可能であることは明らかである。
In addition, since the observer 100 views two or more surfaces at the same time in the focus adjustment itself, the two-dimensional
Since the localized image is localized at a position where it can be viewed without blurring, the disadvantages of the conventional method can be greatly improved. In this case, a plurality of 2D images (for example, 105, 10 in FIG. 1)
6) (for example, 101, 10 in FIG. 1)
The depth distance in (2) is a range in which the image is less blurred when focusing on the depth position of the display target object as viewed from the observer 100 than when focusing on the plurality of surfaces. Also, unlike the conventional method shown in FIG. 28, an object present at an intermediate position on the image plane looks three-dimensional to an observer, and thus has an advantage that is not a conventional three-dimensional effect of writing. Further, in the present embodiment, since an object between a plurality of surfaces can be expressed, there is an advantage that the amount of data when performing three-dimensional display can be greatly reduced. Further, in the present embodiment, since a physiological or psychological factor or an illusion of a person due to only a change in the brightness of an image is used, a coherent light source such as a laser is not particularly required as a light source, and colorization is not required. It has the advantage of being easy. Further, the present invention does not include a mechanical drive unit, and thus has an advantage that it is suitable for weight reduction, improvement of reliability, and the like. Further, in the present embodiment, only two planes are mainly described among the planes on which the two-dimensional image is arranged, and the case where the object presented to the observer is between the two planes is described. Obviously, a similar configuration is possible even if the number of surfaces on which the two-dimensional image is arranged is larger than this, or the position of the object to be presented is different.

【0013】本発明の三次元立体像は、観察者100の
右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て、観察者100
の視力の下で重なるように前面101の二D化像105
と後面102の二D化像106の大きさを制御した場合
に起こる(正確に言うと、観察者100の右眼と左眼を
結ぶ線上の一点から見て、観察者100の視力の下で上
下方向が重なることが必須条件である)。以下、図9を
用いて、本実施の形態における二D化像(105,10
6)の重なり位置について説明する。本実施の形態にお
いて、二D化像(105,106)の重なり位置の中
で、最も良い重なり位置は、図9(a)に示すように、
右眼と左眼の中間位置である。それは両眼から見た場合
のエッジ部分の二重像が小さいからである。良好に本発
明の三次元立体像が観察されるのは、両眼の間であり、
図9(b)に示すような位置が限界である。但し、観察
者100の視力の範囲内で、図9(b)と区別できない
図9(c)程度に両眼から外れても本発明の三次元立体
像は観察される可能性がある。この位置よりさらに外れ
る場合には、一般には本発明の三次元立体像は観察され
ず、前後の2つの二次元像として観察される。このよう
に、2D化像(105,106)を観察者100の右眼
と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように表示す
る場合において、特に、観察者100の右眼と左眼とを
結ぶ線上の一点として、右眼と左眼の間の一点を用いる
場合には、前記した複数の面(101,102)の中間
位置における三次元知覚の効果が得られる信頼性が大き
くなる(簡単に言うと、多くの人に、あるいは多くの場
合の効果が得られる。)。さらに、観察者100の右眼
と左眼とを結ぶ線上の一点として、観察者100の左右
眼の中心位置を用いる場合には、さらに効果を得やすく
なるとともに、左右眼における、例えば、面(101,
102)に生じる二重像の大きさを小さくできる利点を
有する。また、前記重なるように表示した2D化像(1
05,106)の観察者100から見た左右方向の大き
さを拡大・縮小することは、知覚される深さや傾きなど
を人工的に変化される際に有効である。
The three-dimensional stereoscopic image of the present invention is obtained by viewing the observer 100 from a point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer 100.
2D image 105 of front surface 101 so as to overlap under visual acuity
And the size of the 2D image 106 of the rear surface 102 is controlled (to be precise, when viewed from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer 100, It is an essential condition that the vertical direction overlaps.) Hereinafter, a 2D image (105, 10) according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
The overlapping position 6) will be described. In the present embodiment, the best overlapping position among the overlapping positions of the two-dimensional images (105, 106) is, as shown in FIG.
This is an intermediate position between the right eye and the left eye. This is because the double image of the edge portion when viewed from both eyes is small. It is between the eyes that the three-dimensional stereoscopic image of the present invention is favorably observed,
The position as shown in FIG. 9B is the limit. However, within the range of the visual acuity of the observer 100, the three-dimensional stereoscopic image of the present invention may be observed even if the user deviates from both eyes to about FIG. When the position deviates further from this position, the three-dimensional stereoscopic image of the present invention is not generally observed, but is observed as two front and rear two-dimensional images. As described above, when the 2D image (105, 106) is displayed so as to overlap when viewed from a point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer 100, particularly, the right eye and the left eye of the observer 100 are displayed. When one point between the right eye and the left eye is used as one point on the line connecting the two, the reliability of obtaining the effect of three-dimensional perception at the intermediate position between the plurality of planes (101, 102) increases. (In short, it works for many people, or in many cases.) Further, when the center position of the left and right eyes of the observer 100 is used as one point on the line connecting the right eye and the left eye of the observer 100, the effect is more easily obtained, and for example, the plane ( 101,
102) has the advantage that the size of the double image generated can be reduced. In addition, the 2D image (1
05, 106) is effective when the perceived depth, inclination, etc. are artificially changed.

【0014】また、前記説明では、複数の2D化像(1
05,106)の輝度を変化させる場合について説明し
たが、例えば、複数の2D化像(105,106)の輝
度の変化は前記した通りとし、かつ観察者100から見
た総体的な色を変化させない範囲で、各々の色を変えて
も、本発明の効果としては同様な効果が得られる。本発
明においては、前後の二D化像(105,106)の輝
度比で見かけの奥行き位置を変化させている。したがっ
て、図10に示すように、観察者100がこれを重ねて
見たときに提示したい三次元立体像107の色(図10
では、例えば、黄色)と同じになるように、前面101
の二D化像105の色(図10では、例えば、赤色)
と、後面102の二D化像106の色(図10では、例
えば、緑色)を変えることができる。この場合に、例え
ば、輪郭の部分の色が中とは異なり、通常の場合では違
和感を感じる要因となるが、例えば、背景との色彩的な
マッチングなどの点で効果が得られる場合がある。本発
明の三次元立体像は、図11(a)に示すように、右眼
像、左眼像において、前後の二次元像が重なり合った部
分がある場合に発現する。したがって、前後の面間距離
が大きく離れ、例えば、図11(b)のように、右眼
像、左眼像において、前後の二D化像(105,10
6)が重ならず、離れるようになると本発明の三次元立
体像は発現せず、観察者100には前後の2つの二次元
像として感じられる。したがって、本実施の形態におい
て、三次元立体像を発現させるためには、二D化像(1
05,106)を表示する面(101,102)の間の
奥行き位置は、同じ表示対象物体に対してそれらの面に
表示された複数の二D化像(105,106)が、観察
者100の右眼と左眼の位置から単眼で見て共通領域を
有する範囲である。即ち、共通領域でない状態では、こ
の効果(三次元立体像が発現する効果)は消失し、観察
者100には前記面が奥行き方向に離れて感じられる。
また、本実施の形態において、二次元像を順次切替える
ことにより、三次元の動画像が表示可能であることは言
うまでもない。
In the above description, a plurality of 2D images (1
05, 106), the brightness of the plurality of 2D images (105, 106) is changed as described above, and the overall color viewed from the observer 100 is changed. The same effect can be obtained as the effect of the present invention even if each color is changed within a range not to be performed. In the present invention, the apparent depth position is changed by the luminance ratio of the front and rear two-dimensional images (105, 106). Therefore, as shown in FIG. 10, the color of the three-dimensional stereoscopic image 107 that the observer 100 wants to present when the observer 100 superimposes them (see FIG. 10).
Now, for example, yellow)
(In FIG. 10, for example, red)
Then, the color (for example, green in FIG. 10) of the two-dimensional image 106 on the rear surface 102 can be changed. In this case, for example, the color of the outline part is different from that of the middle part, which causes a feeling of strangeness in a normal case. However, for example, an effect may be obtained in terms of color matching with the background. As shown in FIG. 11A, the three-dimensional stereoscopic image of the present invention appears when a right-eye image and a left-eye image have portions where two-dimensional images before and after overlap each other. Therefore, the distance between the front and rear surfaces is greatly different, and for example, as shown in FIG. 11B, in the right-eye image and the left-eye image, the front and rear two-dimensional images (105, 10
When 6) does not overlap and separate, the three-dimensional stereoscopic image of the present invention does not appear, and the observer 100 feels as two front and rear two-dimensional images. Therefore, in the present embodiment, in order to express a three-dimensional stereoscopic image, a two-dimensional image (1
05, 106), a plurality of 2D images (105, 106) displayed on the surfaces of the same display target object are displayed by the observer 100. Is a range having a common area when viewed with a single eye from the positions of the right eye and the left eye. That is, in a state where the plane is not a common area, this effect (the effect of expressing a three-dimensional stereoscopic image) disappears, and the observer 100 feels that the surface is separated in the depth direction.
In this embodiment, it is needless to say that a three-dimensional moving image can be displayed by sequentially switching the two-dimensional images.

【0015】[実施の形態2]図12〜図17は、本発
明の実施の形態2の三次元表示装置の原理を説明するた
めの図である。本実施の形態の三次元表示装置は、ま
ず、図12に示すように、観察者100の前面に複数の
面、例えば、面(111,112)(面111が面11
2より観察者100に近い)を設定し、これらの面に複
数の二次元像を表示するために、例えば二次元表示装置
と、種々の光学素子を用いて光学系113を構築する。
この二次元表示装置としては、例えば、CRT、液晶デ
ィスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレ
イ、FEDディスプレイ、プロジェクション型ディスプ
レイ、線描画型ディスプレイなどが、また、光学素子と
しては、例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲
鏡、プリズム、偏光素子、波長板などが使用可能であ
る。次に、図13に示すように、観察者100に提示し
たい三次元物体114を、観察者100の両眼の視線方
向から、面(111,112)へ射影した像(2D化
像)(115,116)を生成する。この2D化像(1
15,116)は、前記した如く、例えば、視線方向か
ら三次元物体114をカメラ撮影した二次元像を用いる
方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の二次元像
から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィック
による合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法
により生成可能である。図12に示すように、この2D
化像(115,116)を、各々面111と面112の
双方に、観察者100の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点
から見て重なるように表示する。これは、前記したよう
に、例えば、2D化像(115,116)の各々の中心
位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大・縮小を制御
することで可能となる。
Second Embodiment FIGS. 12 to 17 are diagrams for explaining the principle of a three-dimensional display device according to a second embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 12, the three-dimensional display device according to the present embodiment includes a plurality of surfaces, for example, surfaces (111, 112) (surface 111 is surface 11) as shown in FIG.
In order to display a plurality of two-dimensional images on these surfaces, an optical system 113 is constructed using, for example, a two-dimensional display device and various optical elements.
As the two-dimensional display device, for example, a CRT, a liquid crystal display, an LED display, a plasma display, an FED display, a projection display, a line drawing display, and the like, and as the optical element, for example, a lens, a total reflection mirror, Partially reflecting mirrors, curved mirrors, prisms, polarizing elements, wave plates, and the like can be used. Next, as shown in FIG. 13, an image (2D image) (115) obtained by projecting the three-dimensional object 114 to be presented to the observer 100 from the viewing directions of both eyes of the observer 100 to the plane (111, 112) , 116). This 2D image (1
15, 116) are, as described above, for example, a method using a two-dimensional image obtained by photographing the three-dimensional object 114 from the line of sight, a method of synthesizing a plurality of two-dimensional images taken from another direction, or a computer. It can be generated by various methods such as a method using graphic synthesis technology or modeling. As shown in FIG.
The virtual images (115, 116) are displayed on both the plane 111 and the plane 112 so as to overlap when viewed from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer 100. As described above, this can be achieved, for example, by controlling the arrangement of the center position and the center of gravity of each of the 2D images (115, 116) and the enlargement / reduction of each image.

【0016】本実施の形態における重要な要点は、像
(115,116)の各々の輝度を、観察者100から
見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、三次元立体像の奥
行き位置の時間的変化に対応して変化させることであ
る。その一例として、以下、例えば、三次元立体像が面
111より面112まで時間的に移動する場合について
説明する。図14に示すように、例えば、三次元立体像
が面111上にある場合には、面111上の2D化像1
15の輝度を三次元立体像の輝度に等しくし、面112
上の2D化像116の輝度はゼロとする。
An important point in the present embodiment is that the brightness of each of the images (115, 116) is kept constant while maintaining the overall brightness as viewed from the observer 100, and the time of the depth position of the three-dimensional stereoscopic image. That is, it is changed in response to a target change. As an example, a case in which, for example, a three-dimensional stereoscopic image temporally moves from the surface 111 to the surface 112 will be described below. As shown in FIG. 14, for example, when a three-dimensional stereoscopic image is on the surface 111, the 2D image 1
15 is equal to the luminance of the three-dimensional stereoscopic image,
The brightness of the upper 2D image 116 is set to zero.

【0017】次に、図15に示すように、例えば、三次
元立体像が、次第に観察者100より時間的に少し遠ざ
かり、面111より面112側に時間的に少し寄ってく
る場合には、三次元立体像の奥行き位置の移動に対応さ
せて2D化像115の輝度を時間的に少し下げ、かつ2
D化像116の輝度を時間的に少し上げる。次に、図1
6に示すように、例えば、三次元立体像が観察者100
より時間的にさらに遠ざかり、面111より面112側
にさらに寄った位置に時間的に移動する場合には、三次
元立体像の奥行き位置の移動に対応させて2D化像11
5の輝度を時間的にさらに下げ、かつ2D化像116の
輝度を時間的にさらに上げる。また、図17に示すよう
に、例えば、三次元立体像が、遂に面112上まで時間
的に移動してきた場合には、三次元立体像の奥行き位置
の移動に対応させてこの上の2D化像116の輝度を三
次元立体像の輝度に等しくなるまで時間的に変化させ、
かつ面111上の2D化像115の輝度がゼロとなるま
で変化させる。
Next, as shown in FIG. 15, for example, when the three-dimensional stereoscopic image gradually moves away from the observer 100 a little in time and slightly comes closer to the surface 112 from the surface 111, The luminance of the 2D image 115 is slightly reduced temporally in accordance with the movement of the depth position of the three-dimensional stereoscopic image, and
The luminance of the D image 116 is slightly increased with time. Next, FIG.
For example, as shown in FIG.
When moving further away in time and temporally moving to a position closer to the surface 112 than the surface 111, the 2D image 11 is moved in accordance with the movement of the depth position of the three-dimensional stereoscopic image.
5 is further reduced temporally, and the luminance of the 2D image 116 is further increased temporally. Further, as shown in FIG. 17, for example, when the three-dimensional stereoscopic image finally moves temporally to the surface 112, the 3D stereoscopic image is converted into a 2D image corresponding to the movement of the depth position of the three-dimensional stereoscopic image. Temporally changing the brightness of the image 116 until it is equal to the brightness of the three-dimensional stereo image;
Further, the luminance is changed until the luminance of the 2D image 115 on the surface 111 becomes zero.

【0018】このように表示することにより、人の生理
的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示してい
るのが2D化像(115,116)であっても、観察者
100にはあたかも面(111,112)の間を、面1
11から面112に三次元立体像が奥行き方向に移動す
るように感じられる。なお、本実施の形態においては、
三次元立体像が面111から面112まで移動する場合
について述べたが、これが面(111,112)の間の
途中の奥行き位置から面112まで移動する場合や、面
111から面(111,112)の間の途中の奥行き位
置まで移動する場合や、面(111,112)の間の途
中の奥行き位置から面(111,112)の間の途中の
別な奥行き位置まで移動する場合であっても、同様なこ
とが可能なことは明らかである。なお、本実施の形態に
おいては、二D化像を配置する面の中で主に2つの面に
関してのみ記述し、かつ観察者100に提示する三次元
立体像が2つの面の間を移動する場合について述べた
が、二次元像を配置する面の個数がこれよりも多く、あ
るいは提示する三次元物体が複数の面をまたがって移動
する場合であっても、同様な構成が可能であり同様な効
果が期待できることは明らかである。また、本実施の形
態では、1個の三次元立体像が二次元像を配置する二つ
の面内で移動する場合について説明したが、複数個の三
次元物体が移動する場合、即ち、表示される二次元像
が、それぞれ移動方向の異なる複数の物体像を含む場合
には、各表示面に表示される物体像の輝度を、物体像毎
に、その物体の移動方向および移動速度に応じて変化さ
せればよいことは明らかである。
By displaying in this way, even if the displayed image is a 2D image (115, 116) due to a physiological or psychological factor or an illusion of a person, the observer 100 feels like a plane (115, 116). 111, 112), face 1
It is felt that the three-dimensional stereoscopic image moves from 11 to the surface 112 in the depth direction. In the present embodiment,
Although the case where the three-dimensional stereoscopic image moves from the surface 111 to the surface 112 has been described, the case where the three-dimensional stereoscopic image moves from a depth position halfway between the surfaces (111, 112) to the surface 112, or from the surface 111 to the surface (111, 112). ), Or from a depth position halfway between the surfaces (111, 112) to another depth position halfway between the surfaces (111, 112). It is clear that the same is possible. In this embodiment, only two planes are mainly described among the planes on which the two-dimensional image is arranged, and the three-dimensional stereoscopic image presented to the observer 100 moves between the two planes. Although the case has been described, even when the number of surfaces on which the two-dimensional image is arranged is larger than this, or when the presented three-dimensional object moves across a plurality of surfaces, the same configuration is possible and the same It is clear that a significant effect can be expected. Further, in the present embodiment, a case has been described where one three-dimensional stereoscopic image moves in two planes on which a two-dimensional image is arranged. If the two-dimensional image includes a plurality of object images having different moving directions, the brightness of the object image displayed on each display surface is changed for each object image according to the moving direction and the moving speed of the object. Obviously, you need to change it.

【0019】[実施の形態3]図18は、本発明の実施
の形態3の三次元表示装置の概略構成を説明するための
図である。本実施の形態の三次元表示装置は、図18
(a)に示すように、まず、複数の二次元表示装置(1
21,122)と、全反射鏡123(例えば、反射率/
透過率=100/0)、部分反射鏡124(例えば、反
射率/透過率=50/50)を用いて、前記実施の形態
1、2で述べた複数の二元像を配置するための光学系を
構成したものである。各々の配置を変えることにより、
二次元表示装置121の表示が全反射鏡123で反射し
て部分反射鏡124を透過してできる像面125と、二
次元表示装置122の表示が部分反射鏡124で反射し
てできる像面126とを奥行き方向に異なる位置に配置
することができる。このような光学系では、鏡のみを用
いるため、画質の劣化が少ない利点を有する。前記二次
元表示装置(121,122)としては、例えば、CR
T、液晶ディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマ
ディスプレイ、FEDディスプレイ、DMDディスプレ
イ、プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディス
プレイなどを用いる。但し、本実施の形態における全反
射鏡123を部分反射鏡に代えても、二次元表示装置1
21の像の輝度は低下するが、本発明の効果は同様に得
られることは明らかである。本実施の形態では像面の奥
行き位置の順序が二次元表示装置の奥行き位置の順序と
同じ場合について説明したが、全反射鏡あるいは部分反
射鏡から二次元表示装置までの距離を各々変えることに
より、この像面奥行き位置の順序を自由に変化できるこ
とは明らかである。
[Third Embodiment] FIG. 18 is a diagram for illustrating a schematic configuration of a three-dimensional display device according to a third embodiment of the present invention. The three-dimensional display device of the present embodiment is shown in FIG.
As shown in (a), first, a plurality of two-dimensional display devices (1
21, 122) and a total reflection mirror 123 (for example, the reflectance /
An optical element for arranging a plurality of binary images described in the first and second embodiments using the partial reflection mirror 124 (e.g., reflectivity / transmittance = 50/50) using the transmittance = 100/0). It constitutes the system. By changing each arrangement,
An image plane 125 formed by the display of the two-dimensional display device 121 reflected by the total reflection mirror 123 and transmitted through the partial reflection mirror 124, and an image plane 126 formed by reflecting the display of the two-dimensional display device 122 by the partial reflection mirror 124 Can be arranged at different positions in the depth direction. Such an optical system has an advantage that image quality is less deteriorated because only a mirror is used. As the two-dimensional display device (121, 122), for example, CR
T, a liquid crystal display, an LED display, a plasma display, an FED display, a DMD display, a projection display, a line drawing display, and the like are used. However, even if the total reflection mirror 123 in the present embodiment is replaced with a partial reflection mirror, the two-dimensional display 1
Although the brightness of the image No. 21 is reduced, it is clear that the effect of the present invention can be similarly obtained. In the present embodiment, the case where the order of the depth position of the image plane is the same as the order of the depth position of the two-dimensional display device is described, but the distance from the total reflection mirror or the partial reflection mirror to the two-dimensional display device is changed. It is apparent that the order of the depth positions of the image plane can be freely changed.

【0020】また、図18(b)に示すように、前記全
反射鏡123を使わずに二次表示装置121を直接配置
し、部分反射鏡124(例えば、反射率/透過率=50
/50)を用いて、前記実施の形態1、2で述べた複数
の二元像を配置するための光学系を構成することができ
る。即ち、二次元表示装置121の表示が部分反射鏡1
24を透過してできる像面125と、二次元表示装置1
22の表示が部分反射鏡124で反射してできる像面1
26とを奥行き方向に異なる位置に配置することができ
る。本実施の形態では像面の奥行き位置の順序が、二次
元表示装置の奥行き位置の順序と同じ場合について説明
したが、部分反射鏡から二次元表示装置までの距離を各
々変えることにより、この像面奥行き位置の順序を自由
に変化できることは明らかである。
As shown in FIG. 18B, the secondary display device 121 is directly disposed without using the total reflection mirror 123, and the partial reflection mirror 124 (for example, reflectance / transmittance = 50).
/ 50), an optical system for arranging a plurality of binary images described in the first and second embodiments can be formed. That is, the display of the two-dimensional display device 121 is the partial reflection mirror 1.
Image plane 125 formed by passing through the two-dimensional display device 1
Image plane 1 formed by reflecting the display 22 with the partial reflecting mirror 124
26 can be arranged at different positions in the depth direction. In the present embodiment, the case where the order of the depth positions of the image plane is the same as the order of the depth positions of the two-dimensional display device is described, but by changing the distance from the partial reflecting mirror to the two-dimensional display device, Obviously, the order of the surface depth positions can be freely changed.

【0021】前記光学系にレンズなどを含めることによ
り、像面の位置をよりフレキシブルに変更できる一実施
の形態を図19に示す。図19(a)に示すように、複
数の二次元表示装置(131,132)と、例えば全反
射鏡133(例えば、反射率/透過率=100/0)、
部分反射鏡134(例えば、反射率/透過率=50/5
0)の構成に、例えば、凸レンズ(137,138)を
加えて像位置を変えることにより、装置の大きさの制約
などにより限られていた像面135と像面136の位置
関係をより柔軟に設定できることが分かる。但し、本実
施の形態における全反射鏡133を部分反射鏡に代えて
も、二次元表示装置131の像の輝度は低下するが、本
発明の効果は同様に得られることは明らかである。本実
施の形態では像面の奥行き位置の順序が二次元表示装置
の奥行き位置の順序と同じ場合について説明したが、全
反射鏡あるいは部分反射鏡から二次元表示装置までの距
離を各々変えることやレンズなどの光学系の配置によ
り、この像面奥行き位置の順序を自由に変化できること
は明らかである。また、図19(b)に示すように、前
記全反射鏡133を使わずに二次元表示装置131を直
接配置し、部分反射鏡134(例えば、反射率/透過率
=50/50)の構成に、例えば、凸レンズ(137,
138)を加えて像位置を変えることにより、装置の大
きさの制約などにより限られていた像面135と像面1
36の位置関係をより柔軟に設定できる。勿論、凸レン
ズだけでなく組み合わせレンズなどのレンズ光学系を用
いることが歪みなどの点で有利になる場合もあること
は、通常のレンズ光学系と同様である。また、この場合
はレンズの焦点距離よりも近い位置に二次元表示装置を
設置した虚像を用いる場合を例として示したが、レンズ
の焦点距離よりも遠い位置に二次元表示装置を設置する
実像を用いる場合でも同様なことができることは明らか
である。本実施の形態では像面の奥行き位置の順序が二
次元表示装置の奥行き位置の順序と同じ場合について説
明したが、部分反射鏡から二次元表示装置までの距離を
各々変えることやレンズなどの光学系の配置により、こ
の像面奥行き位置の順序を自由に変化できることは明ら
かである。
FIG. 19 shows an embodiment in which the position of the image plane can be changed more flexibly by including a lens or the like in the optical system. As shown in FIG. 19A, a plurality of two-dimensional display devices (131, 132) and, for example, a total reflection mirror 133 (for example, reflectance / transmittance = 100/0),
Partially reflecting mirror 134 (for example, reflectance / transmittance = 50/5
For example, by adding a convex lens (137, 138) to the configuration of (0) to change the image position, the positional relationship between the image plane 135 and the image plane 136, which has been limited due to restrictions on the size of the apparatus, can be more flexibly. You can see that it can be set. However, even if the total reflection mirror 133 in the present embodiment is replaced with a partial reflection mirror, the brightness of the image of the two-dimensional display device 131 is reduced, but it is clear that the effect of the present invention can be similarly obtained. In the present embodiment, the case where the order of the depth positions of the image plane is the same as the order of the depth positions of the two-dimensional display device has been described, but the distance from the total reflection mirror or the partial reflection mirror to the two-dimensional display device can be changed. Obviously, the order of the depth positions of the image plane can be freely changed by disposing the optical system such as a lens. Further, as shown in FIG. 19B, the two-dimensional display device 131 is directly disposed without using the total reflection mirror 133, and the configuration of the partial reflection mirror 134 (for example, reflectance / transmittance = 50/50) is provided. For example, for example, a convex lens (137,
138) to change the image position, the image plane 135 and the image plane 1 limited by the size of the apparatus are limited.
36 can be set more flexibly. Of course, the use of a lens optical system such as a combination lens as well as a convex lens may be advantageous in terms of distortion and the like, as in the case of a normal lens optical system. Also, in this case, a case where a virtual image in which the two-dimensional display device is installed at a position closer to the focal length of the lens is used as an example, but a real image in which the two-dimensional display device is installed at a position farther than the focal length of the lens is shown. It is clear that the same can be done when used. In the present embodiment, the case where the order of the depth positions of the image plane is the same as the order of the depth positions of the two-dimensional display device is described. It is clear that the order of the depth positions of the image plane can be freely changed depending on the arrangement of the system.

【0022】図20にさらに二次元表示装置が増えた場
合の一実施の形態を示す。例えば、複数の二次元表示装
置(141〜145)と、全反射鏡146(例えば、反
射率/透過率=100/0)、部分反射鏡147(例え
ば、反射率/透過率=50/50)、148(例えば、
反射率/透過率=33.3/66.7)、149(例え
ば、反射率/透過率=25/75)、150(例えば、
反射率/透過率=20/80)を用いて、複数の二元像
を配置するための光学系を構成した例である。各々の配
置を変えることにより、二次元表示装置141の表示が
全反射鏡146で反射して部分反射鏡(147〜15
0)を透過してできる像面151と、二次元表示装置
(142〜145)の表示が各々部分反射鏡(147〜
150)で反射して部分反射鏡と透過してできる像面
(152〜155)を各々奥行き方向に異なる位置に配
置することができる。このような光学系では、鏡のみを
用いるため、画質の劣化が少ない利点を有する。なお、
前記実施の形態では、二次元表示装置が5個の場合につ
いて述べたが、それ以外の個数でも同様な構成が可能な
ことは明らかである。この場合においても、図18に対
する図19のようにレンズ光学系を付加することによ
り、像面の位置を制御しやすくなることは同様に明らか
である。但し、本実施の形態における全反射鏡143を
部分反射鏡に代えても、二次元表示装置141の像の輝
度は低下するが、本発明の効果は同様に得られることは
明らかである。本実施の形態では像面の奥行き位置の順
序が二次元表示装置の奥行き位置の順序と同じ場合につ
いて説明したが、全反射鏡あるいは部分反射鏡から二次
元表示装置までの距離を各々変えることにより、この像
面奥行き位置の順序を自由に変化できることは明らかで
ある。
FIG. 20 shows an embodiment in which two-dimensional display devices are further increased. For example, a plurality of two-dimensional display devices (141 to 145), a total reflection mirror 146 (for example, reflectance / transmittance = 100/0), and a partial reflection mirror 147 (for example, reflectance / transmittance = 50/50) 148 (for example,
Reflectance / transmittance = 33.3 / 66.7), 149 (for example, reflectance / transmittance = 25/75), 150 (for example,
This is an example in which an optical system for arranging a plurality of binary images is configured using (reflectance / transmittance = 20/80). By changing each arrangement, the display of the two-dimensional display device 141 is reflected by the total reflection mirror 146 and the partial reflection mirrors (147 to 15).
0) and the display of the two-dimensional display device (142 to 145) are partially reflected mirrors (147 to 147).
The image planes (152 to 155) that are reflected at 150) and transmitted through the partial reflecting mirror can be arranged at different positions in the depth direction. Such an optical system has an advantage that image quality is less deteriorated because only a mirror is used. In addition,
In the above-described embodiment, the case where the number of the two-dimensional display devices is five has been described, but it is apparent that a similar configuration is possible with other numbers. In this case as well, it is apparent that the addition of the lens optical system as shown in FIG. 19 with respect to FIG. 18 makes it easier to control the position of the image plane. However, even if the total reflection mirror 143 in the present embodiment is replaced with a partial reflection mirror, the brightness of the image of the two-dimensional display device 141 is reduced, but it is clear that the effects of the present invention can be similarly obtained. In the present embodiment, the case where the order of the depth position of the image plane is the same as the order of the depth position of the two-dimensional display device is described, but the distance from the total reflection mirror or the partial reflection mirror to the two-dimensional display device is changed. It is apparent that the order of the depth positions of the image plane can be freely changed.

【0023】図21は複数のプロジェクタ型二次元表示
装置(例えば、CRT型、LCD型、ILV型、DMD
型など)(161〜165)と、散乱板(166〜17
0)を用いて、プロジェクタから散乱板に画像を投影す
ることにより、複数の二元像を配置するための光学系を
構成した一実施の形態を示す。ここで、散乱板(166
〜170)は、例えば、高分子分散型液晶素子、あるい
はホログラフィック高分子分散型液晶素子、あるいは液
晶とマルチレンズアレイの組合せ素子などのように散乱
/透過、あるいは反射/透過を制御でき、またシャッタ
(171〜175)は、例えば、ツイストネマティック
液晶素子、あるいは強誘電液晶素子、あるいは機械的シ
ャッタ素子などのように透過/遮断を制御できるものと
する。散乱板(166〜170)の奥行き位置を変えて
配置し、これらの散乱板(166〜170)にプロジェ
クタ型二次元表示装置(161〜165)の各々のピン
ト面を合わせて映像を投射し、かつ散乱板(166〜1
70)の散乱/透過のタイミングとシャッタ(171〜
175)の透過/遮断のタイミングを合わせて駆動する
ことにより、時分割で、散乱板(166〜170)上に
形成される像面(171〜175)の奥行き位置を制御
できる。このように、プロジェクタを用いる場合には、
装置のレイアウトの自由度が大きい利点を有する。な
お、この実施の形態では、二次元表示装置が5個の場合
について述べたが、それ以外の個数でも同様な構成が可
能なことは明らかである。また、シャッタの代わりに、
プロジェクタのランプをON/OFFしてもよいことは
明らかである。また、本実施の形態においては、三次元
表示装置付近、内部あるいはこれより奥に像面がある場
合について主に述べたが、これらの像面を光学装置を追
加することにより、三次元表示装置より離して、あるい
は前面に配置することも容易に可能である。その一実施
の形態を図22に示す。例えば、図22に示すような光
学系181の例えば前面に、例えばレンズ光学系183
を配置することにより、例えば内部像面182を外部像
面184の位置へ変換できることは明らかである。この
ような場合には、像が空間に浮いて再現されるため、像
が装置内部や後方にある場合に比べ、観察者にとってよ
り三次元に感じやすいという利点を有する。
FIG. 21 shows a plurality of projector type two-dimensional display devices (for example, CRT type, LCD type, ILV type, DMD type).
Molds) (161 to 165) and scattering plates (166 to 17)
An embodiment in which an optical system for arranging a plurality of binary images by projecting an image from a projector onto a scattering plate using (0) will be described. Here, the scattering plate (166)
To 170) can control scattering / transmission or reflection / transmission like a polymer dispersed liquid crystal element, a holographic polymer dispersed liquid crystal element, or a combination element of a liquid crystal and a multi-lens array. The shutters (171 to 175) can control transmission / blocking like a twisted nematic liquid crystal element, a ferroelectric liquid crystal element, or a mechanical shutter element, for example. The depth positions of the scattering plates (166 to 170) are changed, and the images are projected by aligning the focus planes of the projector type two-dimensional display devices (161 to 165) with these scattering plates (166 to 170). And a scattering plate (166-1)
70) scattering / transmission timing and shutter (171 to 171)
The depth position of the image planes (171 to 175) formed on the scattering plates (166 to 170) can be controlled in a time division manner by driving the transmission / blocking timing of 175) in synchronization. Thus, when using a projector,
This has the advantage that the degree of freedom in the layout of the device is great. In this embodiment, the case where the number of the two-dimensional display devices is five has been described, but it is apparent that a similar configuration can be performed with other two-dimensional display devices. Also, instead of the shutter,
Obviously, the lamp of the projector may be turned on / off. Further, in the present embodiment, the case where there is an image plane near, inside, or behind the three-dimensional display device has been mainly described, but by adding an optical device to these image surfaces, the three-dimensional display device It is easily possible to arrange them further apart or on the front side. One embodiment is shown in FIG. For example, a lens optical system 183, for example, on a front surface of an optical system 181 as shown in FIG.
It is clear that the position of the image plane can convert the position of the internal image plane 182 to the position of the external image plane 184, for example. In such a case, since the image is reproduced floating in space, it has an advantage that the observer can feel three-dimensionally more easily than when the image is inside or behind the apparatus.

【0024】[実施の形態4]本発明の実施の形態4
は、前記実施の形態1、2における複数の二元像を配置
するための光学系を体積型三次元表示装置を用いて構成
した一実施の形態である。例えば、「3次元ディスプレ
イ」(増田千尋著、産業図書(株))に記述されている
ように、体積型三次元表示装置は、奥行き方向に標本化
した二次元像(実施の形態1における2D化像と同意
義)を積層することにより、三次元表示を行う方式であ
る。この体積型三次元表示装置には、例えば、バリフォ
ーカル・ミラー方式と振動スクリーン方式とがある。バ
リフォーカル・ミラー方式の体積型三次元表示装置は、
図23に示すように、TV(テレビジョン)等の二次元
表示装置204上に表示された映像をハーフミラー20
1とバリフォーカル・ミラー202を通して観察者10
0が三次元立体像(虚像)203を観察する構成になっ
ている。この方法におけるキーデバイスであるバリフォ
ーカル・ミラー202は、例えばウーハー(低音発生用
スピーカ)の表面に例えばアルミなどの金属や誘電体多
層膜などを塗布して凹面鏡のようにした装置であり、通
常のウーハーのように振動させるとこの凹面鏡部分の曲
率が変化し、その焦点距離を変化できる。このため、二
次元表示装置204の例えば虚像や実像の位置をこの焦
点距離変化に伴って変化できる。したがって、バリフォ
ーカル・ミラー202の焦点距離変化に同期して、二次
元表示装置204に奥行き標本化像(三次元物体を奥行
き方向に輪切りにして標本化した二次元像)を表示する
ことにより、時分割で三次元立体像を表示できる(残像
効果を利用)。本発明では、この方法と装置を用いて、
残像時間内に、二次元表示装置の短時間表示を複数回繰
り返すことにより、複数の二次元像面を提供できる。ま
た、バリフォーカル・ミラー202の振動位置によって
像面の奥行き位置が指定できる。したがって、これらの
像面に前記実施の形態1、2で述べた2D化像の輝度を
変化させて表示することにより、本発明の効果を得るこ
とができる。本方法では、可動部が少ない利点を有する
他、像面を複数枚容易に形成できる利点も有する。
[Embodiment 4] Embodiment 4 of the present invention
Is an embodiment in which the optical system for arranging a plurality of binary images in the first and second embodiments is configured using a volume type three-dimensional display device. For example, as described in “Three-dimensional display” (Chihiro Masuda, Sangyo Tosho Co., Ltd.), a volume type three-dimensional display device is a two-dimensional image sampled in the depth direction (2D image in the first embodiment). This is a method in which three-dimensional display is performed by stacking the same images. The volume type three-dimensional display device includes, for example, a varifocal mirror method and a vibrating screen method. The varifocal mirror type volumetric 3D display device
As shown in FIG. 23, an image displayed on a two-dimensional display device 204 such as a TV (television) is displayed on a half mirror 20.
Observer 10 through 1 and varifocal mirror 202
0 is a configuration for observing a three-dimensional stereoscopic image (virtual image) 203. The varifocal mirror 202 which is a key device in this method is, for example, a device in which a metal such as aluminum or a dielectric multilayer film is applied to the surface of a woofer (a speaker for generating low-frequency sound) to form a concave mirror. When it is vibrated like a woofer, the curvature of the concave mirror portion changes and its focal length can be changed. Therefore, for example, the position of a virtual image or a real image of the two-dimensional display device 204 can be changed according to the change in the focal length. Therefore, by synchronizing with the change in the focal length of the varifocal mirror 202, a two-dimensional display device 204 displays a depth sampled image (a two-dimensional image obtained by cutting a three-dimensional object into slices in the depth direction). A three-dimensional stereoscopic image can be displayed in a time-sharing manner (using the afterimage effect). In the present invention, using this method and apparatus,
By repeating the short-time display of the two-dimensional display device a plurality of times within the afterimage time, a plurality of two-dimensional image planes can be provided. Further, the depth position of the image plane can be designated by the vibration position of the varifocal mirror 202. Therefore, the effects of the present invention can be obtained by changing the luminance of the 2D image described in the first and second embodiments on these image planes and displaying them. This method has an advantage that the number of movable parts is small and also has an advantage that a plurality of image surfaces can be easily formed.

【0025】振動スクリーン方式の体積型三次元表示装
置は、図24に示すように、奥行き方向に振動する振動
スクリーン(例えば、拡散板やレンティキュラ板や縄の
目レンズ板など)301と、レンズを含む光学系302
と、レーザ光をラスタースキャン(水平・垂直方向走
査)するスキャン装置(水平・垂直方向走査器、例えば
ポリゴンミラーやガルバノミラーなどを用いた光偏向装
置などより構成)303と、レーザ光源304などで構
成される。この方法では、振動スクリーン301が所望
の奥行き位置にいるときに高速でスキャン装置303を
駆動してその奥行き位置における標本化像を書くこと
を、奥行き位置を変化させて残像時間以内に繰り返すこ
とにより三次元立体像を再現できる。本発明では、この
方法と装置を用いて、残像時間内に、前記標本化像の振
動スクリーン301ヘの高速な書き込みを複数回繰り返
すことにより、複数の二次元像面を提供できる。振動ス
クリーン301の位置によって像面の奥行き位置が指定
できる。したがって、これらの像面に前記実施の形態
1、2で述べた2D化像の輝度を変化させて表示するこ
とにより、本発明の効果を得ることができる。本方法で
は、スクリーン面での歪みなどを抑制することが容易で
ある利点と、像面を複数枚容易に形成できる利点を有す
る。
As shown in FIG. 24, the vibrating screen type volume type three-dimensional display device includes a vibrating screen (for example, a diffusing plate, a lenticular plate, a rope-like lens plate, etc.) 301 vibrating in the depth direction, and a lens. Optical system 302 including
A scanning device (consisting of a horizontal / vertical scanning device, for example, an optical deflection device using a polygon mirror, a galvano mirror, or the like) 303 for performing raster scanning (horizontal / vertical scanning) of laser light, a laser light source 304, etc. Be composed. In this method, when the vibrating screen 301 is at a desired depth position, the scanning device 303 is driven at high speed to write a sampled image at the depth position, and the depth position is changed and repeated within an afterimage time. A three-dimensional stereoscopic image can be reproduced. In the present invention, a plurality of two-dimensional image planes can be provided by repeating the high-speed writing of the sampled image on the vibrating screen 301 a plurality of times within the afterimage time by using this method and apparatus. The depth position of the image plane can be designated by the position of the vibrating screen 301. Therefore, the effects of the present invention can be obtained by changing the luminance of the 2D image described in the first and second embodiments on these image planes and displaying them. This method has an advantage that distortion on a screen surface can be easily suppressed and an advantage that a plurality of image surfaces can be easily formed.

【0026】[実施の形態5]本発明の実施の形態5
は、回転LED方式の三次元表示装置であり、図25に
示すように、LEDアレイよりなるLED表示装置40
1と、このLED表示装置401を回転させる回転装置
402と、映像信号をLED表示装置401に供給する
映像供給装置403などで構成される。この方法では、
LED表示装置401の回転軸を中心とする極座標で三
次元物体を標本化する必要がある。このような極座標で
の標本化像を用いて、LED表示装置401の回転に同
期させて極座標で標本化された二次元像をLED表示装
置401に表示することを、回転角を変えて繰り返すこ
とにより三次元立体像を再現できる。本発明では、この
方法と装置を用いて、所望の二次元像面を上記極座標に
変換し、その変換した位置座標のLEDに残像時間内に
高速に表示することを、回転角を変化させながら繰り返
すことにより、複数の二次元像面を提供できる。そし
て、これらの像面に前記実施の形態1、2で述べた2D
化像の輝度を変化させて表示することにより、本発明の
効果を得ることができる。本方法では、スクリーン面で
の歪みなどを抑制することが容易である利点と、LED
表示装置401を比較的容易に回転できる利点と、像面
を複数枚容易に形成できる利点を有する。
[Embodiment 5] Embodiment 5 of the present invention
Is a rotating LED type three-dimensional display device, and as shown in FIG.
1, a rotation device 402 for rotating the LED display device 401, a video supply device 403 for supplying a video signal to the LED display device 401, and the like. in this way,
It is necessary to sample a three-dimensional object in polar coordinates about the rotation axis of the LED display device 401. Displaying a two-dimensional image sampled in polar coordinates on the LED display device 401 in synchronization with the rotation of the LED display device 401 using such a sampled image in polar coordinates is repeated by changing the rotation angle. Can reproduce a three-dimensional stereoscopic image. In the present invention, using this method and apparatus, a desired two-dimensional image plane is converted into the above-mentioned polar coordinates, and the high-speed display on the LED of the converted position coordinates within the afterimage time is performed while changing the rotation angle. By repeating, a plurality of two-dimensional image planes can be provided. Then, the 2D described in the first and second embodiments is applied to these image planes.
The effect of the present invention can be obtained by changing the luminance of the image and displaying the image. In this method, the advantage that it is easy to suppress the distortion on the screen surface and the like,
There are advantages that the display device 401 can be relatively easily rotated and that a plurality of image planes can be easily formed.

【0027】[実施の形態6]本発明の実施の形態6
は、シンサライザ方式の三次元表示装置であり、図26
に示すように、二次元像が記録されたフィルムあるいは
二次元表示装置(例えばCRTや液晶ディスプレイな
ど)501と、プリズムやミラーなどの変換光学系50
2と、投影ドラム503で構成される。504は光源、
505はシャッタである。この方法におけるキーデバイ
スである投影ドラム503は、厚みの変化した透明材質
(例えば、ガラス、あるいはアクリルなどの透明プラス
チックなど)からなり、これを通して前記したフィルム
あるいは二次元表示装置501の表示を結像させる。こ
の方法では、投影ドラム503を回転させると厚みが変
化し、これにより像面の位置が変化することを利用して
いる。したがって、この像面位置の変化に同期して、二
次元表示装置501に奥行き標本化像(三次元物体を奥
行き方向に輪切りにして標本化した二次元像)を表示す
ることにより、時分割で三次元立体像を表示できる(残
像効果を利用)。本発明では、この方法と装置を利用し
て、残像時間内にフィルムあるいは二次元表示装置の短
時間表示を複数回繰り返すことにより、複数の二次元像
面を提供できる。また、投影ドラムの厚みによって像面
の奥行き位置が指定できる。したがって、これらの像面
に前記実施の形態1、2で述べた2D化像の輝度を変化
させて表示することにより、本発明の効果を得ることが
できる。本方法では、可動部が少ない利点を有する他、
像面を複数枚容易に形成できる利点も有する。以上、本
発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づ
き具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。
[Embodiment 6] Embodiment 6 of the present invention
Is a three-dimensional display device of the synthesizer type, and FIG.
As shown in FIG. 1, a film or a two-dimensional display device (for example, a CRT or a liquid crystal display) 501 on which a two-dimensional image is recorded, and a conversion optical system 50 such as a prism or a mirror.
2 and a projection drum 503. 504 is a light source,
Reference numeral 505 denotes a shutter. The projection drum 503, which is a key device in this method, is made of a transparent material having a changed thickness (for example, glass or a transparent plastic such as acrylic), and forms an image on the film or the display of the two-dimensional display device 501 through the projection drum. Let it. This method utilizes that the thickness changes when the projection drum 503 is rotated, thereby changing the position of the image plane. Therefore, by synchronizing with the change of the image plane position, a depth sampled image (a two-dimensional image obtained by cutting a three-dimensional object into slices in the depth direction and sampled) is displayed on the two-dimensional display device 501 in a time-division manner. A three-dimensional stereoscopic image can be displayed (using the afterimage effect). In the present invention, a plurality of two-dimensional image planes can be provided by repeating the short-time display of the film or the two-dimensional display device a plurality of times within the afterimage time by using this method and apparatus. Further, the depth position of the image plane can be designated by the thickness of the projection drum. Therefore, the effects of the present invention can be obtained by changing the luminance of the 2D image described in the first and second embodiments on these image planes and displaying them. This method has the advantage of having few moving parts,
There is also an advantage that a plurality of image surfaces can be easily formed. As described above, the invention made by the inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the invention. Of course, it is.

【0028】[0028]

【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。本発明によれば、観察者から異なった
奥行き位置を有する面1〜N(N≧2)に、三次元物体
を奥行き方向に輪切りにして標本化した複数の二次元像
を表示し、また、各々の面における各二次元像の輝度を
独立に変化させるようにしたので、立体視の生理的要因
間の矛盾を抑制でき、かつ情報量を少なくでき、電気的
に書き換え可能な三次元動画像を再生することが可能と
なる。
The effects obtained by typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows. According to the present invention, a plurality of two-dimensional images sampled by cutting a three-dimensional object in the depth direction are displayed on surfaces 1 to N (N ≧ 2) having different depth positions from the observer. Since the brightness of each two-dimensional image on each plane is changed independently, it is possible to suppress inconsistencies between physiological factors of stereoscopic vision, reduce the amount of information, and electrically rewritable three-dimensional moving images Can be reproduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による実施の形態1の三次元表示装置の
原理を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of a three-dimensional display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態1の三次元表示装置の原理
を説明するための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態1の三次元表示装置の原理
を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態1の三次元表示装置の原理
を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態1の三次元表示装置の原理
を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態1の三次元表示装置の原理
を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態1の三次元表示装置の原理
を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態1の三次元表示装置の原理
を説明するためのデイスプレイ上に表示した画像であ
る。
FIG. 8 is an image displayed on a display for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態1の三次元表示装置におけ
る、各面に表示される2D化像の重なり位置を説明する
ための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining an overlapping position of a 2D image displayed on each surface in the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態1の三次元表示装置にお
ける、各面に表示される2D化像の色の配分を説明する
ための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining color distribution of a 2D image displayed on each surface in the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態1の三次元表示装置にお
ける、各面の面間距離を説明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for describing an inter-surface distance of each surface in the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態2の三次元表示装置の原
理を説明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態2の三次元表示装置の原
理を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施の形態2の三次元表示装置の原
理を説明するための図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態2の三次元表示装置の原
理を説明するための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態2の三次元表示装置の原
理を説明するための図である。
FIG. 16 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施の形態2の三次元表示装置の原
理を説明するための図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施の形態3の三次元表示装置の概
略構成を説明するための図である。
FIG. 18 is a diagram illustrating a schematic configuration of a three-dimensional display device according to a third embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施の形態3の光学系にレンズなど
を含めることにより、像面の位置をよりフレキシブルに
変更できる一実施の形態を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing an embodiment in which the position of an image plane can be changed more flexibly by including a lens or the like in the optical system according to the third embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施の形態3の二次元表示装置が増
えた場合の一実施の形態を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing an embodiment in a case where the number of two-dimensional display devices according to the third embodiment of the present invention is increased.

【図21】本発明の実施の形態3の複数のプロジェクタ
型二次元表示装置と散乱板を用いて、プロジェクタから
散乱板に画像を投影する光学系を構成した一実施の形態
を示す図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating an embodiment in which an optical system for projecting an image from a projector to a scattering plate is configured using a plurality of projector-type two-dimensional display devices and a scattering plate according to a third embodiment of the present invention. .

【図22】本発明の実施の形態3の光学装置を追加する
別の一実施の形態を示す図である。
FIG. 22 is a diagram showing another embodiment in which the optical device according to the third embodiment of the present invention is added.

【図23】本発明の実施の形態4のバリフォーカル・ミ
ラー方式の体積型三次元表示装置の概略構成を示す図で
ある。
FIG. 23 is a diagram illustrating a schematic configuration of a varifocal mirror type volume three-dimensional display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の実施の形態4の振動スクリーン方式
の体積型三次元表示装置の概略構成を示す図である。
FIG. 24 is a diagram illustrating a schematic configuration of a vibrating screen type volume type three-dimensional display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の実施の形態5の回転LED方式の三
次元表示装置の概略構成を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing a schematic configuration of a rotating LED type three-dimensional display device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図26】本発明の実施の形態6のシンサライザ方式の
三次元表示装置の概略構成を示す図である。
FIG. 26 is a diagram illustrating a schematic configuration of a three-dimensional display device of a synthesizer type according to a sixth embodiment of the present invention.

【図27】従来の三次元表示装置の概略構成を示す図で
ある。
FIG. 27 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional three-dimensional display device.

【図28】従来の別の三次元表示装置の概略構成を示す
図である。
FIG. 28 is a diagram showing a schematic configuration of another conventional three-dimensional display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,607…観察者、101,102,111,1
12…面、103,113,181…光学系、104,
114,601,611…三次元物体、105,10
6,115,116…2D化像、107…三次元立体
像、121,122,131,132,141〜14
5,204…二次元表示装置、123,133,146
…全反射鏡、124,134,147〜150…部分反
射鏡、125,126,135,136,151〜15
5…像面、137,138…凸レンズ、161〜165
…プロジェクタ型二次元表示装置、166〜170…散
乱板、171〜175,505…シャッタ、182…内
部像面、183…レンズ光学系、184…外部像面、2
01…ハーフミラーを含む光学系、202…バリフォー
カル・ミラー、203…虚像、301…振動スクリー
ン、302…レンズを含む光学系、303…スキャン装
置、304…レーザ光源、401…LED表示装置、4
02…回転装置、403…映像供給装置、501…二次
元像が記録されたフィルムまたは二次元表示装置、50
2…変換光学系、503…投影ドラム、504…光源、
602,603…カメラ、604…映像信号変換装置、
605…CRT表示装置、606…液晶シャッタ眼鏡、
612…二次元像の集まり、613…体積型三次元表示
装置、614…三次元の再現像。
100,607 ... observer, 101,102,111,1
12 ... plane, 103, 113, 181 ... optical system, 104,
114, 601, 611 ... three-dimensional object, 105, 10
6, 115, 116: 2D image, 107: three-dimensional solid image, 121, 122, 131, 132, 141 to 14
5,204: two-dimensional display device, 123, 133, 146
... total reflection mirror, 124, 134, 147 to 150 ... partial reflection mirror, 125, 126, 135, 135, 151 to 15
5 image plane, 137, 138 convex lens, 161 to 165
... Projector type two-dimensional display device, 166 to 170 ... scattering plate, 171 to 175, 505 ... shutter, 182 ... internal image plane, 183 ... lens optical system, 184 ... external image plane, 2
01: optical system including a half mirror, 202: varifocal mirror, 203: virtual image, 301: vibrating screen, 302: optical system including a lens, 303: scanning device, 304: laser light source, 401: LED display device, 4
02: rotating device, 403: video supply device, 501: film or two-dimensional display device on which a two-dimensional image is recorded, 50
2 ... conversion optical system, 503 ... projection drum, 504 ... light source,
602, 603: camera, 604: video signal converter,
605: CRT display device, 606: liquid crystal shutter glasses,
612: collection of two-dimensional images, 613: volume type three-dimensional display device, 614: three-dimensional redevelopment.

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Claims (26)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 奥行き位置の異なる複数の表示面にそれ
ぞれ二次元像を表示して、三次元立体像を生成する三次
元表示方法であって、 観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面
に対して、表示対象物体を観察者の視線方向から射影し
た二次元像を生成し、 前記生成された二次元像の輝度を前記各表示面毎に各々
独立に変化させて、前記生成された二次元像を複数の表
示面に表示することを特徴とする三次元表示方法。
1. A three-dimensional display method for generating a three-dimensional image by displaying a two-dimensional image on each of a plurality of display surfaces having different depth positions, wherein the plurality of display surfaces have different depth positions as viewed from an observer. For the display surface, to generate a two-dimensional image of the display target object projected from the direction of the line of sight of the observer, and independently change the brightness of the generated two-dimensional image for each of the display surfaces, A three-dimensional display method, wherein the generated two-dimensional image is displayed on a plurality of display surfaces.
【請求項2】 前記表示対象物体が、観察者に近い奥行
き位置に表示される物体である場合に、前記複数の表示
面のうちの観察者に近い表示面に表示する前記二次元像
の輝度を高くし、観察者から遠い表示面に表示する前記
二次元像の輝度を低くし、 また、前記表示対象物体が、観察者から遠い奥行き位置
に表示される物体である場合に、前記複数の表示面のう
ちの観察者に近い表示面に表示する前記二次元像の輝度
を低くし、観察者から遠い表示面に表示する前記二次元
像の輝度を高くすることを特徴とする請求項1に記載の
三次元表示方法。
2. The brightness of the two-dimensional image displayed on a display surface of the plurality of display surfaces that is closer to the observer when the display target object is an object that is displayed at a depth position closer to the observer. High, the brightness of the two-dimensional image displayed on a display surface far from the observer is low, and, when the display target object is an object displayed at a depth position far from the observer, the plurality of 2. The brightness of the two-dimensional image displayed on a display surface closer to the observer among the display surfaces is reduced, and the brightness of the two-dimensional image displayed on a display surface far from the observer is increased. 3. The three-dimensional display method according to 1.
【請求項3】 前記二次元像が観察者の右眼と左眼とを
結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記二次元像を
前記複数の表示面に表示し、かつ観察者の見る総体的な
輝度が元の表示対象物体の輝度と等しくなるようにする
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
元表示方法。
3. The two-dimensional image is displayed on the plurality of display surfaces so that the two-dimensional image overlaps when viewed from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer, and the two-dimensional image is viewed by the observer. The three-dimensional display method according to claim 1 or 2, wherein the overall luminance is made equal to the luminance of the original display target object.
【請求項4】 前記二次元像が観察者の右眼と左眼とを
結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記二次元像を
前記複数の表示面に表示し、かつ表示対象物体の奥行き
位置が観察者から遠い場合は近い場合に比べて観察者の
見る総体的な輝度を低くすることを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の三次元表示方法。
4. Displaying the two-dimensional image on the plurality of display surfaces so that the two-dimensional image overlaps when viewed from a point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer, and 2. The overall brightness viewed by the observer is lower when the depth position is far from the observer than when the depth position is close.
Or the three-dimensional display method according to claim 2.
【請求項5】 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の
一点を、右眼と左眼との間の一点とすることを特徴とす
る請求項3または請求項4に記載の三次元表示方法。
5. The tertiary degree according to claim 3, wherein a point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer is a point between the right eye and the left eye. Original display method.
【請求項6】 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の
一点を、右眼と左眼の中心点とすることを特徴とする請
求項3または請求項4に記載の三次元表示方法。
6. The three-dimensional display according to claim 3, wherein one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer is a center point of the right eye and the left eye. Method.
【請求項7】 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の
一点から見て重なるように、前記複数の表示面に表示さ
れる二次元像に対して、観察者から見て左右方向に拡大
・縮小の変形を加えることを特徴とする請求項3ないし
請求項6のいずれか1項に記載の三次元表示方法。
7. A two-dimensional image displayed on the plurality of display surfaces is overlapped when viewed from a point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer in a horizontal direction as viewed from the observer. The three-dimensional display method according to any one of claims 3 to 6, wherein an enlargement / reduction is added to the image.
【請求項8】 前記二次元像を表示する表示面間の奥行
き位置を、同一表示対象物体に対してそれらの表示面に
表示された複数の二次元像が、観察者の右眼と左眼の位
置から単眼で見て共通領域を有する範囲とすることを特
徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載
の三次元表示方法。
8. A depth position between display surfaces for displaying the two-dimensional image, and a plurality of two-dimensional images displayed on the display surfaces of the same display target object are determined by a right eye and a left eye of an observer. The three-dimensional display method according to any one of claims 1 to 7, wherein a range having a common region as viewed from a single eye from the position (1) is set.
【請求項9】 前記二次元像を表示する表示面間の奥行
き位置を、同一表示対象物体に対してそれらの表示面に
表示された複数の二次元像が、観察者から見て表示対象
物体の奥行き位置にピントを合わせた方が、前記複数の
表示面にピントを合わせるより画像のぼけが少ない範囲
内とすることを特徴とする請求項1ないし請求項8のい
ずれか1項に記載の三次元表示方法。
9. A plurality of two-dimensional images displayed on a display surface of the same display target object when a depth position between display surfaces displaying the two-dimensional image is displayed on the same display target object. 9. The method according to claim 1, wherein focusing on a depth position of the image is within a range in which image blur is less than focusing on the plurality of display surfaces. 3D display method.
【請求項10】 前記二次元像を順次切り替えることに
より、三次元の動画像を生成することを特徴とする請求
項1ないし請求項9のいずれか1項に記載の三次元表示
方法。
10. The three-dimensional display method according to claim 1, wherein a three-dimensional moving image is generated by sequentially switching the two-dimensional images.
【請求項11】 前記二次元像が奥行き方向に移動する
複数の物体像を含む場合であって、当該物体の移動方向
が観察者に近づく方向である場合に、前記二次元像の切
り替えに同期して、前記複数の表示面のうちの観察者に
近い表示面に表示する前記物体像の輝度を順次高くし、
観察者から遠い表示面に表示する前記物体像の輝度を順
次低くし、 また、当該物体の移動方向が観察者から遠ざかる方向で
ある場合に、前記二次元像の切り替えに同期して、前記
複数の表示面のうちの観察者に近い表示面に表示する前
記物体像の輝度を順次低くし、観察者から遠い表示面に
表示する前記物体像の輝度を順次高くすることを特徴と
する請求項10に記載の三次元表示方法。
11. When the two-dimensional image includes a plurality of object images moving in a depth direction, and when the moving direction of the object is a direction approaching an observer, the two-dimensional image is synchronized with switching of the two-dimensional image. And sequentially increasing the brightness of the object image displayed on the display surface closer to the observer among the plurality of display surfaces,
The brightness of the object image displayed on the display surface far from the observer is sequentially reduced, and when the moving direction of the object is a direction moving away from the observer, the plurality of objects are synchronized with the switching of the two-dimensional image. The luminance of the object image displayed on the display surface closer to the observer among the display surfaces of the plurality of the display surfaces is sequentially reduced, and the luminance of the object image displayed on the display surface far from the observer is sequentially increased. 13. The three-dimensional display method according to 10.
【請求項12】 観察者から見て異なった奥行き位置に
ある複数の表示面に対して、表示対象物体を観察者の視
線方向から射影した二次元像を生成する第1の手段と、 前記第1の手段で生成された二次元像を、観察者から見
て異なった奥行き位置にある複数の表示面に表示する第
2の手段と、 前記複数の表示面に表示される二次元像の輝度を、各表
示面毎に各々独立に変化させる第3の手段とを具備する
ことを特徴とする三次元表示装置。
12. A first means for generating a two-dimensional image obtained by projecting a display target object from a direction of a line of sight of an observer on a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer; Second means for displaying the two-dimensional image generated by the first means on a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from an observer, and brightness of the two-dimensional image displayed on the plurality of display surfaces And a third means for changing each of the display surfaces independently for each display surface.
【請求項13】 前記第2の手段は、複数の二次元表示
装置と、 前記複数の二次元表示装置のうち観察者より最も遠い奥
行き位置に配置される二次元表示装置以外の二次元表示
装置と組み合わされ、各二次元表示装置の表示をそれぞ
れ観察者の視線上の像として配置する部分反射鏡とから
構成されることを特徴とする請求項12に記載の三次元
表示装置。
13. The two-dimensional display device, wherein: the plurality of two-dimensional display devices; and a two-dimensional display device other than the two-dimensional display device arranged at a depth position farthest from an observer among the plurality of two-dimensional display devices. 13. The three-dimensional display device according to claim 12, wherein the three-dimensional display device is combined with a partial reflecting mirror that arranges the display of each two-dimensional display device as an image on the line of sight of an observer.
【請求項14】 前記第2の手段は、複数の二次元表示
装置と、 前記複数の二次元表示装置のうち観察者より最も遠い奥
行き位置に配置される二次元表示装置以外の二次元表示
装置と組み合わされ、各二次元表示装置の表示をそれぞ
れ観察者の視線上の像として配置する部分反射鏡とレン
ズの組合わせとから構成されることを特徴とする請求項
12に記載の三次元表示装置。
14. The two-dimensional display device, comprising: a plurality of two-dimensional display devices; and a two-dimensional display device other than the two-dimensional display device disposed at a depth position farthest from an observer among the plurality of two-dimensional display devices. 13. The three-dimensional display according to claim 12, wherein the three-dimensional display is constituted by a combination of a partially reflecting mirror and a lens, each of which displays the display of each two-dimensional display device as an image on the line of sight of an observer. apparatus.
【請求項15】 前記第2の手段は、複数の二次元表示
装置と、 前記複数の二次元表示装置のうち観察者より最も遠い奥
行き位置に配置される二次元表示装置と組み合わされ、
当該二次元表示装置の表示を観察者の視線上の像として
配置する全反射鏡あるいは部分反射鏡と、 前記観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二次元
表示装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各二次
元表示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像として
配置する部分反射鏡とから構成されることを特徴とする
請求項12に記載の三次元表示装置。
15. The second means is combined with a plurality of two-dimensional display devices, and a two-dimensional display device arranged at a depth position farthest from an observer among the plurality of two-dimensional display devices,
A two-dimensional display device other than a two-dimensional display device that is arranged at a depth position farthest from the observer, and a total reflection mirror or a partial reflection mirror that arranges the display of the two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer; 13. The three-dimensional display device according to claim 12, wherein the three-dimensional display device is combined with a partial reflecting mirror that arranges a display of each two-dimensional display device as an image on a line of sight of an observer.
【請求項16】 前記第2の手段は、複数の二次元表示
装置と、 前記複数の二次元表示装置のうち観察者より最も遠い奥
行き位置に配置される二次元表示装置と組み合わされ、
当該二次元表示装置の表示を観察者の視線上の像として
配置する全反射鏡とレンズの組合わせ、あるいは部分反
射鏡とレンズの組合わせと、 前記観察者より最も遠い奥行き位置に配置される二次元
表示装置以外の二次元表示装置と組み合わされ、各二次
元表示装置の表示をそれぞれ観察者の視線上の像として
配置する部分反射鏡とレンズの組合わせとから構成され
ることを特徴とする請求項12に記載の三次元表示装
置。
16. The second means is combined with a plurality of two-dimensional display devices, and a two-dimensional display device arranged at a depth position farthest from an observer among the plurality of two-dimensional display devices,
A combination of a total reflection mirror and a lens, or a combination of a partial reflection mirror and a lens, which arranges the display of the two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer, and is arranged at a depth position furthest from the observer Combined with a two-dimensional display device other than the two-dimensional display device, the display of each two-dimensional display device is configured as a combination of a partial reflecting mirror and a lens arranged as an image on the line of sight of the observer. The three-dimensional display device according to claim 12, wherein
【請求項17】 前記第2の手段は、観察者から見て異
なった奥行き位置に配置した、透過状態と散乱状態の切
替制御が可能な複数の散乱板、または反射状態と透過状
態の切替制御が可能な複数の反射板と、 前記複数の散乱板または複数の反射板の各々に二次元像
を投射する複数の投射型二次元表示装置と、 前記複数の散乱板または複数の反射板と前記複数の投射
型二次元表示装置との間に配置され、前記複数の散乱板
の透過状態と散乱状態の切替、または前記複数の反射板
の反射状態と透過状態の切替と同期して透過状態と遮断
状態を切替る複数のシャッタとから構成されることを特
徴とする請求項12に記載の三次元表示装置。
17. The second means comprises a plurality of scattering plates arranged at different depth positions as viewed from an observer and capable of switching control between a transmission state and a scattering state, or switching control between a reflection state and a transmission state. A plurality of reflectors capable of, a plurality of projection type two-dimensional display devices that project a two-dimensional image on each of the plurality of scattering plates or the plurality of reflectors, the plurality of scattering plates or the plurality of reflectors, and Arranged between a plurality of projection type two-dimensional display devices, switching between the transmission state and the scattering state of the plurality of scattering plates, or the transmission state in synchronization with the switching between the reflection state and the transmission state of the plurality of reflection plates. 13. The three-dimensional display device according to claim 12, comprising a plurality of shutters for switching a blocking state.
【請求項18】 前記観察者から見て異なった奥行き位
置にある複数の表示面と観察者との間に、レンズ光学系
を設置したことを特徴とする請求項12ないし請求項1
7のいずれか1項に記載の三次元表示装置。
18. The lens optical system according to claim 12, wherein a lens optical system is provided between the plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer and the observer.
The three-dimensional display device according to any one of items 7 to 7.
【請求項19】 前記第2の手段は、二次元表示装置
と、 光学系と、 バリフォーカル・ミラーとから構成されることを特徴と
する請求項12に記載の三次元表示装置。
19. The three-dimensional display device according to claim 12, wherein said second means comprises a two-dimensional display device, an optical system, and a varifocal mirror.
【請求項20】 前記第2の手段は、奥行き方向に振動
する振動スクリーンと、 レンズを含む光学系と、 レーザ光をラスタースキャンするスキャン手段と、 レーザ光源とから構成されることを特徴とする請求項1
2に記載の三次元表示装置。
20. The second means comprises: a vibrating screen vibrating in a depth direction; an optical system including a lens; a scanning means for raster-scanning a laser beam; and a laser light source. Claim 1
3. The three-dimensional display device according to 2.
【請求項21】 前記第2の手段は、LEDアレイより
なるLED表示装置と、 前記LED表示装置を並進/回転させる並進/回転装置
と、 映像信号をLED表示装置に供給する映像供給装置とか
ら構成されることを特徴とする請求項12に記載の三次
元表示装置。
21. An LED display device comprising an LED array, a translation / rotation device for translating / rotating the LED display device, and a video supply device for supplying a video signal to the LED display device. The three-dimensional display device according to claim 12, wherein the three-dimensional display device is configured.
【請求項22】 前記第2の手段は、二次元像が記録さ
れたフィルムあるいは二次元表示装置と、 プリズムやミラーを有する変換光学系と、 投影ドラムとから構成されることを特徴とする請求項1
2に記載の三次元表示装置。
22. The second means, comprising: a film or a two-dimensional display device on which a two-dimensional image is recorded; a conversion optical system having a prism or a mirror; and a projection drum. Item 1
3. The three-dimensional display device according to 2.
【請求項23】 前記第2の手段は、前記第1の手段で
生成された二次元像を、観察者の右眼と左眼とを結ぶ線
上の一点から見て重なるように前記複数の表示面に表示
することを特徴とする請求項12ないし請求項22のい
ずれか1項に記載の三次元表示装置。
23. The display device according to claim 23, wherein the second unit overlaps the two-dimensional image generated by the first unit when viewed from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer. 23. The three-dimensional display device according to claim 12, wherein the display is performed on a surface.
【請求項24】 前記第2の手段は、前記第1の手段で
生成された二次元像に、観察者から見て左右方向に拡大
・縮小の変形を加えて、前記複数の表示面に表示するこ
とを特徴とする請求項23に記載の三次元表示装置。
24. The second means applies a deformation of enlargement / reduction in the left-right direction viewed from an observer to the two-dimensional image generated by the first means, and displays the two-dimensional image on the plurality of display surfaces. The three-dimensional display device according to claim 23, wherein:
【請求項25】 前記第2の手段は、前記第1の手段で
生成された二次元像を順次切り替えて表示して、三次元
の動画像を生成することを特徴とする請求項12ないし
請求項24のいずれか1項に記載の三次元表示装置。
25. The apparatus according to claim 12, wherein said second means generates a three-dimensional moving image by sequentially switching and displaying the two-dimensional images generated by said first means. Item 25. The three-dimensional display device according to item 24.
【請求項26】 前記第3の手段は、前記第1の手段で
生成された二次元像が、奥行き方向に移動する複数の物
体像を含む場合であって、当該物体の移動方向が観察者
に近づく方向である場合に、前記第2の手段での二次元
像の切り替えに同期して、前記複数の表示面のうちの観
察者に近い表示面に表示する前記物体像の輝度を順次高
くし、観察者から遠い表示面に表示する前記物体像の輝
度を順次低くし、 また、当該物体の移動方向が観察者から遠ざかる方向で
ある場合に、前記第2の手段での二次元像の切り替えに
同期して、前記複数の表示面のうちの観察者に近い表示
面に表示する前記物体像の輝度を順次低くし、観察者か
ら遠い表示面に表示する前記物体像の輝度を順次高くす
ることを特徴とする請求項25に記載の三次元表示装
置。
26. The third means, wherein the two-dimensional image generated by the first means includes a plurality of object images moving in a depth direction, and the moving direction of the object is determined by an observer. In the case of the direction approaching, in synchronization with the switching of the two-dimensional image in the second means, the brightness of the object image displayed on the display surface closer to the observer among the plurality of display surfaces is sequentially increased. Then, the luminance of the object image displayed on the display surface far from the observer is sequentially reduced, and when the moving direction of the object is a direction moving away from the observer, the two-dimensional image In synchronization with the switching, the luminance of the object image displayed on the display surface closer to the observer among the plurality of display surfaces is sequentially reduced, and the luminance of the object image displayed on the display surface far from the observer is sequentially increased. The three-dimensional display device according to claim 25, wherein:
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