JP2007264261A - Projection type stereoscopic display device - Google Patents

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Yoshiharu Momoi
芳晴 桃井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection type stereoscopic display device achieving efficient stereoscopic display by performing two or more kinds of parallactic display by one projector. <P>SOLUTION: The display device 10 is constituted of the projector 12, a mirror group for projection 14 and a directive screen 16. The projector 12 projects a projected image to the mirror group for projection 14 so as to align it with each mirror 18 of the mirror group for projection 14, and the angle of the mirror for projection 18 is adjusted each so that the light projected to the mirror group for projection 14 may be one on the directional screen 16, whereby two or more kinds of parallax are represented by one projector 12. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、立体像(三次元画像)を表示可能な投射型立体表示装置に関する。   The present invention relates to a projection type stereoscopic display device capable of displaying a stereoscopic image (three-dimensional image).

立体表示装置において視差数と視差密度を効率的に上げる努力が行われてきた。プロジェクターを用いる裸眼立体表示においては、複数のプロジェクターを並べ視差数を上げてきた。そのときにレンズや本体が邪魔になり視差密度を上げることができなかった。それを解決する方法として、プロジェクターを水平方向だけでなく垂直方向にもプロジェクターを配置し、垂直拡散させるスクリーンを用いて水平視差の密度を上げる方法が提案されている。   Efforts have been made to efficiently increase the number of parallaxes and the density of parallax in a stereoscopic display device. In autostereoscopic display using a projector, a plurality of projectors are arranged to increase the number of parallaxes. At that time, the parallax density could not be increased because the lens and the main body were in the way. As a method for solving this problem, a method has been proposed in which the projector is arranged not only in the horizontal direction but also in the vertical direction, and the horizontal parallax density is increased by using a screen for vertical diffusion.

例えば、特許文献1においては、複数のプロジェクターを二次元配置し、垂直拡散させることで水平の視差に割り当てている。また、特許文献2においては、上記の光学系にレンズを挿入し、平行光の集合として立体像再生することを実現させている。
米国特許第5430474号公報 特許第3576521号公報
For example, in Patent Document 1, a plurality of projectors are arranged two-dimensionally and assigned to horizontal parallax by vertical diffusion. In Patent Document 2, a lens is inserted into the optical system described above, and a stereoscopic image is reproduced as a set of parallel lights.
US Pat. No. 5,430,474 Japanese Patent No. 3576521

従来の投射型立体表示装置(以下、表示装置という)100の一例について図1〜図3に基づいて説明する。   An example of a conventional projection type stereoscopic display device (hereinafter referred to as a display device) 100 will be described with reference to FIGS.

表示装置100は、凸レンズ104による裸眼立体表示を行う。図1に凸レンズ104による指向性表示の例を示す。   The display device 100 performs autostereoscopic display using the convex lens 104. FIG. 1 shows an example of directivity display by the convex lens 104.

プロジェクター102における投影レンズ106で凸レンズ104上に投影された光は凸レンズ104によって集光される。集光された像は投影レンズ106の実像であり、その幅は投影レンズ106の有効径に投影距離と凸レンズ104の焦点距離より決まる倍率mで表せる。ここで焦点距離f、投影距離aとすると

倍率m=f/(a+f)

となる。この実像が観察者の目が入ったときのみ、このプロジェクター102の投影像が観察できる。
Light projected onto the convex lens 104 by the projection lens 106 in the projector 102 is collected by the convex lens 104. The condensed image is a real image of the projection lens 106, and its width can be expressed by an effective diameter of the projection lens 106 with a magnification m determined by the projection distance and the focal length of the convex lens 104. If the focal length f and the projection distance a are here,

Magnification m = f / (a + f)

It becomes. The projected image of the projector 102 can be observed only when the real image enters the eyes of the observer.

2台のプロジェクター102から一つのスクリーン上に重なるように投影し、それぞれの投影レンズの実像を人間の左右の目に入るように設置する。右目左目にそれぞれ対応した異なる投影像が観察できるようにすれば、観察者は立体像を観察できるようになる。これが二眼の立体表示装置の原理となる。   Projection is performed so that the two projectors 102 overlap each other on one screen, and the real images of the respective projection lenses are installed so as to enter the left and right eyes of a human. If different projection images corresponding to the right eye and the left eye can be observed, the observer can observe a stereoscopic image. This is the principle of the binocular stereoscopic display device.

プロジェクター102の台数を増やせばそれだけ異なる像が投影でき、見る位置によって像が変わるため運動視差が得られる。これが多眼式立体表示である。   If the number of projectors 102 is increased, different images can be projected, and motion parallax can be obtained because the images change depending on the viewing position. This is multi-view stereoscopic display.

ところが、このような表示装置100を構成すると、プロジェクター102の投影レンズ106の間隔で観察できる像の密度が決まってしまう。隙間なく投影レンズ106を並べて投影することは難しく。隙間ができてしまうと観察できない場所ができてしまう。   However, when such a display device 100 is configured, the density of an image that can be observed is determined by the distance between the projection lenses 106 of the projector 102. It is difficult to project the projection lenses 106 side by side without a gap. If a gap is formed, a place that cannot be observed is created.

そこで、特許文献1、2のように垂直拡散スクリーンを用いる方法が用いられてきた。図2に垂直拡散スクリーンによる要素視域(投影像の観察できるそれぞれの範囲)変化を示す。図3に示すように複数台のプロジェクター102を水平だけでなく垂直にも並べる。そのときに凸レンズ104をスクリーンとして投影すると図2(a)のように要素視域(投影レンズ106の実像)が水平垂直に点在する。   Therefore, a method using a vertical diffusion screen has been used as in Patent Documents 1 and 2. FIG. 2 shows changes in element viewing areas (respective ranges in which the projected image can be observed) due to the vertical diffusion screen. As shown in FIG. 3, a plurality of projectors 102 are arranged not only horizontally but also vertically. At that time, when the convex lens 104 is projected as a screen, the element viewing areas (real images of the projection lens 106) are scattered horizontally and vertically as shown in FIG.

例えば、稜線を水平に設置したレンチキュラーシートを凸レンズ104に重ね合わせると垂直拡散の作用が加わり、図2(b)のようになる。このとき、凸レンズ104の効果は集光するだけでなく平行光にすることもできる。また、集光であろうと発散光であろうと平行光であろうと光線の集合として投影像を作成することで立体像を表示することもできる。   For example, when a lenticular sheet with ridgelines placed horizontally is superimposed on the convex lens 104, the action of vertical diffusion is added, resulting in FIG. 2B. At this time, the effect of the convex lens 104 can be not only condensed but also parallel light. In addition, a three-dimensional image can be displayed by creating a projection image as a set of light rays, whether condensed, divergent light, or parallel light.

しかし、この方法を用いると複数のプロジェクター102もしくは投影レンズ106が必要であった。   However, when this method is used, a plurality of projectors 102 or projection lenses 106 are required.

そこで、本発明は、複数の視差表示を行い効率よく立体表示を行う投射型立体表示装置を提供する。   Therefore, the present invention provides a projection type stereoscopic display device that performs a plurality of parallax displays and efficiently performs a stereoscopic display.

本発明は、投影像を投射する投射部と、前記投影像を反射する投影用ミラー群と、前記反射された投影像を投影する指向性スクリーンとを有し、前記投射部は、表示させる視差数と等しい数の視差画像が縦横に配された投影画像を投影し、前記投影用ミラー群は、(1)前記視差画像の数と等しい枚数の投影用ミラーを有し、(2)前記複数の投影用ミラーが縦横に配され、(3)前記各投影用ミラーによって反射された各視差画像が前記指向性スクリーン上に重なって一つに投影されるように、前記各投影用ミラーが前記投射部からの前記投影像の光軸に対しそれぞれ異なる角度を持つことを特徴とする投射型立体表示装置である。   The present invention includes a projection unit that projects a projection image, a projection mirror group that reflects the projection image, and a directional screen that projects the reflected projection image, and the projection unit displays parallax. Projecting images in which the same number of parallax images are arranged vertically and horizontally are projected, and the projection mirror group has (1) a number of projection mirrors equal to the number of parallax images, and (2) the plurality The projection mirrors are arranged vertically and horizontally, and (3) the projection mirrors are projected onto the directional screen so that the parallax images reflected by the projection mirrors are projected together. The projection type stereoscopic display device has different angles with respect to an optical axis of the projection image from the projection unit.

本発明は、ミラー光学系を用いることによって、複数の視差表示を行えて、効率よく立体表示を行うことができる。   According to the present invention, by using a mirror optical system, a plurality of parallax displays can be performed, and a stereoscopic display can be performed efficiently.

本発明の一実施形態の投射型立体表示装置(以下、単に表示装置という)10について図面に基づいて説明する。   A projection type stereoscopic display device (hereinafter simply referred to as a display device) 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施形態)
第1の実施形態の表示装置10について図4と図5に基づいて説明する。
(First embodiment)
The display apparatus 10 of 1st Embodiment is demonstrated based on FIG. 4 and FIG.

図4は本実施形態の表示装置10の側面図を示し、図5は投影像と投影用ミラー群16を示す。   FIG. 4 shows a side view of the display device 10 of the present embodiment, and FIG. 5 shows a projected image and a projection mirror group 16.

図4に示すように、表示装置10はプロジェクター12と投影用ミラー群14と指向性スクリーン16で構成されている。   As shown in FIG. 4, the display device 10 includes a projector 12, a projection mirror group 14, and a directional screen 16.

指向性スクリーン16は垂直方向に拡散作用が強く水平方向に弱い、垂直拡散スクリーンである。   The directional screen 16 is a vertical diffusion screen that has a strong diffusion effect in the vertical direction and a low horizontal direction.

投影像は図5(a)のように一画面に12枚の視差画像が分かれて表示されており、垂直に3段、水平に4行の格子状になっている。垂直方向の段毎に水平位置がずれており、水平位置の位置に応じて視差が異なっている。すなわち、投影画像は、横方向に並ぶ4枚の視差画像が縦方向の段毎にずれて配され、かつ、縦方向に並ぶ3段の視差画像が順番に傾斜して配されることによって、視差画像の画等中心がそれぞれ異なる水平座標となっている。図5では、丸数字1から12までの12枚の視差画像が表示されている。水平画像位置によって視差角度が対応させている。均等にずれることによって等間隔の視差角度を表示させることができる。   As shown in FIG. 5 (a), the projected image has 12 parallax images displayed separately on one screen, and has a lattice pattern of 3 columns vertically and 4 rows horizontally. The horizontal position is shifted for each step in the vertical direction, and the parallax differs depending on the position of the horizontal position. That is, the projected image is arranged by shifting four parallax images arranged in the horizontal direction for each vertical step, and by arranging three parallax images arranged in the vertical direction in an inclined manner, The centers of the parallax images are different horizontal coordinates. In FIG. 5, twelve parallax images with circle numbers 1 to 12 are displayed. The parallax angle corresponds to the horizontal image position. Equally spaced parallax angles can be displayed by shifting evenly.

投影用ミラー群14は図5(b)のようになっており、投影像に対応した形状と配置になっている。すなわち、視差画像の数と等しい12枚の投影用ミラー18を有している。複数の投影用ミラー18が垂直に3段、水平に4行の格子状に縦横に配されている。また、投影用ミラー群14は、横方向に並ぶ4枚の投影用ミラー18が縦方向の段毎にずれて配され、かつ、縦方向に並ぶ3段の投影用ミラー18が順番に傾斜して配されることによって、投影用ミラー群14全体として均等に水平座標がずれた配置で形成している。さらに、各投影用ミラー18によって反射された各視差画像が指向性スクリーン16上に重なって一つに投影されるように、各投影用ミラー18がプロジェクター12からの投影像の光軸に対しそれぞれ異なる角度を持つ。すなわち、投影用ミラー群14に投影された光は、指向性スクリーン16上で一つになるように投影用ミラー18の角度をそれぞれ調整されている。   The projection mirror group 14 is as shown in FIG. 5B, and has a shape and arrangement corresponding to the projection image. That is, twelve projection mirrors 18 equal to the number of parallax images are provided. A plurality of projection mirrors 18 are arranged vertically and horizontally in a lattice form of three rows vertically and four rows horizontally. In the projection mirror group 14, the four projection mirrors 18 arranged in the horizontal direction are arranged so as to be shifted for each vertical stage, and the three projection mirrors 18 arranged in the vertical direction are inclined in order. Thus, the projection mirror group 14 as a whole is formed so that the horizontal coordinates are evenly shifted. Further, the projection mirrors 18 are respectively projected with respect to the optical axis of the projection image from the projector 12 so that the parallax images reflected by the projection mirrors 18 are projected onto the directional screen 16 as one. With different angles. That is, the angle of the projection mirror 18 is adjusted so that the light projected onto the projection mirror group 14 becomes one on the directional screen 16.

プロジェクター12は、前記で説明した投影像の12枚の視差画像を、投影用ミラー群14の12枚の投影用ミラー18にそれぞれ投影する。   The projector 12 projects the twelve parallax images of the projection image described above onto the twelve projection mirrors 18 of the projection mirror group 14, respectively.

このようにすることによって、本実施形態の表示装置10は、1台のプロジェクター12で複数の視差を指向性スクリーン16上に表現できる。   By doing so, the display device 10 of the present embodiment can express a plurality of parallaxes on the directional screen 16 with one projector 12.

また、第1の実施形態の変体形として、垂直方向の拡散性を制御し、上下に混ざりあわないように視差を配置することによって水平にも垂直に視差をつけた立体表示を行うこともできる。   Also, as a variant form of the first embodiment, it is possible to perform stereoscopic display with parallax horizontally and vertically by controlling the diffusibility in the vertical direction and arranging the parallax so as not to mix up and down. .

(第2の実施形態)
第2の実施形態の表示装置10について図6〜図10、図14、図15に基づいて説明する。
(Second Embodiment)
A display device 10 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 10, 14, and 15.

(1)表示装置10の構成
図6に本実施形態の表示装置10の側面図を示し、図7(a)に投射用シフトミラー群20、図7(b)に投影用ミラー群22、図7(c)に投影像を示している。
(1) Configuration of Display Device 10 FIG. 6 shows a side view of the display device 10 of the present embodiment, FIG. 7A shows a projection shift mirror group 20, FIG. 7B shows a projection mirror group 22, and FIG. 7 (c) shows a projected image.

第2の実施形態は、第1の実施形態の表示装置10にさらにもう一つ投射用シフトミラー群20を加えたものである。すなわち、表示装置10は、プロジェクター12と、投射用シフトミラー群20と、投影用ミラー群22と、指向性スクリーン16によって構成される。第1の実施形態では図5(a)に示すような12枚の視差画像のそれぞれが水平方向にずれて配された投影画像であり、どうしても投影画像内に無駄な部分ができてしまっていた。投影用シフトミラーを加えた第2の実施形態では図7(c)に示すような12枚の視差画像が縦横に格子状に配された長方形状になり、投影像の無駄な隙間をなくすことができる。   In the second embodiment, another projection shift mirror group 20 is added to the display device 10 of the first embodiment. That is, the display device 10 includes the projector 12, the projection shift mirror group 20, the projection mirror group 22, and the directional screen 16. In the first embodiment, each of the twelve parallax images as shown in FIG. 5A is a projection image arranged in a shifted manner in the horizontal direction, and a useless part is inevitably formed in the projection image. . In the second embodiment in which a projection shift mirror is added, twelve parallax images as shown in FIG. 7 (c) have a rectangular shape arranged vertically and horizontally in a grid pattern, eliminating unnecessary gaps in the projected image. Can do.

投影用ミラー群22は、第1の実施形態の投影用ミラー群14と同じ構造であり、例に示すような12視差の場合12枚の投影用ミラー26から構成される。   The projection mirror group 22 has the same structure as the projection mirror group 14 of the first embodiment, and is composed of 12 projection mirrors 26 in the case of 12 parallax as shown in the example.

投射用シフトミラー群20は、視差画像がm段のとき、垂直方向にm枚の投射用シフトミラー24から構成される。例に示している視差画像の形態が3段なので図7(a)では、24A、24B、24Cの三枚である。投射用シフトミラー群20は投影用ミラー群22の水平ズレ量に合わせて垂直軸25が回転している。これによって長方形の投影像が水平方向にずれた投影用ミラー群22の垂直方向の各段の領域に投影することができる。   The projection shift mirror group 20 is composed of m projection shift mirrors 24 in the vertical direction when the parallax image has m stages. Since the form of the parallax image shown in the example is three stages, in FIG. 7A, there are three sheets of 24A, 24B, and 24C. In the projection shift mirror group 20, the vertical axis 25 rotates in accordance with the horizontal shift amount of the projection mirror group 22. As a result, the rectangular projection image can be projected onto each vertical region of the projection mirror group 22 shifted in the horizontal direction.

なお、本実施形態の例では、投影用ミラー26が12枚であるが、投影用ミラー26の枚数がn(nは自然数)のとき、投影された画像のアスペクト比が投影プロジェクターのアスペクト比とほぼ等しく再生される。 In the example of this embodiment, the number of projection mirrors 26 is twelve, but when the number of projection mirrors 26 is n 2 (n is a natural number), the aspect ratio of the projected image is the aspect ratio of the projection projector. Is played almost equally.

指向性スクリーン16は指向性をもち、特に垂直方向に拡散性を強く持つ。2段のミラー群20,22によってブロック状に配置された視差画像(要素画像)を分割し、指向性を持たせ、指向性スクリーン16上に再結合する。投影画像は視差画像がそのままブロック状に配置されており、画像の隣り合った画素一つ一つ視差を割り当てた画像に対し、画像の圧縮時のノイズが立体像に与える影響も少ない。   The directional screen 16 has directivity and has strong diffusibility particularly in the vertical direction. The parallax images (element images) arranged in blocks by the two-stage mirror groups 20 and 22 are divided to have directivity and recombined on the directivity screen 16. In the projected image, the parallax image is arranged as it is in a block shape, and noise during compression of the image has little influence on the stereoscopic image with respect to an image to which parallax is assigned to each adjacent pixel of the image.

(1)光線の広がり
図8にプロジェクター12と指向性スクリーン16と観察者の位置関係を示す。
(1) Spread of light FIG. 8 shows the positional relationship among the projector 12, the directional screen 16, and the observer.

プロジェクター12からの投影距離をL1、プロジェクター12の投影レンズ28の有効径をd、指向性スクリーン16(凸レンズとレンチキュラーレンズ)から観察者までの視距離をL2とする。   The projection distance from the projector 12 is L1, the effective diameter of the projection lens 28 of the projector 12 is d, and the viewing distance from the directional screen 16 (convex lens and lenticular lens) to the observer is L2.

多数のプロジェクター12で投影するときには、少なくともプロジェクター12の有効径の間隔を水平方向に隙間なく埋めることによって観察者は隙間なく指向性画像を観察することができる。指向性スクリーン16において水平方向の拡散を入れることによってより間隔を広くすることもできる。水平方向の光の広がりθrは指向性スクリーン16の水平拡散作用がないとき式(1)で表せる。

Figure 2007264261
When projecting with a large number of projectors 12, the observer can observe a directional image without any gaps by filling at least the effective diameter interval of the projectors 12 without gaps in the horizontal direction. It is also possible to widen the interval by adding horizontal diffusion in the directional screen 16. The spread of light θr in the horizontal direction can be expressed by Equation (1) when there is no horizontal diffusion action of the directional screen 16.
Figure 2007264261

(2)ミラー配置
図9に投影用ミラー群22と指向性スクリーン16の位置関係の上面図を示す。
(2) Mirror Arrangement FIG. 9 shows a top view of the positional relationship between the projection mirror group 22 and the directional screen 16.

図10に指向性スクリーン16と両ミラー群20,22とプロジェクター12の位置関係の側面図を示す。プロジェクター12から投射用シフトミラー群20までの距離をd1とし、投射用シフトミラー群20から投影用ミラー群22までの距離をd2とし、投影用ミラー群22から指向性スクリーン16までの距離をcとする。つまり、d1+d2+c=L1となる。投影用ミラー群22の投影用ミラー26のミラーサイズは水平をa、垂直をbとする。投影用ミラー群22の配置が視差間隔に対応するので、均等な視差間隔を与えるためには投影用ミラー26の水平位置のずれは垂直にm段の場合にはa/mの間隔で与える必要がある。   FIG. 10 shows a side view of the positional relationship among the directional screen 16, the two mirror groups 20 and 22, and the projector 12. The distance from the projector 12 to the projection shift mirror group 20 is d1, the distance from the projection shift mirror group 20 to the projection mirror group 22 is d2, and the distance from the projection mirror group 22 to the directional screen 16 is c. And That is, d1 + d2 + c = L1. The mirror size of the projection mirror 26 of the projection mirror group 22 is a for horizontal and b for vertical. Since the arrangement of the projection mirror group 22 corresponds to the parallax interval, in order to give a uniform parallax interval, the deviation of the horizontal position of the projection mirror 26 must be given at an interval of a / m in the case of m stages vertically. There is.

また、指向性スクリーン16とプロジェクター12で立体像を表示できる角度範囲2θは投影用ミラー群22の水平サイズaと指向性スクリーン16までの距離cから決めることができる。式(2)にその関係式を示す。ここでは垂直m段、水平n段としている。

Figure 2007264261
Further, the angle range 2θ in which the stereoscopic image can be displayed by the directional screen 16 and the projector 12 can be determined from the horizontal size a of the projection mirror group 22 and the distance c to the directional screen 16. Equation (2) shows the relational expression. Here, the vertical m stages and the horizontal n stages are used.
Figure 2007264261

投影用ミラー26のミラーサイズは投影倍率kによって決めることができる。投影幅=投影距離/kである。

Figure 2007264261
The mirror size of the projection mirror 26 can be determined by the projection magnification k. Projection width = projection distance / k.
Figure 2007264261

式(2)と式(3)の関係から投影用ミラーとスクリーンまでの距離cが導き出せる。

Figure 2007264261
The distance c between the projection mirror and the screen can be derived from the relationship between the expressions (2) and (3).
Figure 2007264261

(3)指向性スクリーン16上の輝度ムラ
結像する手前でミラーによって分割すると、ミラーの縁がぼけるため、指向性スクリーン16上で輝度ムラが生じる。図14に指向性スクリーン16上の輝度ムラを説明する図を示す。
(3) Luminance unevenness on the directional screen 16 When the image is divided by the mirror before the image is formed, the edge of the mirror is blurred. FIG. 14 is a diagram for explaining uneven brightness on the directional screen 16.

この輝度ムラは投射用シフトミラー群20の影響が大きい。投射用シフトミラー群20上でのボケの大きさx1をプロジェクター12の投射レンズの有効径dと投射用シフトミラー群20とプロジェクター12までの距離d1、投射用シフトミラー群20から投影用ミラー群22までの距離d2、投影用ミラー群22から指向性スクリーン16の距離c、投影距離L1を用いて表すと次式となる

Figure 2007264261
This luminance unevenness is greatly affected by the projection shift mirror group 20. The size x1 of the blur on the projection shift mirror group 20 is the effective diameter d of the projection lens of the projector 12, the distance d1 between the projection shift mirror group 20 and the projector 12, and the projection shift mirror group 20 to the projection mirror group. When expressed using a distance d2 to 22, a distance c from the projection mirror group 22 to the directional screen 16, and a projection distance L1, the following expression is obtained.
Figure 2007264261

ミラーの端がこのボケ量x1として反映され、指向性スクリーン16上に拡大投影される。指向性スクリーン16上の輝度ムラの大きさxは次式で表せる。なお、ミラーの端による画像のケラレはボケ量に対し半分の大きさなので係数の1/2がつく。

Figure 2007264261
The edge of the mirror is reflected as this blur amount x1, and is magnified and projected on the directional screen 16. The magnitude x of luminance unevenness on the directional screen 16 can be expressed by the following equation. Note that the vignetting of the image by the edge of the mirror is half the amount of the blur, so that the coefficient is ½.
Figure 2007264261

指向性スクリーン16に投影される画像の幅Dに対してこのムラの幅xの比は、

Figure 2007264261
The ratio of the width x of the unevenness to the width D of the image projected on the directional screen 16 is
Figure 2007264261

となる。 It becomes.

1つの視差画像に対しこの比だけ画面を小さく作成することで輝度ムラをなくすことができる。   Brightness unevenness can be eliminated by creating a screen that is as small as this ratio for one parallax image.

(4)ミラーの角度
図7(a)に示すように、投射用シフトミラー群20の垂直軸を回転軸25とする回転角θ1(水平回転)は次式で表せる。

Figure 2007264261
(4) Angle of Mirror As shown in FIG. 7A, the rotation angle θ1 (horizontal rotation) with the vertical axis of the projection shift mirror group 20 as the rotation axis 25 can be expressed by the following equation.
Figure 2007264261

投影用ミラー群22のミラー角度も、それぞれの座標と、投射用シフトミラー群20からの光線角度から求めることができる。   The mirror angle of the projection mirror group 22 can also be obtained from the respective coordinates and the light beam angle from the projection shift mirror group 20.

(5)微調整と歪み補正
投影用ミラー26、投射用シフトミラー24の角度を可動できるようにしておき、テスト画像を用いながら位置や角度を合わせることもできる。テスト画像を用いた位置合わせの例として図15のフローチャートに基づいて説明する。
(5) Fine adjustment and distortion correction The angle of the projection mirror 26 and the projection shift mirror 24 can be moved, and the position and angle can be adjusted using the test image. An example of alignment using a test image will be described based on the flowchart of FIG.

ステップ1において、投影用ミラー群22、投射用シフトミラー群20、プロジェクター12、指向性スクリーン16の中心位置を合わせるように設置する。   In step 1, the projection mirror group 22, the projection shift mirror group 20, the projector 12, and the directional screen 16 are installed so as to be aligned with each other.

ステップ2において、投影用ミラー群22を段毎にa/mずつずらす。   In step 2, the projection mirror group 22 is shifted by a / m for each stage.

ステップ3において、プロジェクター12よりブロック状のテスト画像(テストパターン)を投影し、投射用シフトミラー群20全体に視差画像が入るように投射用シフトミラー24の位置を動かす。   In step 3, a block-like test image (test pattern) is projected from the projector 12, and the position of the projection shift mirror 24 is moved so that the parallax image enters the entire projection shift mirror group 20.

ステップ4において、投影用ミラー群22の中心と投影像の中心を合わせたら、投射用シフトミラー群20の水平角度を回転させ、投影用ミラー群22のずれに合わせる。   In step 4, when the center of the projection mirror group 22 and the center of the projection image are aligned, the horizontal angle of the projection shift mirror group 20 is rotated to match the deviation of the projection mirror group 22.

ステップ5において、指向性スクリーン16上に中心位置がわかる拡散板を張り、視差画像の中心位置を示したテスト画像を投影しながら、投影用ミラー群22の角度を調整する。   In step 5, a diffusion plate whose center position is known is stretched on the directional screen 16, and the angle of the projection mirror group 22 is adjusted while projecting a test image indicating the center position of the parallax image.

中心位置はミラー角度で合わせこむことができるが、投影角度の違いによる歪みは調整できない。投影される角度や視差画像それぞれの投影距離によって歪みを補正することができる。   The center position can be adjusted by the mirror angle, but the distortion due to the difference in projection angle cannot be adjusted. Distortion can be corrected by the projected angle and the projection distance of each parallax image.

また、テスト画像を用いてカメラで撮影しながらフィードバックさせて歪み補正することもできる。   It is also possible to correct distortion by feeding back a test image while photographing with a camera.

(第3の実施形態)
第3の実施形態の表示装置10について図11に基づいて説明する。
(Third embodiment)
A display device 10 according to a third embodiment will be described with reference to FIG.

第1の実施形態や第2の実施形態では垂直に立てられた指向性スクリーン16にあおり投影して画像を表示している。そのため、レンズ中心と投影中心が等しいとき、光線はそのまま角度を持ったままなので、少し見下ろすように観察するようになってしまう。   In the first embodiment and the second embodiment, an image is displayed by projecting on the directional screen 16 set up vertically. For this reason, when the lens center and the projection center are equal, the light beam has an angle as it is, so that it is observed to look down a little.

そこで、本実施形態では、プリズムシートで光を曲げたり、レンズ中心から投影中心をずらすことによって指向性スクリーン16の正面から観察できるようにすることができる。   Therefore, in the present embodiment, the light can be observed from the front of the directional screen 16 by bending light with a prism sheet or shifting the projection center from the lens center.

図11にレンズ中心をずらし指向性スクリーン16の正面で観察する側面図である。図11に示すように、レンズ中心を焦点距離の位置で投影中心が通るように投影すれば、正面で観察できる。   FIG. 11 is a side view in which the center of the lens is shifted and observed in front of the directional screen 16. As shown in FIG. 11, when the lens center is projected so that the projection center passes at the position of the focal length, it can be observed in front.

(第4の実施形態)
第4の実施形態の表示装置10について図12に基づいて説明する。
(Fourth embodiment)
A display device 10 according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG.

指向性スクリーン16を水平に置いて、斜め下から投影することによって机状のディスプレイから立体像を表示させることもできる。   It is also possible to display a stereoscopic image from a desk-like display by placing the directional screen 16 horizontally and projecting it obliquely from below.

図12に平置き表示装置10について示す。   FIG. 12 shows the flat display device 10.

また、反射型の指向性スクリーン16を用いて斜め上方から投影することもできる。例えば、ミラーを挟みこんだ凸レンズとレンチキュラーシート斜め上方から投影することもできる。   Further, it is possible to project from obliquely upward using the reflective directional screen 16. For example, it can be projected from obliquely above a convex lens and a lenticular sheet sandwiching a mirror.

投影像さえ、指向性スクリーン16形状に対応させた画像処理をしておけば壁面と床面を指向性スクリーン16にしておき、投影することによって立体像を表示することもできる。指向性スクリーン16は平面でなく曲面でもよく、例えば、円筒形や球状の指向性スクリーン16でもよい。   Even if the projection image is subjected to image processing corresponding to the shape of the directional screen 16, the wall surface and the floor surface are made the directional screen 16, and a three-dimensional image can be displayed by projecting. The directional screen 16 may be a curved surface instead of a flat surface, and may be, for example, a cylindrical or spherical directional screen 16.

(第5の実施形態)
第5の実施形態の表示装置10について図13に基づいて説明する。
(Fifth embodiment)
A display device 10 according to a fifth embodiment will be described with reference to FIG.

プロジェクター12を複数用いて視差や表示範囲を増やすことができる。例えば、平置きの立体表示の場合、2組の投影光学系を用いて対面した観察者にそれぞれ異なる立体像を見せることもできる。   The parallax and the display range can be increased by using a plurality of projectors 12. For example, in the case of flat stereoscopic display, different stereoscopic images can be shown to the viewers who face each other using two sets of projection optical systems.

(第6の実施形態)
第6の実施形態の表示装置10について説明する。
(Sixth embodiment)
A display device 10 according to a sixth embodiment will be described.

複数のプロジェクター12を用いるとき、投射用シフトミラー群20を共通して用いることもできる。このときプロジェクター12の配置をミラーの段数に比例した投影角に合わせれば隙間なく投影することができる。   When a plurality of projectors 12 are used, the projection shift mirror group 20 can be used in common. At this time, if the arrangement of the projector 12 is adjusted to a projection angle proportional to the number of mirrors, projection can be performed without a gap.

(第7の実施形態)
第7の実施形態の表示装置10について説明する。
(Seventh embodiment)
A display device 10 according to a seventh embodiment will be described.

投射用シフトミラー群20と投影用ミラー群22を回転することも考えられる。このとき、投射用シフトミラー群20の回転速度の2倍の速度で投影用ミラー群22を回転する。これにより、常に両ミラー24,26の対応関係が等しくなる。指向性スクリーン16も一緒に回転することもできる。   It is also conceivable to rotate the projection shift mirror group 20 and the projection mirror group 22. At this time, the projection mirror group 22 is rotated at a speed twice that of the projection shift mirror group 20. As a result, the correspondence between the mirrors 24 and 26 is always equal. The directional screen 16 can also be rotated together.

指向性スクリーン16を水平に置き平置きディスプレイとして表示する場合、レコードのように指向性スクリーン16の法線を回転軸として回転することもできる。   When the directional screen 16 is horizontally placed and displayed as a flat display, the directional screen 16 can be rotated about the normal line of the directional screen 16 as a rotation axis like a record.

従来の凸レンズによる指向性表示の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the directivity display by the conventional convex lens. 垂直拡散スクリーンの説明図である。It is explanatory drawing of a vertical diffusion screen. 複数台のプロジェクターを並べた正面図である。It is the front view which arranged the some projector. 本発明の第1の実施形態の表示装置の側面図である。It is a side view of the display apparatus of the 1st Embodiment of this invention. 第1の実施形態の投影像と投影用ミラー群を示す図である。It is a figure which shows the projection image and projection mirror group of 1st Embodiment. 第2の実施形態の表示装置の側面図である。It is a side view of the display apparatus of 2nd Embodiment. 第2の実施形態の投影像と両ミラー群を示す図である。It is a figure which shows the projection image and both mirror group of 2nd Embodiment. プロジェクター、指向性スクリーン、観察者の位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of a projector, a directional screen, and an observer. 投影用ミラー群、指向性スクリーン、観察者の位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of a projection mirror group, a directional screen, and an observer. プロジェクター、両ミラー群、指向性スクリーンを示す側面図である。It is a side view which shows a projector, both mirror groups, and a directional screen. 第3の実施形態の表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the display apparatus of 3rd Embodiment. 第4の実施形態の表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the display apparatus of 4th Embodiment. 第5の実施形態の表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the display apparatus of 5th Embodiment. 輝度ムラの説明図である。It is explanatory drawing of a brightness nonuniformity. 調整を行うためのフローチャートである。It is a flowchart for performing adjustment.

符号の説明Explanation of symbols

10 表示装置
12 プロジェクター
14 投影用ミラー群
16 指向性スクリーン
18 投影用ミラー
20 投射用シフトミラー群
22 投影用ミラー群
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display apparatus 12 Projector 14 Projection mirror group 16 Directional screen 18 Projection mirror 20 Projection shift mirror group 22 Projection mirror group

Claims (21)

投影像を投射する投射部と、前記投影像を反射する投影用ミラー群と、前記反射された投影像を投影する指向性スクリーンとを有し、
前記投射部は、表示させる視差数と等しい数の視差画像が縦横に配された投影画像を投影し、
前記投影用ミラー群は、
(1)前記視差画像の数と等しい枚数の投影用ミラーを有し、
(2)前記複数の投影用ミラーが縦横に配され、
(3)前記各投影用ミラーによって反射された各視差画像が前記指向性スクリーン上に重なって一つに投影されるように、前記各投影用ミラーが前記投射部からの前記投影像の光軸に対しそれぞれ異なる角度を持つ
ことを特徴とする投射型立体表示装置。
A projection unit that projects a projection image, a projection mirror group that reflects the projection image, and a directional screen that projects the reflected projection image;
The projection unit projects a projection image in which a number of parallax images equal to the number of parallaxes to be displayed are arranged vertically and horizontally,
The projection mirror group includes:
(1) having a number of projection mirrors equal to the number of parallax images;
(2) The plurality of projection mirrors are arranged vertically and horizontally,
(3) The optical axes of the projection images from the projection unit are projected so that the parallax images reflected by the projection mirrors are projected onto the directional screen as one. Projection-type stereoscopic display device characterized by having different angles with respect to each other.
前記投影用ミラー群は、
前記投影用ミラーの中心座標が水平方向にそれぞれ異なる座標持っている
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection mirror group includes:
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein center coordinates of the projection mirror have different coordinates in the horizontal direction.
前記投影用ミラー群は、
前記投影用ミラーの中心座標が水平方向に均等間隔でそれぞれ異なる座標持っている
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection mirror group includes:
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein center coordinates of the projection mirror have different coordinates at equal intervals in the horizontal direction.
前記投影用ミラー群は、
前記投影用ミラーの中心座標が垂直方向と水平方向に均等間隔でそれぞれ異なる座標持っている
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection mirror group includes:
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein center coordinates of the projection mirror have different coordinates at equal intervals in the vertical direction and the horizontal direction.
前記投影用ミラーの中心座標が垂直方向は列をなして配置されそれぞれの列は均等間隔で配置され、水平方向は均等間隔でそれぞれ異なる座標持っている
ことを特徴とする請求項2記載の投射型立体表示装置。
The projection according to claim 2, wherein the central coordinates of the projection mirror are arranged in rows in the vertical direction, the rows are arranged at equal intervals, and the horizontal direction has different coordinates at equal intervals. Type 3D display device.
前記投射部と前記投影用ミラー群の間に投射用シフトミラー群をさらに有し、
前記投射部は、水平垂直に格子状に配された視差画像からなる投影像を投射し、
前記投射用シフトミラー群は、
(1)前記投影用ミラー群の垂直方向の段数と等しい数の投射用シフトミラーを垂直方向に連なって配置され、
(2)前記各段の投射用シフトミラーは、前記水平方向にそれぞれ異なった座標に連なって配置された前記投影用ミラーに対し、前記投射部からの前記各視差画像をそれぞれ反射させる
ことを特徴とする請求項2記載の投射型立体表示装置。
A projection shift mirror group between the projection unit and the projection mirror group;
The projection unit projects a projection image composed of parallax images arranged horizontally and vertically in a grid pattern,
The projection shift mirror group includes:
(1) A number of projection shift mirrors equal in number to the vertical direction of the projection mirror group are arranged in a vertical direction,
(2) The projection shift mirror at each stage reflects the parallax images from the projection unit to the projection mirrors arranged in series with different coordinates in the horizontal direction. The projection type stereoscopic display device according to claim 2.
前記指向性スクリーンは、垂直方向の拡散性が水平方向の拡散性より高い
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein the directional screen has higher diffusivity in the vertical direction than in the horizontal direction.
前記指向性スクリーンが、垂直面に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein the directional screen is disposed on a vertical plane.
前記指向性スクリーンが、水平面に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein the directional screen is disposed on a horizontal plane.
前記指向性スクリーンが、投影角度と略直角となる角度に配置されている
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein the directional screen is disposed at an angle substantially perpendicular to a projection angle.
前記指向性スクリーンが、曲面である
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein the directional screen is a curved surface.
前記指向性スクリーンが、回転可能である
こと特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein the directional screen is rotatable.
前記指向性スクリーンが、前記指向性スクリーンの法線を回転軸として回転可能である
ことを特徴とする請求項7記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 7, wherein the directional screen is rotatable about a normal line of the directional screen as a rotation axis.
(1)前記投影用ミラーと前記投射用シフトミラーの相対位置が固定され、
(2)前記投影用ミラーと前記投射用シフトミラーとが、前記指向性スクリーンの中心を通る垂直軸を回転軸として回転可能であり、
(3)前記投影用ミラーが、前記投射用シフトミラーの2倍の回転速度で前記回転軸を中心として回転する
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
(1) The relative position of the projection mirror and the projection shift mirror is fixed,
(2) The projection mirror and the projection shift mirror are rotatable about a vertical axis passing through the center of the directional screen as a rotation axis,
(3) The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein the projection mirror rotates about the rotation axis at a rotational speed twice that of the projection shift mirror.
前記投影用ミラーの枚数がnである
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein the number of projection mirrors is n 2 .
前記一つの投影用ミラー群に投影する投射部を複数有する
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, further comprising a plurality of projection units that project onto the one projection mirror group.
前記一つの投影用シフトミラー群を共通に使用し投影する投射部を複数有する
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein the projection type stereoscopic display device includes a plurality of projection units that commonly project and use the one projection shift mirror group.
前記指向性スクリーンが1枚であり、
前記投射部に対応する前記投影用ミラー群が複数組ある
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The directional screen is one piece,
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, wherein there are a plurality of sets of projection mirror groups corresponding to the projection unit.
投影による画像の歪みを、テスト画像を用いて投影像を修正する修正手段を有する
ことを特徴とする請求項1記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 1, further comprising a correcting unit that corrects the projected image by using a test image for distortion of the image caused by the projection.
前記各視差画像について、所定の比だけ前記投射用シフトミラーの大きさより小さく構成する
ことを特徴とする請求項6記載の投射型立体表示装置。
The projection type stereoscopic display device according to claim 6, wherein each of the parallax images is configured to be smaller than a size of the projection shift mirror by a predetermined ratio.
前記所定の比が、

x/D=k・d(c+d)・L1・2・d1

であり、xが輝度ムラの幅、Dが画像の幅、kが投影倍率、dは前記投影部の投射レンズの有効径、d1は前記投射用シフトミラー群と前記投影部までの距離、cは前記投影用ミラー群から前記指向性スクリーンまでの距離、L1は前記投影部からの投影距離である
ことを特徴とする請求項20記載の投射型立体表示装置。
The predetermined ratio is

x / D = k · d (c + d) · L1 · 2 · d1

X is the width of the uneven brightness, D is the width of the image, k is the projection magnification, d is the effective diameter of the projection lens of the projection unit, d1 is the distance between the projection shift mirror group and the projection unit, c The projection type stereoscopic display device according to claim 20, wherein is a distance from the projection mirror group to the directional screen, and L1 is a projection distance from the projection unit.
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