JP2019061058A - Stereoscopic display device, stereoscopic display method, and stereoscopic display program - Google Patents

Stereoscopic display device, stereoscopic display method, and stereoscopic display program Download PDF

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Abstract

To provide a stereoscopic display device, a stereoscopic display method, and a stereoscopic display program that allow viewers to observe with naked eye and do not generate aberration.SOLUTION: A stereoscopic display device includes at least an imaging optical element for forming an image on one surface side in a space on another surface side; a transmission type display capable of displaying a plurality of images for at least a right eye and a left eye displaced on the one surface side; and a plurality of light sources capable of separating so as to optically correspond to positions of left and right eyes disposed on the one surface side. Thereby, the stereoscopic display device switches and images different images for the right eye and left eye on the other surface side and generates binocular parallax.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、立体表示装置、立体表示方法、および、立体表示プログラムに関する。   The present invention relates to a stereoscopic display device, a stereoscopic display method, and a stereoscopic display program.

従来、結像光学素子を利用して、空中に被観察物の実像(実鏡映像)を結像させて、観察者が見ることができるようにした表示装置が提案されている。   Conventionally, there has been proposed a display device in which a real image (real mirror image) of an object to be observed is formed in the air by using an imaging optical element so that an observer can view.

例えば、特許文献1,2では、マイクロミラーアレイなどの結像光学素子に対して、一面側にフラットパネルディスプレイを配置して、他面側の空間に斜め状に立ち上がる平面的な空間像として結像させる表示装置が開示されている。   For example, in Patent Documents 1 and 2, a flat panel display is disposed on one surface side of an imaging optical element such as a micro mirror array, and is obtained as a planar spatial image rising obliquely in the space on the other surface side. A display for imaging is disclosed.

また、非特許文献1では、フレネルレンズ、LCD、透明液晶ディスプレイを用いて、裸眼で運動視差を提示可能な空中投影型裸眼立体ディスプレイについて開示している。   In addition, Non-Patent Document 1 discloses an aerial projection autostereoscopic display capable of presenting motion parallax with the naked eye using a Fresnel lens, an LCD, and a transparent liquid crystal display.

特開2014−126683号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2014-126863 特開2014−106354号公報JP 2014-106354 A

Nii, Hideaki, et al. “Fuwa−Vision: an auto−stereoscopic floating−image display.” SIGGRAPH Asia 2012 Emerging Technologies. ACM, 2012.Nii, Hideaki, et al. “Fuwa-Vision: an auto-stereoscopic floating-image display.” SIGGRAPH Asia 2012 Emerging Technologies. ACM, 2012.

しかしながら、特許文献1,2等の従来の結像光学素子を用いた表示装置は、一方の面側に配置されたディスプレイの平面画像を、多方面に平面的に結像させるのみであり、立体表示ではない、という問題点を有していた。   However, display devices using conventional imaging optical elements such as Patent Documents 1 and 2 only form a planar image of a display disposed on one surface side in many planes, It had the problem that it was not a display.

また、非特許文献1等の従来の立体表示装置では、視差を発生させて裸眼での立体表示が可能であるものの、大型化を図ろうとすると、フレネルレンズ等のレンズ機構の収差によって映像に歪みが生じ、シームレスな立体表示ができない、という問題点を有していた。   In addition, although conventional stereoscopic display devices such as Non-Patent Document 1 can generate parallax to enable stereoscopic display with the naked eye, when attempting to increase the size, distortion of the image is caused by the aberration of the lens mechanism such as the Fresnel lens. And there is a problem that seamless three-dimensional display can not be performed.

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、裸眼で観察でき、収差の発生しない、立体表示装置、立体表示方法、および、立体表示プログラムを提供するものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and provides a stereoscopic display, a stereoscopic display method, and a stereoscopic display program that can be observed with the naked eye and in which no aberration occurs.

このような目的を達成するため、本発明の立体表示装置は、一面側の像を他面側の空間に結像させる結像光学素子と、前記一面側において配置された、少なくとも右目用および左目用の複数の像を表示しうる透過型ディスプレイと、さらに前記一面側において配置された、左右の目の位置に光学的に対応するように離隔しうる、複数の光源と、を少なくとも備えたことにより、前記他面側において右目用および左目用に異なる像を切り替えて結像させて両眼視差を発生させることを特徴とする。   In order to achieve such an object, in the stereoscopic display device of the present invention, an imaging optical element for forming an image on one surface side in a space on the other surface side, and at least for right eye and left eye disposed on the one surface side At least a transmissive display capable of displaying a plurality of images, and a plurality of light sources disposed on the one surface side and capable of being separated so as to correspond optically to the positions of the left and right eyes. Thus, different images for the right eye and for the left eye are switched and imaged on the other surface side to generate binocular parallax.

また、本発明の立体表示装置は、上記の立体表示装置において、前記結像光学素子は、マイクロミラーアレイであることを特徴とする。   In the stereoscopic display according to the present invention, in the above-mentioned stereoscopic display, the imaging optical element is a micro mirror array.

また、本発明の立体表示装置は、上記の立体表示装置において、左右の目の位置を計測するためのモーションキャプチャ装置を更に備えたことを特徴とする。   The stereoscopic display device of the present invention is characterized in that the stereoscopic display device described above further includes a motion capture device for measuring the positions of the left and right eyes.

また、本発明の立体表示装置は、上記の立体表示装置において、前記光源の発光面は、前記他面側に結像される像が、一方の目には入射するが他方の目には入射しない程度の幅であることを特徴とする。   In the 3D display device according to the present invention, in the above 3D display device, an image formed on the other surface side of the light source may be incident on one eye but incident on the other eye. It is characterized in that it has a width that does not

また、本発明の立体表示装置は、上記の立体表示装置において、前記他面側の空間に結像可能な焦点より目の位置が離れている場合には、前記幅を狭めることを特徴とする。   Further, in the stereoscopic display device according to the present invention, in the above-mentioned stereoscopic display device, the width is narrowed when the position of the eye is separated from the focus that can be imaged in the space on the other surface side. .

また、本発明の立体表示装置は、上記の立体表示装置において、前記複数の光源は、多層構造として立体的に配置されていることを特徴とする。   Further, according to the stereoscopic display device of the present invention, in the above-described stereoscopic display device, the plurality of light sources are three-dimensionally disposed as a multilayer structure.

また、本発明の立体表示方法は、一面側の像を他面側の空間に結像させる結像光学素子と、前記一面側において配置された、複数の像を表示しうる透過型ディスプレイと、さらに前記一面側において配置された、左右の目の位置に光学的に対応するように離隔しうる、複数の光源とを備えた立体表示装置において実行される立体表示方法であって、両眼のうち一方の目の位置に光学的に対応する前記光源を点灯する場合には、前記透過型ディスプレイにおいて一方の目用の像を表示させるステップと、他方の目の位置に光学的に対応する前記光源を点灯する場合には、前記一方の目用の像と両眼視差を有する他方の目用の像を表示させるステップと、を含むことを特徴とする。   Further, according to the three-dimensional display method of the present invention, an imaging optical element for forming an image on one surface side in a space on the other surface side, a transmissive display arranged on the one surface side and capable of displaying a plurality of images. A three-dimensional display method implemented in a three-dimensional display device further comprising a plurality of light sources disposed on the one surface side and capable of being spaced apart so as to correspond optically to the positions of the left and right eyes. In the case where the light source optically corresponding to the position of one of the eyes is turned on, the step of displaying an image for one eye on the transmissive display, and the step of optically corresponding to the position of the other eye In the case where the light source is turned on, the method further comprises the step of displaying the image for one eye and the image for the other eye having binocular parallax.

また、本発明の立体表示プログラムは、一面側の像を他面側の空間に結像させる結像光学素子と、前記一面側において配置された、複数の像を表示しうる透過型ディスプレイと、さらに前記一面側において配置された、左右の目の位置に光学的に対応するように離隔しうる、複数の光源とを備えた立体表示装置に実行させるための立体表示プログラムであって、両眼のうち一方の目の位置に光学的に対応する前記光源を点灯する場合には、前記透過型ディスプレイにおいて一方の目用の像を表示させるステップと、他方の目の位置に光学的に対応する前記光源を点灯する場合には、前記一方の目用の像と両眼視差を有する他方の目用の像を表示させるステップと、を実行させることを特徴とする。   The three-dimensional display program according to the present invention comprises an imaging optical element for forming an image on one surface in a space on the other surface, and a transmissive display disposed on the one surface and capable of displaying a plurality of images. Furthermore, a stereoscopic display program for causing a stereoscopic display device provided with a plurality of light sources, which is disposed on the one surface side and can be separated to optically correspond to the positions of the left and right eyes. In the case where the light source optically corresponding to the position of one of the eyes is turned on, the step of displaying an image for one eye on the transmissive display and the position of the other eye are optically corresponded When the light source is turned on, a step of displaying an image for one eye and an image for the other eye having binocular parallax is performed.

本発明によれば、裸眼で観察でき、収差の発生しない、立体表示を行うので、大型化する場合であってもシームレスな立体表示を行うことができる、という効果を奏する。   According to the present invention, since it is possible to observe with the naked eye and generate no aberration, and stereoscopic display is performed, there is an effect that seamless stereoscopic display can be performed even when the size is enlarged.

図1は、本願発明者らにより本発明の一実施形態として考案された構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a view showing an example of a configuration devised by the present inventors as an embodiment of the present invention. 図2は、本実施の形態が適用される立体表示装置100の構成の一例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the stereoscopic display 100 to which the present embodiment is applied. 図3は、本実施の形態の立体表示装置100における処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing in the stereoscopic display device 100 of the present embodiment. 図4は、本実施の形態の一例として実装した実施例の外観を示す図である。FIG. 4 is a view showing the appearance of an example implemented as an example of the present embodiment. 図5は、実装したプロトタイプ2台を横に並べ、それら2台にまたがった3D映像を表示した写真を示す図である。FIG. 5 is a view showing a photograph in which two mounted prototypes are arranged side by side, and a 3D image across these two units is displayed. 図6は、本実施例の構成における実験環境を示した写真図である。FIG. 6 is a photograph showing an experimental environment in the configuration of the present embodiment. 図7は、本実施例の構成における実験環境を上から見た模式図である。FIG. 7 is a schematic view from above of the experimental environment in the configuration of the present embodiment. 図8は、本実施例の構成における実験結果を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing experimental results in the configuration of the present embodiment.

以下に、本発明の本実施の形態にかかる立体表示装置、立体表示方法、および、立体表示プログラム、並びに、記録媒体の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。たとえば、以下の実施の形態においては、結像光学素子としてマイクロミラーアレイを用いた例を説明する場合があるが、本発明はこれに限られず、空中結像する光学素子であれば、その他の光学素子を用いてもよいものである。一例として、ハーフミラーと再帰性反射材を利用した、再帰性投影技術やAIRR等を用いてもよいものである(たとえば、AIRRについて、Hirotsugu Yamamoto,Shiro Suyama “Aerial imaging by retro−reflection (AIRR)” SID 2013 DIGEST 895,https://www.researchgate.net/publication/264687832_Aerial_imaging_by_retro−reflection_AIRR等を参照。たとえば、再帰性投影技術について、「触れる多視点裸眼立体ディスプレイ「RePro3D」を開発―実空間に投影されたキャラクターと触れ合える立体ディスプレイ―」平成22年10月12日,http://www.jst.go.jp/pr/announce/20101012/index.html等を参照)。   Hereinafter, embodiments of a stereoscopic display device, a stereoscopic display method, a stereoscopic display program, and a recording medium according to the present embodiment of the present invention will be described in detail based on the drawings. The present invention is not limited by the embodiment. For example, in the following embodiment, although an example using a micro mirror array as an imaging optical element may be described, the present invention is not limited to this, and any other optical element that forms an image in the air may be used. An optical element may be used. As an example, it is also possible to use a recursive projection technique or AIRR or the like using a half mirror and a retroreflecting material (for example, for AIRR, Hirotsugu Yamamoto, Shiro Suyama “Aerial imaging by retro-reflection (AIRR) ”See SID 2013 DIGEST 895, https://www.researchgate.net/publication/264687832_Aerial_imaging_by_retro-reflection_AIRR etc. For example, for recursive projection technology,“ Develop a multi-view autostereoscopic display “RePro3D that touches” —projected in real space Three-dimensional display that can be touched with the October 12, 2002, see http://www.jst.go.jp/pr/announce/20101012/index.html etc.).

以下、まず、本発明の実施形態が考案された背景と概要について説明し、その後、本実施の形態の構成および処理等について詳細に説明する。   Hereinafter, first, the background and outline of the embodiment of the present invention will be described, and then the configuration, processing, and the like of the present embodiment will be described in detail.

[本実施形態の背景と概要]
SFなどの世界では、ビルの壁面や店頭のショーウィンドウから大きな立体映像が現実空間に投影され、利用者がその立体映像に直接手で触れてインタラクションする世界が度々描かれてきた。近年、数多く存在する立体ディスプレイの研究により、立体ディスプレイが映画やゲームへ導入されていく一方で、ショーケースやビルの壁面への導入は少なく、これに対する一般的な手法はまだ確立されていなかった。店頭のショーケースやビルの壁面のような公共空間への導入には、大型立体ディスプレイであることに加えて、裸眼立体視できることや、設計や構築を容易にすることによるコスト軽減などが実現されることが望ましい。
[Background and Summary of this Embodiment]
In the world such as science fiction, large 3D images are projected onto a real space from the wall of a building or a shop's show window, and a world where users interact with the 3D images directly by hand is often depicted. In recent years, while studies on a large number of existing three-dimensional displays have introduced three-dimensional displays to movies and games, few have been introduced to the walls of showcases and buildings, and a general approach has not been established yet . In addition to being a large three-dimensional display, introduction to public spaces such as store showcases and building walls can realize autostereoscopic viewing and cost reduction by facilitating design and construction. Is desirable.

ここで、実際に現在店頭のショーケースやビルの壁面へと導入されている2Dディスプレイであるデジタルサイネージを考えると、1台の大型ディスプレイを店頭や壁面へと設置しているのではなく、大量生産された小型ディスプレイを複数台タイリングすることによって、1台の大型ディスプレイとして構築し使用している場合も多い。これは他の用途でも使用可能な大量生産された小型ディスプレイを使用することによってコストを削減しているだけでなく、運搬のしやすさによる設置コストの削減、目的や設置場所に応じてタイリングするディスプレイの数を変更するだけで形やサイズを変更できる設計及び実装の容易性などのメリットが存在するからである。   Here, considering digital signage, which is a 2D display that is actually introduced to the display wall of a storefront or a showcase, it is not a single large display installed on the storefront or the wall, but a large amount By tiling multiple small displays produced, it is often constructed and used as one large display. This not only reduces costs by using mass produced small displays that can also be used in other applications, but also eases transportation to reduce installation costs, and tiling according to purpose and location There are merits such as design and ease of implementation that can be changed in shape and size simply by changing the number of displays.

そこで、本願発明者らは、このデジタルサイネージの設計手法を、空中投影型裸眼立体ディスプレイに適用して、拡張性を有する空中投影型裸眼立体ディスプレイを実現することを鋭意検討した。本願発明者らは、鋭意検討の結果、拡張性を有する空中投影型裸眼立体ディスプレイの設計及び実装等の本願発明にかかる実施形態を考案するに至った。   Therefore, the inventors of the present application have keenly studied to realize an airborne projection type autostereoscopic display having extensibility by applying this digital signage design method to the air projection type autostereoscopic display. As a result of intensive studies, the inventors of the present invention came to devise an embodiment according to the present invention such as design and implementation of an airborne projection type autostereoscopic display having extensibility.

ここで、これまでの従来の空中投影型裸眼3Dディスプレイについて説明する。従来、利用者と立体映像が直接インタラクションすることに焦点を当てた裸眼立体ディスプレイの研究は多く存在する。たとえば、掛谷らは、LCD,フレネルレンズ,偏光フィルタを用いて空中へ裸眼立体映像を投影することに成功している([1]:Kakeya, Hideki. “P−65: FLOATS V: Real−Image−Based Autostereoscopic Display with TFT−LC Filter.” SID Symposium Digest of Technical Papers. Vol. 35. No. 1. Blackwell Publishing Ltd, 2004.)。   Here, the conventional aerial projection type naked-eye 3D display will be described. Conventionally, there are many studies of autostereoscopic displays focusing on direct interaction between the user and the stereoscopic image. For example, Kaketani et al. Succeeded in projecting an autostereoscopic image into the air using an LCD, a Fresnel lens, and a polarizing filter ([1]: Kakeya, Hideki. “P-65: FLOATS V: Real- Image-Based Autostereoscopic Display with TFT-LC Filter. "SID Symposium Digest of Technical Papers. Vol. 35. No. 1. Blackwell Publishing Ltd, 2004.).

また、2010年には、吉田らによって、利用者の手で3D映像を直接インタラクションすることを目的としたRePro3Dが開発されている([2]:Yoshida, Takumi, et al. “RePro3D: Full−parallax 3D display with haptic feedback using retro−reflective projection technology.” VR Innovation (ISVRI), 2011 IEEE International Symposium on. IEEE, 2011.)。これは再帰性投影技術を応用することで、実空間中へ重畳表示可能な裸眼立体映像を生成するシステムであり、同時に触覚提示も行う視触覚ディスプレイである。   Furthermore, in 2010, RePro3D was developed by Yoshida et al. For the purpose of direct interaction of 3D images with the user's hand ([2]: Yoshida, Takumi, et al. “RePro3D: Full- parallel 3D display with haptic feedback using retro-reflective projection technology. "VR Innovation (ISVRI), 2011 IEEE International Symposium on. IEEE, 2011.). This is a system that generates an autostereoscopic image that can be superimposed and displayed in real space by applying a recursive projection technique, and is a visual tactile display that also performs tactile presentation at the same time.

また、2011年に、吉田らは、マルチプロジェクタとすり鉢状のスクリーンを用いて、テーブル中央に全周囲から観察可能な裸眼3D 映像を空中投影するfVisiOnを開発している([3]:Yoshida, Shunsuke. “fVisiOn: Glasses−free tabletop 3−d display−its design concept and prototype.” Digital Holography and Three−Dimensional Imaging. Optical Society of America, 2011.)。   Also, in 2011, Yoshida et al. Developed fVisiOn, which uses a multi-projector and a mortar-like screen to aerially project an naked-eye 3D image that can be observed from the entire periphery at the center of the table ([3]: Yoshida, Shunsuke. “FVisiOn: Glasses-free tabletop 3-d display-its design concept and prototype.” Digital Holography and Three-Dimensional Imaging. Optical Society of America, 2011.).

さらに、2012年には、新居らが、フレネルレンズ,LCD,透明液晶ディスプレイを用いて、解像度を低下させずに運動視差を提示可能な空中投影型裸眼立体ディスプレイFuwa−Visionを提案した([4]:Nii, Hideaki, et al. “Fuwa−Vision: an auto−stereoscopic floating−image display.” SIGGRAPH Asia 2012 Emerging Technologies. ACM, 2012.)。   Furthermore, in 2012, newcomers and others proposed an aerial projection autostereoscopic display Fuwa-Vision capable of presenting motion parallax without lowering the resolution using a Fresnel lens, an LCD, and a transparent liquid crystal display ([4 ]: Nii, Hideaki, et al. “Fuwa-Vision: an auto-stereoscopic floating-image display.” SIGGRAPH Asia 2012 Emerging Technologies. ACM, 2012.).

また、大型化のためのタイリング3Dディスプレイとしては、1992年にCAVEを開発した1人であるDefantiが、複数台の立体ディスプレイを接続することによって1台で表示できる大きさを超えた大きな映像を表示することのできる、拡張性を有する立体ディスプレイを開発した([5]:DeFanti, Thomas A., et al. “The future of the CAVE.” Central European Journal of Engineering 1.1 (2011): 16−37.).これは市販のシャッターグラス方式の立体ディスプレイもしくは、レンチキュラー方式の裸眼立体ディスプレイを複数並べたものである。   In addition, as a tiling 3D display for enlargement, a large image beyond the size that one Defanti, who developed CAVE in 1992, can display a single display by connecting multiple stereoscopic displays Has developed an extensible 3D display that can display ([5]: DeFanti, Thomas A., et al. “The future of the CAVE.” Central European Journal of Engineering 1.1 (2011): 16-37.). This is an array of a plurality of commercially available shutter glass type stereoscopic displays or a plurality of lenticular type autostereoscopic displays.

さらに、2014年には、上田らによって、HaptoMIRAGEが開発された([6]:Ueda, Yuta, et al. “HaptoMIRAGE: mid−air autostereoscopic display for seamless interaction with mixed reality environments.” ACM SIGGRAPH 2014 Posters. ACM, 2014.)。これは裸眼立体映像を空中に表示するモジュールを3台繋げることで複数人対応でき、広視野角を実現している。2014年に高木らは裸眼立体ディスプレイモジュールを複数台組み合わせることで1台では表示することのできない大きなサイズの裸眼立体映像を空中へ投影することに成功している([7]:Takaki, Yasuhiro, Masayuki Tokoro, and Kenji Hirabayashi. “Tiled large−screen three−dimensional display consisting of frameless multi−view display modules.” Optics express 22.6 (2014): 6210−6221.)。   Furthermore, HaptoMIRAGE was developed by Ueda et al. In 2014 ([6]: Ueda, Yuta, et al. “HaptoMIRAGE: mid-air autostereoscopic display for seamless interaction with mixed reality environments.” ACM SIGGRAPH 2014 Posters. ACM, 2014.). This can be handled by multiple people by connecting three modules that display an autostereoscopic image in the air, achieving a wide viewing angle. In 2014, Takagi et al. Succeeded in projecting an autostereoscopic image of a large size which can not be displayed on one by combining a plurality of autostereoscopic display modules into the air ([7]: Takaki, Yasuhiro, Masayuki Tokoro, and Kenji Hirabayashi. "Tiled large-screen three-dimensional display consistent of frameless multi-view display modules." Optics express 22.6 (2014): 6210-6221.).

このように、従来さまざまな立体ディスプレイが開発されているものの、従来のいずれの技術も、上述したような大型化のための拡張性を有する空中投影型裸眼立体ディスプレイを実現できていない、という問題があった。   As described above, although various three-dimensional displays have been developed, none of the conventional techniques have been able to realize an aerial projection autostereoscopic three-dimensional display having the extensibility for enlargement as described above. was there.

すなわち、本願発明者らは、鋭意検討の結果、上記で提案した拡張性を有する空中投影型裸眼立体ディスプレイを実現するためには、いくつかの要件が存在することを想到した。1.まず、公共空間で広告表示などに使用するためには、観察者にとって使用障壁の低い仕組みが望ましい。つまり、特殊なメガネをかけなくても観察できる、裸眼立体ディスプレイが望まれる。2.次に、利用者が表示された3Dオブジェクトと手で直接インタラクションするためには、利用者の手と3D映像の間に視覚的な違和感が少ないことが望ましい。多くの裸眼立体ディスプレイでは、両眼視差及び輻輳を実現しているが、水晶体の調整を実現している研究は少ない。3.しかし、利用者の手と3D映像の間の視覚的な違和感を軽減するためには水晶体の調整も考慮しなければ、3D映像と自分の手の位置関係に違和感を覚えてしまうため軽減する必要があると考えられる。   That is, as a result of intensive studies, the inventors of the present invention have considered that there are several requirements for realizing the above-proposed aerial projection autostereoscopic display with extensibility. 1. First, in order to be used for advertising display in public spaces, it is desirable for the observer to use a system with a low barrier. That is, an autostereoscopic display that can be observed without wearing special glasses is desired. 2. Next, in order for the user to directly interact with the displayed 3D object by hand, it is desirable that there is less visual discomfort between the user's hand and the 3D image. Although many autostereoscopic displays provide binocular parallax and convergence, there are few studies that achieve lens adjustment. 3. However, in order to reduce visual discomfort between the user's hand and the 3D image, it is necessary to reduce the positional relationship between the 3D image and one's hand if the lens adjustment is not taken into consideration. It is thought that there is.

4.次に,モジュールとして拡張性を有するためには複数台のモジュールにまたがる映像がシームレスに繋がることが望まれる。具体的には、4.モジュールの端まで映像が表示されていることや、5.モジュールの端の映像が歪まないことが挙げられる。さらに、モジュールをタイリングしていくということは、利用者はタイリングされていくモジュールを斜めから見ることになる。6.つまり、モジュールの広い視野角も要件として含まれる。   4. Next, in order to have extensibility as a module, it is desirable that images across multiple modules be connected seamlessly. Specifically, The image is displayed up to the end of the module, or 5. The image at the end of the module is not distorted. Furthermore, tiling modules means that the user sees the modules being tiled at an angle. 6. That is, a wide viewing angle of the module is also included as a requirement.

7.最後に、複数台をタイリングすることにより1台の大きなディスプレイとして使用するためには、1台では表示することが難しい大きなサイズの映像を表示することを要件として含める。これらの要件をまとめると以下となる。
1. 裸眼立体ディスプレイであること
2. 立体映像の輻輳と調整に違和感が生じないこと
3. 利用者の手が届く位置へ映像を表示できること
4. モジュールの端まで映像が表示されること
5. モジュールの端で映像が歪まないこと
6. 斜めからも見える広い視野角を有していること
7. 1台では表示することが難しい大きなサイズの映像を表示可能であること
7. Finally, in order to use as one large display by tiling a plurality of apparatuses, it is included as a requirement to display an image of a large size which is difficult to display in one. The following is a summary of these requirements.
1. Being an autostereoscopic display There is no sense of discomfort in convergence and adjustment of stereoscopic video. Being able to display an image to a position where the user can reach The image is displayed up to the end of the module No distortion of the image at the end of the module Having a wide viewing angle that can be viewed obliquely Being able to display large size video that is difficult to display with one

既存研究において,Fuwa−Vision[3]やHaptoMIRAGE[6]は、上記要素1,2まで実現できていた。Defantiらの研究[5]では、要素1,5,6,7まで実現していた。高木らの研究[7]では、要素1,2,4,7まで実現していた。要素4,5,6に関しては、タイリングする位置毎にモジュールの設計を変更しているため、同一の設計のモジュールでは実現できていなかった。そこで、本願発明者らは、鋭意検討を行い、上記の要素すべてを満たす実施形態としてシステムを設計・実装するに至った。   In the existing research, Fuwa-Vision [3] and HaptoMIRAGE [6] have been realized up to elements 1 and 2 above. In the study of Defanti et al. [5], elements 1, 5, 6 and 7 were realized. Takagi et al.'S study [7] realized elements 1, 2, 4 and 7. With regard to the elements 4, 5 and 6, the design of the module is changed for each tiling position, so that the module of the same design could not be realized. Therefore, the inventors of the present application conducted earnest studies and came to design and implement a system as an embodiment satisfying all the above-mentioned elements.

この実現のための大きな課題は、要素3と要素5,6,7との両立であった。要素1,2は多くの研究でレンズを使用することにより達成可能であることが示されていた。しかしながら、レンズを使用すれば光学的な収差が発生してしまう。主な収差の強さは入射光の角度及び有効口径の大きさに大きく依存することが知られており、大型化のため拡張可能なシステムを構築しようとして、拡張構成単位のモジュールの端まで映像を表示するとなると、レンズの有効口径が大きくなり必然的に収差が発生する。また、モジュールの広い視野角を実現するということは入射光の角度が大きくなることを意味し、さらに利用者はモジュールの光軸上には存在しないことを指す。   A major issue for this realization was the coexistence of element 3 and elements 5, 6 and 7. Elements 1 and 2 have been shown in many studies to be achievable using lenses. However, the use of a lens causes optical aberrations. It is known that the strength of the main aberration largely depends on the angle of incident light and the size of the effective aperture, and in order to construct an expandable system for enlargement, the image up to the end of the module of the extended building unit When the lens size is displayed, the effective aperture of the lens increases and aberrations inevitably occur. Also, realizing a wide viewing angle of the module means that the angle of incident light becomes large, and further, the user does not exist on the optical axis of the module.

つまり、要素1,2を実現しようとレンズを使用すると、要素4,6によって強い収差が発生する。このとき収差は複数発生するため、利用者の動的に変化する視点位置に応じてこれらをリアルタイムで歪みを補正することは非常に困難となる。そのため、映像がゆがみ要件5を満たすことが難しくなる。   That is, if the lens is used to realize the elements 1 and 2, the elements 4 and 6 cause strong aberrations. At this time, since a plurality of aberrations occur, it is very difficult to correct distortion in real time according to the user's dynamically changing viewpoint position. Therefore, it becomes difficult for the video to meet the distortion requirement 5.

ここで、上述した従来の既存研究において、レンズが担っていた機能は、ディスプレイの実像を空中に投影する機能と、ディスプレイから放射された光を利用者の単眼のみに届くように制御する機能との2つである。この機能を代替するため、本願発明者らは、ディスプレイの実像を空中に投影する機能を有している光学素子として、近年のMEMS技術によって量産が可能となったマイクロミラーアレイを一実施形態として用いることに想到した。   Here, in the conventional research described above, the function of the lens is to project the real image of the display into the air and to control the light emitted from the display to reach only a single eye of the user. Two. In order to replace this function, the inventors of the present invention have as an embodiment a micro mirror array which can be mass-produced by the recent MEMS technology as an optical element having a function of projecting a real image of a display into the air. I thought about using it.

マイクロミラーアレイは、レンズではなくミラーによって構成されるため、収差が発生しないという大きなメリットがある。本願発明者らは、鋭意検討の結果、一実施の形態として、このマイクロミラーアレイを用いることで、ディスプレイの実像を生成するだけでなく、ディスプレイから放射される光線を利用者の単眼のみに届くように制御できる構成を考案するに至った。ここで、図1は、本願発明者らにより本発明の一実施形態として考案された構成の一例を示す図である。   The micro mirror array is composed of mirrors rather than lenses, and thus has the great advantage that no aberration occurs. As a result of intensive studies, the inventors of the present invention use the micro mirror array as one embodiment to not only produce a real image of the display but also to allow the light emitted from the display to reach only the user's monocular It came to devise the composition which can be controlled. Here, FIG. 1 is a view showing an example of a configuration devised by the present inventors as an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本実施形態のシステム構成は、モーショントラッキングを行うモーションキャプチャ装置112、マイクロミラーアレイ111、透明液晶ディスプレイ等の透過型ディスプレイ114、光源116から構成される。マイクロミラーアレイ111は、ある空間的な点から放射された光を、線対称である空間点へと結像する機能を有する光学素子である。すなわち、マイクロミラーアレイ111は、透過型ディスプレイ114および光源116の実像が、図1の3Dオブジェクトのように、それぞれ空中の位置に結像される。このとき、光源116から生じる光が微小領域であった場合は、光源116からの放射光が透過型ディスプレイ114を通過して線対称である点に収束するため、利用者の目がその光線上に存在すれば透過型液晶ディスプレイ114で表示されている映像が見えるが、利用者の目がその光線上に存在しない場合は透過型ディスプレイで表示されている映像を見ることはできない。   As shown in FIG. 1, the system configuration of the present embodiment includes a motion capture device 112 performing motion tracking, a micro mirror array 111, a transmissive display 114 such as a transparent liquid crystal display, and a light source 116. The micro mirror array 111 is an optical element having a function of imaging light emitted from a certain spatial point to a spatially symmetric spatial point. That is, in the micro mirror array 111, real images of the transmissive display 114 and the light source 116 are imaged at positions in the air like the 3D object of FIG. At this time, if the light generated from the light source 116 is a minute area, the emitted light from the light source 116 passes through the transmissive display 114 and converges to a point that is axisymmetric. If the image is displayed on the transmissive liquid crystal display 114, the image displayed on the transmissive display can not be viewed if the user's eyes do not exist on the light beam.

ここで、光源116からマイクロミラーアレイ111に対して線対称となる、光線上の焦点に左右の目が位置するように、利用者の頭部を固定する器具を用いてもよい。本実施の形態では、一例として、モーションキャプチャ装置112を用いて、利用者の両眼の位置を取得し、その利用者の右目の位置に応じて光源の照射領域を計算・照射し、透過型ディスプレイ114で右目用の映像を表示する。その結果、透過型ディスプレイ114によって表示された右目用映像が空中結像し利用者の右目のみに入射することとなる。その後同様にして、左目の位置に合わせた光源116の照射領域を計算・照射し、透過型ディスプレイ114で左目用の映像を表示することで、空中結像した左目用映像が利用者の左目のみに入射する。たとえば、光源116の発光面は、図1に示すように、結像される像が、一方の目には入射するが他方の目には入射しない程度の幅を有してもよい。本実施の形態では、これらを高速で切替て表示することにより、両眼視差を生成し空中映像の裸眼立体視を実現する。   Here, a device may be used to fix the head of the user such that the left and right eyes are positioned at the focal point on the light beam, which is axisymmetric to the micro mirror array 111 from the light source 116. In this embodiment, as an example, the motion capture device 112 is used to acquire the position of the user's eyes and calculate and irradiate the irradiation area of the light source according to the position of the user's right eye. The display 114 displays an image for the right eye. As a result, the right-eye image displayed by the transmissive display 114 is imaged in the air and is incident only on the user's right eye. Thereafter, similarly, the irradiation area of the light source 116 adjusted to the position of the left eye is calculated and irradiated, and the image for the left eye is displayed on the transmissive display 114, so that the left eye image imaged in the air is only for the user's left eye. Incident to For example, as shown in FIG. 1, the light emitting surface of the light source 116 may have a width such that the image to be formed is incident on one eye but not the other. In the present embodiment, by switching and displaying these at high speed, binocular parallax is generated to realize autostereoscopic viewing of an aerial image.

このように、本実施の形態では、映像の空中結像のためにミラーを使用しているため、モジュール端の映像に収差が発生せずモジュール間の映像がシームレスにつながる、という効果がある。これにより、収差のない裸眼立体ディスプレイをシームレスにつなげて拡張することができるので、例えば、公共空間等における利用障壁を軽減し、空中投影型によって利用者とバーチャル物体の直接的なインタラクションを可能にし、デジタルサイネージの設計手法である拡張性によって導入コストを軽減することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, since a mirror is used for aerial imaging of an image, there is an effect that aberration does not occur in an image at a module end, and images between modules are seamlessly connected. This makes it possible to seamlessly connect and expand an aberration-free autostereoscopic display, for example, to reduce use barriers in public space etc., and allow direct interaction between a user and a virtual object by aerial projection. The extensibility, which is a digital signage design method, makes it possible to reduce the introduction cost.

なお、上記の本発明の実施の形態の概要においては、利用者が一人であることを前提として説明を行ったが、これに限られず、複数のn人の利用者の左右の目の位置に対応するように、光源116をn×2回切り替えてもよい。また、図1を用いた説明では、光源116がパネル状の面的な光源であるように図示したが、これに限られず、光源を立体的に配置してもよい。たとえば、透過型の平面光源を多層に積層して立体構造としてもよい。このように配置することで、利用者の顔がマイクロミラーアレイに対して正対しておらず、斜め方向から観察する場合であっても、傾いた左右の目に対して線対称に位置する、対応する光源を点灯させて裸眼立体表示を行うことが可能となる。なお、光源の配置には限度があるので、必ずしも光源から線対称の位置に利用者の視点があるとは限らない。そのような場合には、光源の発光面の幅を狭めることによって、両目に入射されることを防いでもよい。   In the outline of the embodiment of the present invention described above, the explanation is given on the premise that the user is one person, but the present invention is not limited to this, and the positions of the left and right eyes of a plurality of n users The light source 116 may be switched n × 2 times to correspond. Further, although the light source 116 is illustrated to be a panel-like planar light source in the description using FIG. 1, the present invention is not limited to this, and the light sources may be three-dimensionally arranged. For example, a transmissive planar light source may be stacked in multiple layers to form a three-dimensional structure. By arranging in this way, even if the user's face is not directly facing the micro mirror array, and is observed from an oblique direction, it is located in line symmetry with respect to the left and right eyes that are inclined. It is possible to turn on the corresponding light source to perform autostereoscopic display. In addition, since there is a limit in the arrangement of the light source, the viewpoint of the user is not necessarily located at a line symmetrical position from the light source. In such a case, it may be possible to prevent both eyes from being incident by narrowing the width of the light emitting surface of the light source.

[本実施の形態の構成]
つづいて、本発明にかかる一実施形態の構成について以下に説明する。まず、本実施の形態の立体表示装置100等の構成について説明する。図2は、本実施の形態が適用される立体表示装置100の構成の一例を示すブロック図であり、該構成のうち本実施の形態に関係する部分を中心に概念的に示している。
[Configuration of the present embodiment]
Subsequently, the configuration of an embodiment according to the present invention will be described below. First, the configuration of the stereoscopic display device 100 and the like of the present embodiment will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the stereoscopic display 100 to which the present embodiment is applied, and conceptually shows mainly the part related to the present embodiment in the configuration.

図2において、立体表示装置100は、概略的に、立体表示装置100の全体を統括的に制御するCPU等の制御部102、モーションキャプチャ装置112や透過型ディスプレイ114や光源116に接続される入出力制御インターフェース部108、および、各種のデータベースやテーブルなどを格納する記憶部106を備えて構成されており、これら各部は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。   In FIG. 2, the stereoscopic display device 100 is schematically connected to a control unit 102 such as a CPU that generally controls the entire stereoscopic display device 100, a motion capture device 112, a transmissive display 114, and a light source 116. An output control interface unit 108 and a storage unit 106 for storing various databases, tables, and the like are provided. These units are communicably connected via an arbitrary communication path.

記憶部106に格納される各種のデータベースやテーブル(例えば、3Dオブジェクトファイル106a等)は、SRAM(Static Random Access Memory)等を用いて構成される小容量高速メモリ(例えば、キャッシュメモリ)等や、HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)等の固定ディスク装置等のストレージ手段であり、各種処理に用いる各種のプログラムやテーブルやファイルやデータベース等を格納する。   Various types of databases and tables (for example, 3D object file 106 a and the like) stored in the storage unit 106 are configured with a small-capacity high-speed memory (for example, cache memory) using a static random access memory (SRAM) or the like. A storage unit such as a fixed disk drive such as a hard disk drive (HDD) or a solid state drive (SSD) stores various programs, tables, files, databases, etc. used for various processes.

このうち、3Dオブジェクトファイル106aは、少なくとも両眼視差を有する左右の目用の像データ(3Dオブジェクトデータ等)を記憶する価格記憶手段である。例えば、3Dオブジェクトファイル106aは、左右の目用の一対の映像データを記憶してもよく、どのような視線方向からも表示可能な3Dオブジェクトデータを記憶してもよい。なお、3Dオブジェクトファイル106aに記憶されるデータは、インターネット等のネットワークを通じて、適時にダウンロードしたデータであってもよい。   Among these, the 3D object file 106 a is a price storage unit that stores image data (3D object data and the like) for the left and right eyes having at least binocular parallax. For example, the 3D object file 106a may store a pair of image data for the left and right eyes, and may store 3D object data that can be displayed from any viewing direction. The data stored in the 3D object file 106a may be data downloaded in a timely manner through a network such as the Internet.

このほか、記憶部106は、利用者の目の位置と光学的に対応する、例えばマイクロミラーアレイ111を介して線対称となる位置の、光源116を対応付けたテーブル等を記憶してもよいものである。   In addition, the storage unit 106 may store, for example, a table or the like associated with the light source 116 at a position that is in line symmetry with the position of the user's eyes, for example, the micromirror array 111. It is a thing.

また、図2において、入出力制御インターフェース部108は、モーションキャプチャ装置112や透過型ディスプレイ114や光源116等の制御を行う。   Further, in FIG. 2, the input / output control interface unit 108 controls the motion capture device 112, the transmissive display 114, the light source 116 and the like.

モーションキャプチャ装置112は、利用者の顔や目の位置をトラッキングする動作認識手段である。例えば、モーションキャプチャ装置112は、カメラ等を用いた、公知の顔認識技術や、公知の視点位置認識技術等を用いて利用者の目の位置を検出してもよい。モーションないしジェスチャーは、物理空間における利用者の位置および動きから得ることができ、目や顔の動き、または静止姿勢というような、動的または静的な、任意の利用者の動きを含むことができる。本実施の形態の一例として、モーションキャプチャ装置112において、カメラのようなキャプチャ・デバイスが、ユーザ画像データを取り込み、このユーザ画像データから、利用者のモーションやジェスチャー(1つまたは複数)を認識してもよい。より具体的には、モーションキャプチャ装置112は、コンピュータ環境を使用して、利用者の三次元物理空間において利用者によって行われた顔や目のモーションを認識および分析し、解釈した利用者の動作データや属性データ等または解析前ローデータを、立体表示装置100の制御部102に送信してもよい。   The motion capture device 112 is motion recognition means for tracking the position of the user's face or eye. For example, the motion capture device 112 may detect the position of the user's eyes using a known face recognition technology using a camera or the like, a known viewpoint position recognition technology, or the like. Motions or gestures can be derived from the user's position and motion in physical space, including any dynamic or static user motion, such as eye or face motion, or a static pose. it can. As an example of the present embodiment, in the motion capture device 112, a capture device such as a camera captures user image data, and recognizes the motion or gesture (one or more) of the user from the user image data. May be More specifically, the motion capture device 112 uses the computer environment to recognize, analyze, and interpret the motion of the face or eye performed by the user in the user's three-dimensional physical space, and the user's action Data, attribute data or the like or raw data before analysis may be transmitted to the control unit 102 of the stereoscopic display device 100.

公知の顔認識手段や視点位置認識手段の一例として、マイクロソフト社製Xbox One用モーションセンサのKinectセンサを用いてもよい。Kinect技術によれば、全身骨格のスケルトン動作データや、顔の位置データを得ることができる。なお、公知のモーションセンサでは、センサ内臓の制御手段を用いて人物の動きや属性が解析されるか、あるいは、接続されたコンピュータの制御手段にて人物の動きや属性が解析されるが、本実施の形態はいずれであってもよく、例えば、これら解析機能を、立体表示装置100の制御手段(視点位置計測部102a等)により実現してもよく、モーションキャプチャ装置112内部の制御手段により実現してもよく、あるいは両者の制御手段により分担して解析機能を実現してもよい。   As an example of known face recognition means and viewpoint position recognition means, a Kinect sensor of a motion sensor for Xbox One manufactured by Microsoft Corporation may be used. According to the Kinect technology, it is possible to obtain skeleton motion data of a whole body skeleton and position data of a face. In the known motion sensor, the movement and the attribute of the person are analyzed by using the control means built in the sensor, or the movement and the attribute of the person are analyzed by the control means of the connected computer. Any of the embodiments may be used. For example, these analysis functions may be realized by the control means (the viewpoint position measurement unit 102 a or the like) of the stereoscopic display device 100, and realized by the control means in the motion capture device 112. The analysis function may be realized by sharing both control means.

また、透過型ディスプレイ114は、透過される光を変調することにより表示可能な表示手段であって、例えば、透過型液晶ディスプレイ、透明液晶ディスプレイ、液晶パネル、透過型LCD(transparent liquid crystal display)等である。なお、本実施の形態において、一人あるいは複数人のそれぞれの目に向けて像を切り替えるために、応答時間が短く、駆動周波数、フレームレートの高いディスプレイが望ましい。たとえば、480Hzのディスプレイを用いれば、一人当たりに120Hzを割り当てて、最大4人で裸眼立体表示を実現することができる。   In addition, the transmissive display 114 is a display means capable of performing display by modulating transmitted light, and for example, a transmissive liquid crystal display, a transparent liquid crystal display, a liquid crystal panel, a transmissive liquid crystal display (LCD), etc. It is. In the present embodiment, in order to switch the image to the eyes of one or more persons, a display having a short response time and a high driving frequency and a high frame rate is desirable. For example, if a display of 480 Hz is used, 120 Hz can be allocated per person, and autostereoscopic display can be realized by up to 4 people.

また、光源116は、左右の目の位置に光学的に対応するように離隔しうる、複数の光源である。たとえば、利用者が一人の場合は、少なくとも2つの点光源である。その際は、マイクロミラーアレイ111に対して、2つの点光源から線対称の位置に、利用者の両目を位置付けるため頭部の固定器具等が望ましい。ここで、光源116は、有機ELパネル等の面光源でもよく、その場合、利用者は、上下左右に移動できる平面的な自由度を得ることができる。さらに、光源116は、光源LED等を立体アレイとなるよう配置してもよく、その場合、利用者は、上下左右の平面的な自由度に加え、前後方向へも移動できる三次元方向の自由度や、顔を傾ける回転の自由度を得ることができる。   Also, the light sources 116 are a plurality of light sources that can be spaced to correspond optically to the positions of the left and right eyes. For example, when there is only one user, there are at least two point light sources. In that case, a head fixing device or the like is desirable in order to position the user's eyes at positions symmetrical with respect to the micro mirror array 111 from two point light sources. Here, the light source 116 may be a surface light source such as an organic EL panel, and in this case, the user can obtain a planar degree of freedom in which the user can move vertically and horizontally. Furthermore, the light source 116 may be arranged such that the light source LEDs and the like are in a three-dimensional array, in which case the user can move in the front and back direction in addition to the planar freedom in the upper and lower, right and left directions. You can get the degree of freedom and the freedom to rotate the face.

また、図2において、制御部102は、OS(Operating System)等の制御プログラム、各種の処理手順等を規定したプログラム、および所要データを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラム等により、種々の処理を実行するための情報処理を行うCPU等のプロセッサである。本実施形態において、制御部102は、機能概念的に、視点位置計測部102a、透過表示制御部102b、および、光源制御部102cを備えて構成されている。   Further, in FIG. 2, the control unit 102 has a control program such as an operating system (OS), a program defining various processing procedures and the like, and an internal memory for storing required data. , And a processor such as a CPU that performs information processing to execute various processing. In the present embodiment, the control unit 102 functionally and conceptually includes a viewpoint position measurement unit 102 a, a transmissive display control unit 102 b, and a light source control unit 102 c.

このうち、視点位置計測部102aは、利用者の左右の目の位置を計測ないし推定する視点位置計測手段である。たとえば、視点位置計測部102aは、上述したモーションキャプチャ装置112による顔認識により顔の位置が得られた場合に、顔の位置と向きとにより、左右それぞれの目の位置を計測ないしは推定してもよい。また、視点位置計測部102aは、上述したモーションキャプチャ装置112による視点認識により、視点位置そのものが得られた場合は、それを利用者の左右の目の位置として取得してもよい。このほか、視点位置計測部102aは、カメラ等のモーションキャプチャ装置112によって、一人または複数の利用者の画像データが得られた場合には、公知の顔認識手法や公知の目認識手法を用いて、それぞれの利用者の左右の目の位置を認識してもよいものである。   Among these, the viewpoint position measurement unit 102a is viewpoint position measurement means that measures or estimates the positions of the left and right eyes of the user. For example, when the position of the face is obtained by face recognition by the motion capture device 112 described above, the viewpoint position measuring unit 102a measures or estimates the positions of the left and right eyes based on the position and the direction of the face. Good. In addition, when the viewpoint position itself is obtained by the viewpoint recognition by the motion capture device 112 described above, the viewpoint position measurement unit 102a may acquire it as the positions of the left and right eyes of the user. In addition, when the image data of one or more users is obtained by the motion capture device 112 such as a camera, the viewpoint position measurement unit 102a uses a known face recognition method or a known eye recognition method. The positions of the left and right eyes of each user may be recognized.

また、透過表示制御部102bは、利用者の左右それぞれの目用に像を切り替えて表示する表示制御手段である。ここで、透過表示制御部102bは、3Dオブジェクトファイル106aに予め左右それぞれの目に対応する、一組の画像データ(映像データ等)が記憶されている場合は、その画像を切り替えて表示する。一方、透過表示制御部102bは、3Dオブジェクトファイル106aに、立体的なオブジェクトデータが記憶されている場合は、視点位置計測部102aにより取得された左右の目の位置に応じて、見えるべき像をオブジェクトデータから抽出して切り替え表示を行ってもよい。なお、時分割表示により複数人が同時に観ることができるように、透過表示制御部102bは、透過型ディスプレイ114の動作周波数を複数人に割り当てて、対応する像を切り替え表示してもよいものである。   The transmissive display control unit 102b is a display control unit that switches and displays an image for each of the left and right eyes of the user. Here, when a pair of image data (video data and the like) corresponding to the left and right eyes are stored in advance in the 3D object file 106a, the transmissive display control unit 102b switches and displays the image. On the other hand, when three-dimensional object data is stored in the 3D object file 106a, the transparent display control unit 102b displays an image that should be visible according to the left and right eye positions acquired by the viewpoint position measurement unit 102a. It may be extracted from object data and switched and displayed. Note that the transmissive display control unit 102b may assign the operating frequency of the transmissive display 114 to a plurality of persons so that a plurality of persons can simultaneously view them by time division display, and may switch and display the corresponding images. is there.

また、光源制御部102bは、利用者の左右の目の位置に光学的に対応するように離隔しうる、複数の光源116を制御する光源制御手段である。たとえば、光源制御部102bは、透過表示制御部102bが右目用の位置に対応する画像を表示している場合には、右目の位置に対応する光源を点灯させ、一方、左目用の位置に対応する画像を表示している場合には、左目の位置に対応する光源を点灯させてもよい。なお、光源116を点灯させる際の発光面は、他面側に結像される像が、一方の目には入射するが他方の目には入射しない程度の幅であることが望ましい。ここで、利用者の頭部を固定していない場合には、上述したモーションキャプチャ装置112により得られた左右の目の位置に対応する光源を選択して点灯させてもよい。なお、光源の配置の限界で、対応する光源がなく、空間に結像可能な焦点より目の位置が離れている場合には、上述の発光面の幅を狭めてもよい。これにより、焦点に目の位置が合っておらず、像がぼやける場合であっても、両目に同じ像が入射することを防ぐことができる。なお、時分割表示により複数人が同時に観ることができるように、光源制御部102cは、透過型ディスプレイ114の動作周波数を複数人に割り当てて、対応する像を切り替え表示してもよいものである。   The light source control unit 102b is a light source control unit that controls the plurality of light sources 116 that can be separated to optically correspond to the positions of the left and right eyes of the user. For example, when the transmissive display control unit 102b displays an image corresponding to the position for the right eye, the light source control unit 102b turns on the light source corresponding to the position for the right eye, while supporting the position for the left eye When an image to be displayed is displayed, the light source corresponding to the position of the left eye may be turned on. It is preferable that the light emitting surface when the light source 116 is turned on has such a width that the image formed on the other surface side is incident to one eye but not to the other eye. Here, when the head of the user is not fixed, light sources corresponding to the positions of the left and right eyes obtained by the motion capture device 112 described above may be selected and lighted. Note that if there is no corresponding light source and the position of the eye is farther than the focus that can be imaged in space due to the limitation of the arrangement of light sources, the width of the light emitting surface described above may be narrowed. As a result, even when the eye is not in focus and the image is blurred, it is possible to prevent the same image from being incident on both eyes. Note that the light source control unit 102c may assign the operating frequency of the transmissive display 114 to a plurality of persons and switch and display the corresponding images so that a plurality of persons can simultaneously view the time-division display. .

なお、立体表示装置100は、3Dオブジェクトデータや立体表示オブジェクトプログラム等の外部プログラム等を提供する外部機器と、インターネット等のネットワークを介して通信可能に接続して構成されてもよい。また、この立体表示装置は、ルータ等の通信装置および専用線等の有線または無線の通信回線を介して、ネットワークに通信可能に接続されてもよい。   The stereoscopic display device 100 may be configured to be communicably connected to an external device that provides an external program or the like such as 3D object data or a stereoscopic display object program via a network such as the Internet. The stereoscopic display device may be communicably connected to the network via a communication device such as a router and a wired or wireless communication line such as a dedicated line.

以上で、本実施の形態の立体表示装置の各構成の説明を終える。   This is the end of the description of the components of the stereoscopic display device according to the present embodiment.

[立体表示処理]
次に、このように構成された本実施の形態における立体表示処理の一例について、以下に図3を参照して詳細に説明する。ここで、図3は、本実施の形態の立体表示装置100における処理の一例を示すフローチャートである。
[3D display processing]
Next, an example of the stereoscopic display process according to the present embodiment configured as described above will be described in detail below with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing in the stereoscopic display device 100 of the present embodiment.

図3に示すように、まず、本立体表示装置100は、視点位置計測部102aの制御により、利用者の左右の目の視点位置を計測する(ステップSA−1)。ここで、複数の利用者がいる場合は、視点位置計測部102aは、それぞれの利用者の視点位置を計測してもよい。   As shown in FIG. 3, first, the stereoscopic display device 100 measures the viewpoint positions of the left and right eyes of the user under the control of the viewpoint position measuring unit 102 a (step SA-1). Here, when there are a plurality of users, the viewpoint position measurement unit 102a may measure the viewpoint position of each user.

そして、本立体表示装置100は、透過表示制御部102bの制御により、透過型ディスプレイ114において右目用画像が表示されるよう制御する(ステップSA−2)。   The stereoscopic display device 100 controls the transmissive display control unit 102b to display the right-eye image on the transmissive display 114 (step SA-2).

そして、本立体表示装置100は、光源制御部102cの制御により、視点位置計測部102aにより計測された右目の位置に光学的に対応する光源116が点灯するよう制御する(ステップSA−3)。   Then, the stereoscopic display device 100 performs control such that the light source 116 optically corresponding to the position of the right eye measured by the viewpoint position measurement unit 102 a is lit by the control of the light source control unit 102 c (step SA-3).

そして、本立体表示装置100は、透過表示制御部102bの制御により、透過型ディスプレイ114において左目用画像が表示されるよう制御する(ステップSA−4)。   Then, the stereoscopic display device 100 controls the transmissive display 114 to display the image for the left eye under the control of the transmissive display control unit 102b (step SA-4).

そして、本立体表示装置100は、光源制御部102cの制御により、視点位置計測部102aにより計測された左目の位置に光学的に対応する光源116が点灯するよう制御する(ステップSA−5)。   Then, the stereoscopic display device 100 controls the light source 116 optically corresponding to the position of the left eye measured by the viewpoint position measurement unit 102a to light up under the control of the light source control unit 102c (step SA-5).

以上のステップSA−2〜SA−5の処理により、利用者の左右それぞれの目に、両眼視差を伴う異なる像の光が入射することとなる。なお、ステップSA−1において、複数の利用者の視点位置が認識された場合は、二人目の利用者のために、ステップSA−2〜SA−5と同様の処理を繰り返してもよい。   By the above-described processes of steps SA-2 to SA-5, light of different images with binocular parallax is incident on the left and right eyes of the user. In addition, when the viewpoint position of a several user is recognized in step SA-1, you may repeat the process similar to step SA-2-SA-5 for the 2nd user.

そして、立体表示装置100は、終了と判定しない場合(ステップSA−6:NO)、継続して利用者の目に画像や映像が結像するように以上の処理を繰り返し、終了指示があった場合や映像がなくなった場合等に終了と判定して(ステップSA−6:YES)処理を終える。   When the stereoscopic display device 100 does not determine the end (step SA-6: NO), the above process is repeated so that an image or video is continuously formed in the eyes of the user, and the end instruction is given. In the case where there is no video or the like or the like, it is determined that the processing is ended (step SA-6: YES) and the processing is ended.

以上が、本実施形態における立体表示装置100の処理の一例である。これにより、裸眼で観察でき収差の発生しない立体表示を行うので、大画面化のために拡張した場合等であっても、各利用者のためにシームレスな立体表示を実現することができる。   The above is an example of processing of the stereoscopic display device 100 in the present embodiment. As a result, stereoscopic display that can be observed with the naked eye and does not generate aberration is performed, so that even if the display is enlarged for a large screen, seamless stereoscopic display can be realized for each user.

以上で、本実施の形態の立体表示装置100の処理の一例の説明を終える。   This is the end of the description of an example of the process of the stereoscopic display device 100 according to the present embodiment.

[実施例]
つぎに、本実施の形態の一例として実装した実施例について説明する。ここで、図4は、本実施の形態の一例として実装した実施例の外観を示す図である。実施形態の概要にて上述した設計に基づいて実装したプロトタイプとして、モーショントラッキングシステムとしてMicrosoft社製Kinect v2を使用した。空中投影型裸眼立体ディスプレイモジュールを構成する光源は、ASUS社のVG248QE 24inch 1920x1080を用いた。また、透明液晶ディスプレイは、同じくASUS社のVG248QE 24inch 1920x1080を分解して液晶のみを取り出して使用した。
[Example]
Next, an example implemented as an example of the present embodiment will be described. Here, FIG. 4 is a view showing an appearance of an example implemented as an example of the present embodiment. As a prototype implemented based on the design described above in the overview of the embodiment, Kinect v2 manufactured by Microsoft Corporation was used as a motion tracking system. As a light source constituting the aerial projection autostereoscopic display module, VG248QE 24 inch 1920 × 1080 made by ASUS Inc. was used. As for the transparent liquid crystal display, the VG248QE 24 inch 1920 x 1080 of the same company, Inc. was disassembled to take out only the liquid crystal for use.

また、マイクロミラーアレイは、アスカネット社のAIP−B488S05Gを使用し、ディスプレイモジュールは2台実装した。なお、図4は、モジュール1台の外観である。また、透明液晶ディスプレイと光源として使用する液晶ディスプレイの走査タイミングのずれによるクロストークを防ぐため、透明液晶ディスプレイおよび光源の表示は1フレーム毎に全面黒の画面を挿入し、右目用画面→黒画面→左目用画面→黒画面→右目用画面→…という順番で描画する。図5は、実装したプロトタイプ2台を横に並べ、それら2台にまたがった3D映像を表示した写真を示す図である。   As the micro mirror array, Aspanet AIP-B488S05G was used, and two display modules were mounted. FIG. 4 shows the appearance of one module. In addition, in order to prevent cross talk due to deviation of scanning timing of the transparent liquid crystal display and the liquid crystal display used as a light source, the display of the transparent liquid crystal display and the light source inserts a full black screen every frame, right eye screen → black screen → Draw for left eye screen → black screen → right eye screen →. FIG. 5 is a view showing a photograph in which two mounted prototypes are arranged side by side, and a 3D image across these two units is displayed.

1.実験目的
以上の実施例の構成のもとに、本実験では、提案した裸眼立体ディスプレイモジュールが拡張性を有しているかを確認した。拡張性を有しているのであれば、2台のモジュールにまたがる映像を表示した際に、ユーザがそれを3D映像として認識できるはずである。そこで、モジュールを2台横つなぎにしてモジュールの様々な箇所に3D映像を投影した。
1. Purpose of Experiment Under the configuration of the above example, in this experiment, it was confirmed whether the proposed autostereoscopic display module had extensibility. If it has extensibility, when displaying an image across two modules, the user should be able to recognize it as a 3D image. Therefore, two modules were connected horizontally and 3D images were projected on various parts of the module.

ディスプレイ中心に表示された3D映像は両眼立体視できるため奥行きを知覚できるが、モジュール端に表示された3D映像、特に片目からは見えるがもう一方の目には映像が見えない箇所に表示された映像は、中央に表示された3D映像よりも奥行き知覚が低下すると予想される。一方で、拡張されたモジュール端側に表示された映像は、隣のモジュールの助力により両眼立体視が成立し、奥行き知覚が低下しにくくなると予想される。本実験で上記を実証し、提案した手法が拡張性を有していることを確かめた。   The 3D image displayed at the center of the display can be perceived binocularly, but the depth can be perceived, but the 3D image displayed at the end of the module is displayed in a place where it can be seen especially by one eye but can not be seen by the other eye It is expected that the perceived image will have lower depth perception than the 3D image displayed at the center. On the other hand, in the image displayed on the expanded module end side, it is expected that binocular stereoscopic vision will be established with the help of the next module, and depth perception will be less likely to be reduced. The above was demonstrated in this experiment, and it was confirmed that the proposed method has extensibility.

2.実験環境および実験手順
図6は、本実施例の構成における実験環境を示した写真図である。被験者は、図6の顎台に頭を乗せ頭部位置を固定する。頭部位置は、眉間が左側のディスプレイモジュールの中心にくるように設置し、左側のディスプレイを正面から観察できるようにした。左側のディスプレイ前面から被験者の眉間までの距離は977mmである。
2. Experimental Environment and Experimental Procedure FIG. 6 is a photograph showing the experimental environment in the configuration of the present example. The subject mounts the head on the jaw base of FIG. 6 and fixes the head position. The head position was set so that the space between the eyelids was at the center of the left display module so that the left display could be viewed from the front. The distance between the front of the display on the left and the subject's eyelid is 977 mm.

図7は、本実施例の構成における実験環境を上から見た模式図である。図7に示す通り、実物体である縦15mm、横350mm、厚さ2mmの板をディスプレイ前面から345mmの距離に設置した。ディスプレイでは、2mm程度の立方体の3D映像を表示する。被験者はその3D映像が、実物体よりも手前にあるか奥にあるかを回答する。   FIG. 7 is a schematic view from above of the experimental environment in the configuration of the present embodiment. As shown in FIG. 7, a plate of 15 mm long, 350 mm wide and 2 mm thick which is a real object was placed at a distance of 345 mm from the front of the display. The display displays a cubic 3D image of about 2 mm. The subject answers whether the 3D image is in front of or behind the real object.

実験条件は、3D映像の表示位置が奥行き方向に2種類(ディスプレイ前面から335,355mmの位置)と、ディスプレイモジュール前面の垂直方向を0°としたときの角度を5種類(−12°,−6°,0°,6°,12°)用意し、各組み合わせ合計10条件で実験を行った。それぞれの条件を5回ずつ行い、合計で50回の施行を行なった。また、3D映像のサイズが表示位置によって変化すると、それが奥行き知覚の手がかりになるため、表示位置によって変化しないように制御した。   The experimental conditions are: 2 types of 3D image display positions in the depth direction (positions of 335 and 355 mm from the front of the display) and 5 types of angles when the vertical direction of the front of the display module is 0 ° (-12 °,- 6 °, 0 °, 6 °, 12 °) were prepared, and experiments were conducted under 10 conditions in total for each combination. Each condition was performed 5 times, for a total of 50 runs. In addition, when the size of the 3D image changes depending on the display position, it becomes a clue to depth perception, so control was performed so that it does not change depending on the display position.

3.実験結果及び考察
20代の男女5名を被験者として実験を行なった。図8は、本実施例の構成における実験結果を示す図である。正答率を比較した結果、−12°が最も正答率が低く58%となり、それ以外の4箇所の正答率は80%を超えた。−12°は拡張していないモジュール端であり、正答率がこの箇所でのみ低くなったことは、本実験の目的で推定したとおりであった。本実験結果は、2台のモジュールにまたがる映像を提示した時、隣り合うモジュールが奥行き知覚の低下を軽減していることを意味しており、本実施形態にかかる立体表示システムが拡張性を有することが確認された。
3. Experimental Results and Discussion The experiment was conducted with five men and women in their twenties as subjects. FIG. 8 is a diagram showing experimental results in the configuration of the present embodiment. As a result of comparing the rate of correct answer, the rate of correct answer is the lowest at -12 °, which is 58%, and the rate of correct answers at the other four points exceeded 80%. It is the module end which is not expanded at -12 °, and it was as presumed for the purpose of this experiment that the correct answer rate was lowered only at this point. The present experimental result means that when presenting an image across two modules, the adjacent modules reduce the decrease in depth perception, and the stereoscopic display system according to the present embodiment has extensibility. That was confirmed.

4.まとめ
本実施例により、複数台の空中投影型裸眼立体ディスプレイをタイリングすることによって、大型の空中投影型裸眼立体ディスプレイとして構築可能な拡張性を有する裸眼立体ディスプレイモジュールの設計およびプロトタイプの実装を行えることが確かめられた。実験を行った結果、モジュールをタイリングすることによって、モジュール端における奥行き分解能が向上したことから、モジュールを複数台タイリングすることによって1台の大きなディスプレイとして使用可能であることが実証できた。より大型の空中立体映像を利用者の手元に表示することも可能と考えられるので、視野角の拡大および各コンポーネント間の空間的な隙間の軽減をも行いうることが確かめられた。
4. Summary According to this embodiment, the tiling of multiple aerial projection autostereoscopic displays enables design and implementation of an autostereoscopic display module having extensibility that can be constructed as a large aerial projection autostereoscopic display. That was confirmed. As a result of conducting experiments, it was possible to demonstrate that the tiling of modules improves the depth resolution at the module end, and that tiling of multiple modules can be used as one large display. Since it is considered possible to display a larger aerial stereoscopic image at the user's hand, it has been confirmed that it is also possible to expand the viewing angle and reduce the spatial gap between each component.

[他の実施の形態]
さて、これまで本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。
Other Embodiments
Now, although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various other embodiments within the scope of the technical idea described in the claims. It may be implemented.

例えば、立体表示装置100において、モーションキャプチャ装置112等の動作認識機能とともに、透過型ディスプレイ114や点光源116を介した制御機能等を、同一筐体で行うよう説明したが、これに限られず、これら機能を実現する別々の筐体にて実現されてもよいものである。すなわち、モーションキャプチャ装置や透過型ディスプレイ114や光源116等のシステムと、演算等を行う制御部の各機能は、機能負荷に応じて、あるいは任意の単位で、機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。   For example, in the stereoscopic display device 100, the control function and the like via the transmissive display 114 and the point light source 116 are described in the same housing together with the operation recognition function of the motion capture device 112 or the like. It may be realized in separate housings that realize these functions. That is, systems such as the motion capture device, the transmissive display 114 and the light source 116, and the functions of the control unit for performing calculations etc. are functionally or physically dispersed or integrated according to the functional load or in any unit. Can be configured.

たとえば、立体表示装置100は、スタンドアローンの形態で処理を行うよう説明したが、立体表示装置100は、ネットワークを通じて外部機器等のクライアント端末からの要求に応じて処理を行い、その処理結果を当該クライアント端末に返却し、クライアント端末にて立体表示を行うよう構成されてもよい。   For example, although the stereoscopic display device 100 is described to perform processing in a stand-alone mode, the stereoscopic display device 100 performs processing in response to a request from a client terminal such as an external device through a network, and the processing result is It may be returned to the client terminal, and may be configured to perform stereoscopic display on the client terminal.

また、実施の形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。   Further, among the processes described in the embodiment, all or part of the process described as being automatically performed can be manually performed, or the process described as manually performed. All or part of them can be performed automatically by known methods.

このほか、上記文献中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各処理の登録データや検索条件等のパラメータを含む情報、画面例、データベース構成については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。   In addition, information including the processing procedures, control procedures, specific names, registered data of each processing, parameters such as search conditions shown in the above documents and drawings, screen examples, and database configurations are not described otherwise. Can be changed arbitrarily.

また、立体表示装置100に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。   Further, with regard to the stereoscopic display device 100, each component shown in the drawings is functionally conceptual, and does not necessarily have to be physically configured as shown.

例えば、立体表示装置100の各装置が備える処理機能、特に制御部102にて行われる各処理機能については、その全部または任意の一部を、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサおよび当該プロセッサにて解釈実行されるプログラムにて実現してもよく、また、ワイヤードロジックによるハードウェアプロセッサとして実現してもよい。尚、プログラムは、後述する、コンピュータに本発明に係る方法を実行させるためのプログラム化された命令を含む、一時的でないコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されており、必要に応じて立体表示装置100や外部機器200に機械的に読み取られる。すなわち、ROMまたはHDD(Hard Disk Drive)などの記憶部106などには、OS(Operating System)と協働してCPUに命令を与え、各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。このコンピュータプログラムは、RAMにロードされることによって実行され、CPUと協働して制御部を構成する。   For example, with regard to processing functions provided in each device of the stereoscopic display device 100, in particular, each processing function performed by the control unit 102, all or any part thereof may be processed by a processor such as a central processing unit (CPU) and the processor. It may be realized by a program that is interpreted and executed, or may be realized as a wired logic hardware processor. The program is recorded in a non-temporary computer-readable recording medium including a programized instruction for causing a computer to execute the method according to the present invention, which will be described later, and the stereoscopic display device as needed. It is mechanically read by 100 or the external device 200. That is, in the storage unit 106 such as the ROM or HDD (Hard Disk Drive), a computer program for giving instructions to the CPU in cooperation with the OS (Operating System) and performing various processes is recorded. The computer program is executed by being loaded into the RAM, and cooperates with the CPU to configure the control unit.

また、このコンピュータプログラムは、立体表示装置100に対して任意のネットワークを介して接続されたアプリケーションプログラムサーバに記憶されていてもよく、必要に応じてその全部または一部をダウンロードすることも可能である。   Also, the computer program may be stored in an application program server connected to the stereoscopic display device 100 via an arbitrary network, and it is possible to download all or a part of the computer program as needed. is there.

また、本発明に係るプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納してもよく、また、プログラム製品として構成することもできる。ここで、この「記録媒体」とは、メモリーカード、USBメモリ、SDカード、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、EPROM、EEPROM、CD−ROM、MO、DVD、および、Blu−ray(登録商標)Disc等の任意の「可搬用の物理媒体」を含むものとする。   Further, the program according to the present invention may be stored in a computer readable recording medium, or may be configured as a program product. Here, the "recording medium" is a memory card, USB memory, SD card, flexible disk, magneto-optical disk, ROM, EPROM, EEPROM, CD-ROM, MO, DVD, and Blu-ray (registered trademark). It includes any "portable physical media" such as Disc.

また、「プログラム」とは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理方法であり、ソースコードやバイナリコード等の形式を問わない。なお、「プログラム」は必ずしも単一的に構成されるものに限られず、複数のモジュールやライブラリとして分散構成されるものや、OS(Operating System)に代表される別個のプログラムと協働してその機能を達成するものをも含む。なお、実施の形態に示した各装置において記録媒体を読み取るための具体的な構成、読み取り手順、あるいは、読み取り後のインストール手順等については、周知の構成や手順を用いることができる。プログラムが、一時的でないコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラム製品として本発明を構成してもよい。   The “program” is a data processing method described in any language or description method, and may be in any format such as source code or binary code. The “program” is not necessarily limited to a single program, but may be distributed as a plurality of modules or a library, or in cooperation with a separate program represented by an OS (Operating System). Also includes those that achieve the function. In addition, as a specific configuration for reading the recording medium in each device shown in the embodiment, a reading procedure, an installation procedure after reading, and the like, a known configuration and procedure can be used. The present invention may be configured as a program product recorded in a non-transitory computer readable recording medium.

記憶部106に格納される各種のデータベース等(3Dオブジェクトファイル106a等)は、RAM、ROM等のメモリ装置、ハードディスク等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、および、光ディスク等のストレージ手段であり、各種処理やウェブサイト提供に用いる各種のプログラム、テーブル、データベース、および、ウェブページ用ファイル等を格納する。   Various types of databases (3D object file 106a etc.) stored in the storage unit 106 are memory devices such as RAM and ROM, fixed disk devices such as hard disk, flexible disks, storage means such as optical disks, etc. And stores various programs, tables, databases, files for web pages, etc. used to provide web sites.

また、立体表示装置100は、既知のパーソナルコンピュータ、ワークステーション等の情報処理装置として構成してもよく、また、該情報処理装置に任意の周辺装置を接続して構成してもよい。また、立体表示装置100は、該情報処理装置に本発明の方法を実現させるソフトウェア(プログラム、データ等を含む)を実装することにより実現してもよい。   Further, the stereoscopic display device 100 may be configured as an information processing device such as a known personal computer, a work station, or the like, and any peripheral device may be connected to the information processing device. The stereoscopic display device 100 may be realized by implementing software (including a program, data, and the like) that causes the information processing device to realize the method of the present invention.

更に、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて、または、機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。すなわち、上述した実施形態を任意に組み合わせて実施してもよく、実施形態を選択的に実施してもよい。   Furthermore, the specific form of device distribution and integration is not limited to that shown in the drawings, and all or part thereof may be functionally or physically in any unit depending on various additions or according to functional load. Can be distributed and integrated. That is, the embodiments described above may be implemented in any combination, and the embodiments may be implemented selectively.

以上詳述に説明したように、本発明によれば、裸眼で観察でき収差の発生しない立体表示を行うので、大画面化のために拡張した場合等であっても、各利用者のためにシームレスな立体表示を実現することができる、立体表示装置、立体表示方法、および、立体表示プログラム、ならびに、その記録媒体を提供することができる。   As described above in detail, according to the present invention, since stereoscopic display is performed that can be observed with the naked eye and does not generate aberration, it is possible for each user to expand even if the screen is enlarged or the like. A three-dimensional display device, a three-dimensional display method, and a three-dimensional display program capable of realizing seamless three-dimensional display can be provided.

100 立体表示装置
102 制御部
102a 視点位置計測部
102b 透過表示制御部
102c 光源制御部
106 記憶部
106a 3Dオブジェクトファイル
108 入出力制御インターフェース部
111 マイクロミラーアレイ
112 モーションキャプチャ装置
114 透過型ディスプレイ
116 光源
Reference Signs List 100 stereoscopic display device 102 control unit 102a viewpoint position measurement unit 102b transmissive display control unit 102c light source control unit 106 storage unit 106a 3D object file 108 input / output control interface unit 111 micro mirror array 112 motion capture device 114 transmissive display 116 light source

Claims (8)

一面側の像を他面側の空間に結像させる結像光学素子と、
前記一面側において配置された、少なくとも右目用および左目用の複数の像を表示しうる透過型ディスプレイと、
さらに前記一面側において配置された、左右の目の位置に光学的に対応するように離隔しうる、複数の光源と、
を少なくとも備えたことにより、前記他面側において右目用および左目用に異なる像を切り替えて結像させて両眼視差を発生させることを特徴とする、立体表示装置。
An imaging optical element for forming an image on one side in a space on the other side;
A transmissive display capable of displaying a plurality of images for at least a right eye and a left eye, disposed on the one side;
A plurality of light sources disposed on the one surface side and capable of being separated so as to optically correspond to the positions of the left and right eyes;
A three-dimensional display device characterized in that different images for the right eye and for the left eye are switched and imaged on the other surface side to generate binocular parallax.
請求項1に記載の立体表示装置において、
前記結像光学素子は、
マイクロミラーアレイであることを特徴とする、立体表示装置。
In the three-dimensional display device according to claim 1,
The imaging optical element is
A three-dimensional display device characterized in that it is a micro mirror array.
請求項1または2に記載の立体表示装置において、
左右の目の位置を計測するためのモーションキャプチャ装置
を更に備えたことを特徴とする、立体表示装置。
In the stereoscopic display device according to claim 1 or 2,
A three-dimensional display device, further comprising a motion capture device for measuring the positions of the left and right eyes.
請求項1乃至3のいずれか一つに記載の立体表示装置において、
前記光源の発光面は、
前記他面側に結像される像が、一方の目には入射するが他方の目には入射しない程度の幅であることを特徴とする、立体表示装置。
The three-dimensional display device according to any one of claims 1 to 3.
The light emitting surface of the light source is
A stereoscopic display device characterized in that the image formed on the other surface side has a width such that it is incident on one eye but not incident on the other eye.
請求項4に記載の立体表示装置において、
前記他面側の空間に結像可能な焦点より目の位置が離れている場合には、前記幅を狭めることを特徴とする、立体表示装置。
In the three-dimensional display device according to claim 4,
The stereoscopic display device characterized in that the width is narrowed when the position of the eye is farther than the focusable point in the space on the other surface side.
請求項1乃至5に記載の立体表示装置において、
前記複数の光源は、
多層構造として立体的に配置されていることを特徴とする、立体表示装置。
In the three-dimensional display device according to any one of claims 1 to 5,
The plurality of light sources are
A three-dimensional display device characterized in that it is three-dimensionally arranged as a multilayer structure.
一面側の像を他面側の空間に結像させる結像光学素子と、前記一面側において配置された、複数の像を表示しうる透過型ディスプレイと、さらに前記一面側において配置された、左右の目の位置に光学的に対応するように離隔しうる、複数の光源とを備えた立体表示装置において実行される立体表示方法であって、
両眼のうち一方の目の位置に光学的に対応する前記光源を点灯する場合には、前記透過型ディスプレイにおいて一方の目用の像を表示させるステップと、
他方の目の位置に光学的に対応する前記光源を点灯する場合には、前記一方の目用の像と両眼視差を有する他方の目用の像を表示させるステップと、
を含むことを特徴とする、立体表示方法。
An imaging optical element for forming an image on one surface in a space on the other surface, a transmissive display disposed on the one surface capable of displaying a plurality of images, and left and right disposed on the one surface A three-dimensional display method implemented in a three-dimensional display device comprising: a plurality of light sources, which can be spaced to correspond optically to the position of the eye
Displaying the image for one eye on the transmissive display when the light source optically corresponding to the position of one of the eyes is turned on;
Displaying the image for the one eye and the image for the other eye having binocular parallax when the light source optically corresponding to the position of the other eye is turned on;
A three-dimensional display method comprising:
一面側の像を他面側の空間に結像させる結像光学素子と、前記一面側において配置された、複数の像を表示しうる透過型ディスプレイと、さらに前記一面側において配置された、左右の目の位置に光学的に対応するように離隔しうる、複数の光源とを備えた立体表示装置に実行させるための立体表示プログラムであって、
両眼のうち一方の目の位置に光学的に対応する前記光源を点灯する場合には、前記透過型ディスプレイにおいて一方の目用の像を表示させるステップと、
他方の目の位置に光学的に対応する前記光源を点灯する場合には、前記一方の目用の像と両眼視差を有する他方の目用の像を表示させるステップと、
を実行させるための立体表示プログラム。
An imaging optical element for forming an image on one surface in a space on the other surface, a transmissive display disposed on the one surface capable of displaying a plurality of images, and left and right disposed on the one surface A stereoscopic display program to be executed by a stereoscopic display device provided with a plurality of light sources that can be separated to correspond optically to the position of the eye
Displaying the image for one eye on the transmissive display when the light source optically corresponding to the position of one of the eyes is turned on;
Displaying the image for the one eye and the image for the other eye having binocular parallax when the light source optically corresponding to the position of the other eye is turned on;
3D display program to execute.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112946912A (en) * 2021-02-23 2021-06-11 广州弥德科技有限公司 Naked eye 3D display device capable of achieving lossless super-definition resolution and being watched by multiple persons simultaneously

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020180660A1 (en) * 2001-05-31 2002-12-05 Industrial Technology Research Institute Parallax barrier type autostereoscopic display device
JP2005266553A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Ts Photon:Kk Three-dimensional display system
JP2010113159A (en) * 2008-11-06 2010-05-20 Sharp Corp Stereoscopic image display apparatus and method
JP2011517785A (en) * 2008-02-25 2011-06-16 イーストマン コダック カンパニー Stereoscopic projection with a solid state polarization source
JP2013008010A (en) * 2011-05-23 2013-01-10 Panasonic Corp Luminous intensity distribution system and stereoscopic image display device
US20160103321A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Holographic display apparatus and holographic display method
JP2016126285A (en) * 2015-01-08 2016-07-11 日東電工株式会社 Exhibiting device, and video exhibiting method
JP2016180776A (en) * 2015-03-23 2016-10-13 株式会社フジクラ Display and display method
JP2017010014A (en) * 2015-06-22 2017-01-12 群創光電股▲ふん▼有限公司Innolux Corporation Image display device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020180660A1 (en) * 2001-05-31 2002-12-05 Industrial Technology Research Institute Parallax barrier type autostereoscopic display device
JP2005266553A (en) * 2004-03-19 2005-09-29 Ts Photon:Kk Three-dimensional display system
JP2011517785A (en) * 2008-02-25 2011-06-16 イーストマン コダック カンパニー Stereoscopic projection with a solid state polarization source
JP2010113159A (en) * 2008-11-06 2010-05-20 Sharp Corp Stereoscopic image display apparatus and method
JP2013008010A (en) * 2011-05-23 2013-01-10 Panasonic Corp Luminous intensity distribution system and stereoscopic image display device
US20160103321A1 (en) * 2014-10-10 2016-04-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Holographic display apparatus and holographic display method
JP2016126285A (en) * 2015-01-08 2016-07-11 日東電工株式会社 Exhibiting device, and video exhibiting method
JP2016180776A (en) * 2015-03-23 2016-10-13 株式会社フジクラ Display and display method
JP2017010014A (en) * 2015-06-22 2017-01-12 群創光電股▲ふん▼有限公司Innolux Corporation Image display device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
掛谷英紀, 石塚脩太: "高精細空中像を提示する裸眼立体ディスプレイ", 第20回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集(2015年9月), JPN7021001520, 15 November 2016 (2016-11-15), pages 86 - 89, ISSN: 0004500772 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112946912A (en) * 2021-02-23 2021-06-11 广州弥德科技有限公司 Naked eye 3D display device capable of achieving lossless super-definition resolution and being watched by multiple persons simultaneously
CN112946912B (en) * 2021-02-23 2023-08-04 广州弥德科技有限公司 Naked eye 3D display device capable of achieving lossless super-definition resolution and simultaneous watching of multiple people

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