JP4072081B2 - 3D display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元表示装置に係わり、特に、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、多人数の人が同時に三次元立体像を観察できる三次元表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
三次元立体像を表示する装置として、例えば、図4に示す体積型方式が知られている(例えば、特許文献1参照)。
以下、この体積型方式の原理について説明する。
この体積型方式においては、図4(b)に示すように、三次元物体611を観察者から見て奥行き方向に標本化して二次元像(以下、奥行き標本化画像という)の集まり612とし、この奥行き標本化像の集まり612を、図4(a)に示す体積型三次元表示装置613を用いて、例えば、時分割で再び奥行き方向に配置して三次元の再現像614を再構成して、三次元立体像を表示する。
この体積型方式の三次元表示装置として、可変焦点レンズを用いた可変焦点レンズ型三次元表示装置が知られている(特許文献2参照)。
【0003】
図5、図6は、図4に示す体積型方式の三次元表示装置の一例を示す図である。
図5、図6に示す体積型方式の三次元表示装置は、前述の特許文献2に記載されている可変焦点レンズを用いた可変焦点レンズ型三次元表示装置である。
図5、図6に示す体積型方式の三次元表示装置では、奥行き標本化像を時分割で二次元表示装置601に表示し、同期装置607および駆動装置608により、二次元表示装置601に表示される二次元像606と同期させて、可変焦点レンズ602の焦点距離を変化させる。
すると、光学の原理から、可変焦点レンズ602の焦点距離に対応して、二次元表示装置601に表示された奥行き標本化像の集まり612の、可変焦点レンズ602による結像位置が奥行き方向に変化する。
この変化を人の眼の残像時間以内に高速に行えば、残像効果により、観察者の両眼球604から見て三次元立体像603が観察される。
なお、奥行き標本化像の集まり612を構成する各奥行き標本化画像は、可変焦点レンズ602により、奥行き方向に配置に再配置される際に、観察者100から見て全ての画像が重なるように、上下・左右位置並びに倍率を調整することが好ましい。
また、図5は、二次元表示装置601を可変焦点レンズ602の焦点距離以内に配置し、虚像の三次元立体像603を表示する可変焦点レンズ型三次元表示装置を示し、また、図6は、二次元表示装置601を可変焦点レンズ602の焦点距離より外に配置し、実像の三次元立体像603を表示する可変焦点レンズ型三次元表示装置を示している。
【0004】
なお、本願の発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【特許文献1】
特許第3022558号公報
【特許文献2】
特開平11−296153号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、前述の体積型方式の三次元表示装置では、奥行き標本化像の集まり612を構成する各奥行き標本化画像を、時分割で奥行き方向に再配置して三次元立体像を表示するが、奥行き方向に再配置される各奥行き標本化画像が観察者から見て重なっている場合に、観察者に三次元立体像として知覚される。
そのため、前述の体積型方式の三次元表示装置では、三次元立体像が観察される位置が限定されることになり、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することができないという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することが可能な三次元表示装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、表示装置と、それぞれが一個の可変焦点レンズの一部を構成する2つの部分レンズが左右のレンズとして取り付けられたメガネと、nを2以上の整数とするとき、前記2つの部分レンズに接続され、前記2つの部分レンズを構成の一部として有する一個の可変焦点レンズの焦点距離をn段階に変化させるように前記2つの部分レンズの焦点距離を変化させる駆動装置と、前記2つの部分レンズを構成の一部として有する一個の可変焦点レンズの焦点距離のn段階の変化と同期して、表示対象物体を奥行き方向に標本化した複数の奥行き標本化画像のうちの該焦点距離位置に表示すべき奥行き標本化画像を、前記表示装置に表示させる同期装置とを備える。
本発明によれば、例えば、観察者が、それぞれが一個の可変焦点レンズの一部を構成する2つの部分レンズが左右のレンズとして取り付けられたメガネをかけるなどの方法により、可変焦点レンズの一部を構成する部分レンズを、観察者の眼前に配置するようにしたので、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することが可能となる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施の形態1の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
同図に示すように、本実施の形態の三次元表示装置は、大画面表示装置(以下、単に、表示装置という)200と、観察者100の両眼の眼前に配置される部分レンズ(131,132)と、駆動装置210と、同期装置220とを備える。
ここで、部分レンズ(131,132)は、可変焦点レンズ130の一部を構成する。また、この部分レンズ(131,132)は、例えば、図1に示すように、メガネの左右のレンズとして取り付けられ、観察者100は、このメガネをかけて表示装置200を観察する。
表示装置200としては、例えば、CRT、液晶ディスプレイ、LEDディスプレイ、ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、FEDディスプレイ、プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディスプレイなどが使用される。
また、nを2以上の整数(n≧2)とするとき、この可変焦点レンズ130は、焦点距離をn段階に変化させることができるが、以降の説明では、nが5の場合について説明する。
【0008】
図2は、本発明の実施の形態の三次元表示装置の動作を説明するための図である。
図2に示すように、本実施の形態では、駆動装置210により、2つの部分レンズ(131,132)を構成の一部として有する一個の可変焦点レンズ130の焦点距離を、時分割で5段階に変化させ、表示装置200に表示された二次元像を、結像面1011〜結像面1015に結像させる。
そして、同期装置220により、可変焦点レンズ130の焦点距離の5段階の変化に同期して、前述の奥行き標本化像の集まり612を構成する各奥行き標本化画像を表示装置200に表示する。
すると、光学の原理から、可変焦点レンズ130の焦点距離に対応して、表示装置200に表示された各奥行き標本化像の、可変焦点レンズ130による結像位置が奥行き方向に変化する。
そこで、表示装置200に表示される各奥行き標本化像の、可変焦点レンズ130による結像位置が、奥行き方向に標本化した際の順番と同じになるように、可変焦点レンズ130の焦点距離の5段階の変化に同期して、表示装置200に各奥行き標本化像を表示することにより、各奥行き標本化像を奥行き方向に再配置することができる。
この動作を人間の目の残像時間以内に高速に行えば、残像効果により、観察者100が、三次元立体像603を観察することができる。
【0009】
なお、前述の説明では、各奥行き標本化画像を再配置する際に、奥行き位置の順序を、奥行き方向に標本化した際の順番と同じにした場合について説明したが、本実施の形態では、各奥行き標本化画像を再配置する際に、奥行き位置の順序を、奥行き方向に標本化した際の順番と異ならせるようにしてもよい。
例えば、図3に示すように、各奥行き標本化画像を再配置する際の奥行き位置の順番を、奥行き方向に標本化した際の順番と逆順とすることもできる。
なお、図3は、前述の表示方法の一例を説明するための図であり、同図において、111〜115は、三次元物体を観察者100から見て奥行き方向に標本化した各奥行き標本化画像である。
ここで、奥行き標本化画像(図3では、自動車)(111〜115)は、図4に示す二次元像の集まり612に相当する。
このようにすることにより、表示される三次元立体像が静止画であるとすると、静止画にもかかわらず、観察者100が動いたり装置を動かすと、表示される三次元立体像が異様な感じで動いたように見える。
また、表示される三次元立体像が動画像の場合でも、観察者100の動きに応じて異様な感じで動いたように見える。
このように、本実施の形態において、各奥行き標本化画像を再配置する際に、奥行き位置の順序を、奥行き方向に標本化した際の順番と異ならせることにより、特異な三次元立体像を得ることが可能であり、表示装置あるいは広告媒体などとして、アピール力を向上させることが可能となる。
この場合に、表示対象物体としては、これを二次元面に射影した二次元像を単独で表示した際に、観察者100がその前後を絵柄により判断できる二次元像であることが好ましい。
【0010】
本実施の形態の三次元表示装置は、2つの部分レンズ(131,132)を構成の一部として有する一個の可変焦点レンズ130を使用し、各奥行き標本化像を時分割で表示装置200に表示するとともに、同期装置220および駆動装置210により、表示装置200に表示される二次元像と同期させて、可変焦点レンズ130の焦点距離を変化させることにより、観察者100に三次元立体像603を提示する点で、前述の図5に示す従来の可変焦点レンズ型三次元表示装置と同じである。
しかしながら、前述の図5に示す従来の可変焦点レンズ型三次元表示装置では、可変焦点レンズ602が観察者の眼前に配置されていないため、この可変焦点レンズ602を通して三次元立体像603を観察できる人数が限定されることになり、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することができなかった。
【0011】
これに対して、本実施の形態の三次元表示装置では、それぞれが可変焦点レンズ130の一部を構成する2つの部分レンズ(131,132)を、観察者100の眼前に配置し、即ち、各観察者毎に可変焦点レンズ130を配置するようにしたので、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することが可能となる。
さらに、本実施の形態の三次元表示装置では、実際に像を表示する面が少なくとも2つ以上存在するため、両眼視差、輻輳と、ピント調節との間の矛盾を大きく抑制でき、眼精疲労などを抑制することができ、しかも、観察像そのものが、奥行き方向に移動するため、立体視の要因を満足させやすい。
なお、本実施の形態では、それぞれが可変焦点レンズ130の一部を構成する2つの部分レンズ(131,132)を、観察者100の眼前に配置する方法として、それぞれが可変焦点レンズ130の一部を構成する2つの部分レンズ(131,132)が左右のレンズとして取り付けられたメガネを用意し、観察者100が、このメガネをかける方法を採用したが、それぞれが可変焦点レンズ130の一部を構成する2つの部分レンズ(131,132)を、観察者100の眼前に配置する方法は、これに限定されるものではなく、その他の方法を用いてもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【0012】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の三次元表示装置によれば、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図2】本発明の実施の形態の三次元表示装置の動作を説明するための図である。
【図3】本発明の実施の形態の三次元表示装置の表示方法の一例を説明するための図である。
【図4】従来の体積型方式の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図5】図4に示す体積型方式の三次元表示装置の一例を示す図である。
【図6】図4に示す体積型方式の三次元表示装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
111〜115…奥行き標本化画像、100…観察者、130,602…可変焦点レンズ、131,132…部分レンズ、200…大画面表示装置、210,608…駆動装置、220,607…同期装置、601…二次元表示装置、603…三次元立体像、604…観察者の両眼球、606…二次元像、611…三次元物体、612…奥行き標本化像の集まり、613…体積型三次元表示装置、614…三次元の再現像、1011〜1015…結像面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a three-dimensional display device, and more particularly to a three-dimensional display device that suppresses contradiction among physiological factors of stereoscopic vision and allows a large number of people to observe a three-dimensional stereoscopic image at the same time.
[0002]
[Prior art]
As an apparatus for displaying a three-dimensional stereoscopic image, for example, a volume type method shown in FIG. 4 is known (for example, see Patent Document 1).
Hereinafter, the principle of the volume type method will be described.
In this volume type method, as shown in FIG. 4B, a three-
As this volume type three-dimensional display device, a variable focus lens type three-dimensional display device using a variable focus lens is known (see Patent Document 2).
[0003]
5 and 6 are diagrams showing an example of the volume type three-dimensional display device shown in FIG.
The volume type three-dimensional display device shown in FIGS. 5 and 6 is a variable focus lens type three-dimensional display device using a variable focus lens described in Patent Document 2 described above.
In the volume type three-dimensional display device shown in FIGS. 5 and 6, the depth sampling image is displayed on the two-
Then, based on the optical principle, the image formation position by the
If this change is performed at high speed within the afterimage time of the human eye, a three-dimensional
It should be noted that when the depth sampled images constituting the collection of depth sampled
FIG. 5 shows a variable focus lens type three-dimensional display device in which the two-
[0004]
The prior art document information related to the invention of the present application includes the following.
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3022558 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-296153
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the above-described volumetric 3D display device, each of the depth sampled images constituting the collection of depth sampled
Therefore, in the three-dimensional display device of the aforementioned volume type scheme, it will be a position where the three-dimensional stereoscopic image is observed is limited, a problem that multiplayer person can not observe the three-dimensional image at the same time was there.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to suppress contradiction between physiological factors of stereoscopic vision, and a large number of people can simultaneously perform tertiary. An object of the present invention is to provide a three-dimensional display device capable of observing an original stereoscopic image.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
That is, the present invention includes a display device, and glasses two partial lens that constitutes part is attached as the left and right lenses of their respective the one of the variable-focus lens, when two or more integer n Drive for changing the focal length of the two partial lenses so as to change the focal length of one variable focus lens connected to the two partial lenses and having the two partial lenses as a part of the configuration in n stages. A plurality of depth sampled images obtained by sampling a display target object in the depth direction in synchronization with an n-stage change in focal length of the apparatus and one variable focus lens having the two partial lenses as a part of the configuration . A synchronization device that displays on the display device a depth sampled image to be displayed at the focal length position .
According to the present invention, for example, an observer puts on one of the variable focus lenses by a method such as wearing glasses in which two partial lenses each constituting a part of one variable focus lens are attached as left and right lenses. Since the partial lenses constituting the part are arranged in front of the eyes of the observer, a large number of people can observe a three-dimensional stereoscopic image at the same time.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the three-dimensional display device according to Embodiment 1 of the present invention.
As shown in the figure, the three-dimensional display device of the present embodiment includes a large screen display device (hereinafter simply referred to as a display device) 200 and a partial lens (131) disposed in front of both eyes of the
Here, the partial lenses (131, 132) constitute a part of the
As the
Further, when n is an integer equal to or greater than 2 (n ≧ 2), the variable
[0008]
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the three-dimensional display device according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
Then, the
Then, from the optical principle, the imaging position of each depth sampled image displayed on the
Therefore, the focal length of the
If this operation is performed at high speed within the afterimage time of human eyes, the
[0009]
In the above description, when rearranging the depth sampled images, the case where the order of the depth positions is the same as the order when sampling in the depth direction has been described, but in the present embodiment, When rearranging the depth sampled images, the order of the depth positions may be different from the order of sampling in the depth direction.
For example, as shown in FIG. 3, the order of the depth positions when rearranging the depth sampled images can be reversed from the order of sampling in the depth direction.
Incidentally, FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a display method described above, in the figure, 11 1 to 11 5, each have been sampled in the depth direction as viewed three-dimensional objects from the
Here, the depth sampled images (cars in FIG. 3) (11 1 to 11 5 ) correspond to the
In this way, if the displayed three-dimensional stereoscopic image is a still image, the displayed three-dimensional stereoscopic image is strange when the
Further, even when the displayed three-dimensional stereoscopic image is a moving image, it appears to move with an odd feeling according to the movement of the
As described above, in this embodiment, when rearranging each depth sampled image, by changing the order of the depth positions from the order of sampling in the depth direction, a unique three-dimensional stereoscopic image can be obtained. It is possible to improve the appeal as a display device or an advertising medium.
In this case, it is preferable that the display target object is a two-dimensional image that allows the
[0010]
The three-dimensional display device according to the present embodiment uses one
However, in the conventional variable focus lens type three-dimensional display device shown in FIG. 5 described above, the
[0011]
On the other hand, in the three-dimensional display device of the present embodiment, two partial lenses (131, 132), each of which constitutes a part of the
Furthermore, in the three-dimensional display device of the present embodiment, since there are at least two or more surfaces on which an image is actually displayed, a contradiction among binocular parallax, convergence, and focus adjustment can be greatly suppressed. Fatigue can be suppressed, and the observation image itself moves in the depth direction, so it is easy to satisfy the stereoscopic factor.
In the present embodiment, as a method of arranging two partial lenses (131, 132), each of which forms part of the
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above-described embodiment, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
[0012]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the three-dimensional display device of the present invention, contradiction among physiological factors of stereoscopic vision can be suppressed, and a large number of people can simultaneously observe a three-dimensional stereoscopic image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a three-dimensional display device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the three-dimensional display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a display method of the three-dimensional display device according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional volume type three-dimensional display device.
5 is a diagram illustrating an example of a volume type three-dimensional display device illustrated in FIG. 4;
6 is a diagram showing an example of a volume type three-dimensional display device shown in FIG. 4;
[Explanation of symbols]
11 1 to 11 5 ... Depth sampled image, 100 ... Observer, 130, 602 ... Variable focus lens, 131, 132 ... Partial lens, 200 ... Large screen display device, 210, 608 ... Drive device, 220, 607 ... Synchronization Device, 601 ... 2D display device, 603 ... 3D stereoscopic image, 604 ... observer's binocular, 606 ... 2D image, 611 ... 3D object, 612 ... collection of depth sampled images, 613 ... volumetric cubic Original display device, 614... Three-dimensional redevelopment, 1011 to 1015.
Claims (1)
それぞれが一個の可変焦点レンズの一部を構成する2つの部分レンズが左右のレンズとして取り付けられたメガネと、
nを2以上の整数とするとき、前記2つの部分レンズに接続され、前記2つの部分レンズを構成の一部として有する一個の可変焦点レンズの焦点距離をn段階に変化させるように前記2つの部分レンズの焦点距離を変化させる駆動装置と、
前記2つの部分レンズを構成の一部として有する一個の可変焦点レンズの焦点距離のn段階の変化と同期して、表示対象物体を奥行き方向に標本化した複数の奥行き標本化画像のうちの該焦点距離位置に表示すべき奥行き標本化画像を、前記表示装置に表示させる同期装置とを備えることを特徴とする三次元表示装置。A display device;
And glasses two parts lenses their respective forms part of one of the variable focus lens is mounted as left and right lenses,
When n is an integer of 2 or more, the two variable lenses are connected to the two partial lenses and have the two partial lenses as a part of the configuration so that the focal length of the two variable focus lenses is changed in n stages . A driving device for changing the focal length of the partial lens ;
Of the plurality of depth sampled images obtained by sampling the display target object in the depth direction in synchronization with the n-stage change in the focal length of one varifocal lens having the two partial lenses as a part of the configuration. A three-dimensional display device comprising: a synchronization device that causes the display device to display a depth sampled image to be displayed at a focal position .
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