JP2000148063A - Three-dimensional display device - Google Patents
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Landscapes
- Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
- Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、映像を立体的に
表示する三次元表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional display device for displaying an image three-dimensionally.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、映像を立体的に表示する三次元表
示装置については、２眼式ステレオグラムと呼ばれる方
式が一般に知られている。この方式は特殊なメガネを用
いて、左右の目に視差のある映像を与え、立体感を生じ
させるものである。また、パララックスバリア方式と呼
ばれる方式もある。これは、例えば図１７に示すよう
に、縦方向に短冊状にした右目用と左目用の図柄Ｒ，Ｌ
を交互に配置し、多数の縦スリットを設けた格子（パラ
ラックスバリア）３２をその図柄（画像）３１の前に配
置し、観察者３６により観察するものである。両眼で観
察すると、右目３４には右目用の図柄（Ｒ）が見え、左
目３３には左目用の図柄（Ｌ）が見えることから、立体
感を持たせることができる。2. Description of the Related Art Conventionally, as a three-dimensional display device for displaying an image three-dimensionally, a system called a binocular stereogram is generally known. In this method, images with parallax are given to the right and left eyes using special glasses, thereby producing a three-dimensional effect. There is also a method called a parallax barrier method. This is, for example, as shown in FIG. 17, symbols R and L for right and left eyes formed in a strip shape in the vertical direction.
Are alternately arranged, and a lattice (parallax barrier) 32 provided with a number of vertical slits is arranged in front of the design (image) 31 to be observed by an observer 36. When viewed with both eyes, a symbol (R) for the right eye can be seen in the right eye 34 and a symbol (L) for the left eye can be seen in the left eye 33, so that a three-dimensional effect can be provided.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】上記のような２眼式ス
テレオグラムでは、特殊なメガネを必要とするため煩わ
しさが問題となる。また、パララックスバリア方式で
は、視点が１か所に固定されてしまうという問題があ
る。すなわち、表示面と平行に視点をずらして行けば、
表示像の側面が見える等異なる映像が見えるべきなの
に、このパララックスバリア方式では、同じ視点から見
た立体像が見えるだけである、という問題である。した
がって、この発明の課題は、特殊な器具を必要とするこ
となく、また、視域が一点に固定されることなく広い範
囲で立体像が視認でき、視点の移動につれて異なる表示
像の側面が視認でき、かつ、フルカラー表示が行なえる
等自然な立体像表示を可能にすることにある。The two-lens stereogram as described above requires special glasses and thus is troublesome. In the parallax barrier method, there is a problem that the viewpoint is fixed at one place. In other words, if you shift the viewpoint parallel to the display surface,
The parallax barrier method has a problem that a stereoscopic image viewed from the same viewpoint can only be viewed, although different images should be viewed, such as the side of the display image. Therefore, an object of the present invention is to allow a stereoscopic image to be visually recognized in a wide range without requiring a special device and without fixing the viewing zone to one point. Another object of the present invention is to enable a natural three-dimensional image display such as a full-color display.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
べく、請求項１の発明では、点状の光線発散点を与える
光源と、その光線発散点から放射される光線を複数の放
射領域に分割し、その放射領域ごとに光の透過量を制御
する複数の透過量制御素子とからなる表示単位を面状に
配置した表示部と、表示対象物の三次元画像情報をもと
に表示対象物表面の光線放射分布を前記透過量制御素子
面上に再現するよう、前記透過量制御素子の透過量を素
子ごとに制御する表示制御部とから構成するようにして
いる。In order to solve such a problem, according to the first aspect of the present invention, a light source for providing a point-like light divergence point and a light beam radiated from the light divergence point are provided in a plurality of radiation areas. And a display unit in which display units consisting of a plurality of transmission amount control elements that control the amount of light transmission for each emission area are arranged in a plane, and displayed based on three-dimensional image information of the display target The display control unit controls the transmission amount of the transmission amount control element for each element so as to reproduce the light radiation distribution on the surface of the object on the transmission amount control element surface.
【０００５】請求項２の発明では、点状の光線発散点を
与える光源と、その光線発散点から放射される光線を複
数の放射領域に分割し、その放射領域ごとに光の透過量
を制御する複数の透過量制御素子とからなる表示単位を
面状に配置した表示部と、三次元画像を形成する仮想的
な表示面と、前記表示部の透過量制御素子から放射され
る光放射のフーリエ変換像を形成し、このフーリエ変換
像を前記表示面内で面状に走査するフーリエ変換像偏向
器と、表示対象物の三次元画像情報をもとに表示対象物
表面の光線放射分布を前記透過量制御素子面上に再現す
るよう、前記透過量制御素子の透過量の素子ごとの制御
および前記フーリエ変換像偏向器の偏向量の制御を行な
う表示制御部とから構成するようにしている。According to a second aspect of the present invention, a light source for providing a point-like light divergence point, a light beam emitted from the light divergence point is divided into a plurality of radiation areas, and the amount of light transmission is controlled for each radiation area. A display unit in which display units each including a plurality of transmission amount control elements are arranged in a plane, a virtual display surface that forms a three-dimensional image, and light emission radiated from the transmission amount control element of the display unit. A Fourier transform image is formed, a Fourier transform image deflector that scans the Fourier transform image in a plane on the display surface, and a light emission distribution on the display object surface based on three-dimensional image information of the display object. A display control unit for controlling the transmission amount of the transmission amount control element for each element and controlling the deflection amount of the Fourier transform image deflector so as to be reproduced on the transmission amount control element surface. .
【０００６】上記請求項１，２の発明では、前記透過量
制御素子は液晶パネルであることができる（請求項３の
発明）。また、上記請求項１ないし３の発明では、前記
点状の光線発散点を与える光源は、半導体レーザまたは
発光ダイオード（ＬＥＤ）であることができ（請求項４
の発明）、前記点状の光線発散点を与える光源は、平行
光線源と収束レンズとからなることができ（請求項５の
発明）、前記点状の光線発散点を与える光源は、平行光
線源と発散レンズとからなることができ（請求項６の発
明）、または、前記点状の光線発散点を与える光源は、
光線源と収束または発散機能を持つホログラムレンズと
からなることができ（請求項７の発明）、もしくは、前
記点状の光線発散点を与える光源は、光線源とピンホー
ルとからなることができる（請求項８の発明）。According to the first and second aspects of the present invention, the transmission amount control element can be a liquid crystal panel (the third aspect of the invention). Further, in the above-mentioned inventions, the light source for giving the point-like light divergence point may be a semiconductor laser or a light emitting diode (LED).
Invention), the light source for providing the point-like light divergence point may comprise a parallel light source and a convergent lens (the invention of claim 5), and the light source for providing the point-like light divergence point is a parallel light beam. The light source, which can comprise a source and a diverging lens (the invention of claim 6), or which provides the point-like ray divergence point,
The light source and the hologram lens having a convergence or divergence function (the invention according to claim 7), or the light source for providing the point-like light divergence point can include a light source and a pinhole. (Invention of claim 8).
【０００７】請求項９の発明では、点状の単色光線発散
点を与える光源と、その単色光線発散点から放射される
単色光線を、複数の放射領域に分割し、その放射領域ご
とに光の透過量を制御する複数の透過量制御素子とから
なる単色表示単位を、合成されると肉眼には白色と認識
される少なくとも３つの波長の光に対応して組み合わ
せ、全色表示単位として面状に配置した表示部と、表示
対象物の三次元画像情報をもとに表示対象物表面の光線
放射分布を前記透過量制御素子面上に再現するよう、前
記透過量制御素子の透過量を素子ごとに制御する表示制
御部とから構成するようにしている。According to the ninth aspect of the present invention, a light source for providing a point-like monochromatic ray divergence point, and a monochromatic ray radiated from the monochromatic ray divergence point are divided into a plurality of radiation areas, and light is emitted for each radiation area. A single-color display unit composed of a plurality of transmission-amount control elements for controlling the transmission amount is combined in correspondence with light of at least three wavelengths that are recognized as white by the naked eye when synthesized, and is a planar display unit as an all-color display unit. And a transmission unit of the transmission amount control element so as to reproduce a light radiation distribution on the surface of the display object on the transmission amount control element surface based on three-dimensional image information of the display object. And a display control unit for controlling each time.
【０００８】請求項１０の発明では、点状の単色光線発
散点を与える光源と、その単色光線発散点から放射され
る単色光線を、複数の放射領域に分割し、その放射領域
ごとに光の透過量を制御する複数の透過量制御素子とか
らなる単色表示単位を、合成されると肉眼には白色と認
識される少なくとも３つの波長の光に対応して組み合わ
せ、全色表示単位として面状に配置した表示部と、三次
元画像を形成する仮想的な表示面と、前記全色表示単位
の透過量制御素子から放射される光放射のフーリエ変換
像を形成し、このフーリエ変換像を前記表示面内で面状
に走査するフーリエ変換像偏向器と、前記透過量制御素
子から放射される放射光の表示対象物の三次元画像情報
をもとに表示対象物表面の光線放射分布を前記透過量制
御素子面上に再現するよう、前記透過量制御素子の透過
量の素子ごとの制御および前記フーリエ変換像偏向器の
偏向量の制御を行なう表示制御部とから構成するように
している。According to the tenth aspect of the present invention, a light source for providing a point-like monochromatic ray divergence point, and a monochromatic ray radiated from the monochromatic ray divergence point are divided into a plurality of radiation areas, and light is emitted for each radiation area. A single-color display unit composed of a plurality of transmission-amount control elements for controlling the transmission amount is combined in correspondence with light of at least three wavelengths that are recognized as white by the naked eye when synthesized, and is a planar display unit as an all-color display unit. And a virtual display surface that forms a three-dimensional image, and forms a Fourier transform image of light emission radiated from the transmission amount control element of the all-color display unit. Fourier transform image deflector that scans in a plane on the display surface, and the light ray distribution on the surface of the display object based on the three-dimensional image information of the display object of the light emitted from the transmission amount control element. Reproduced on the transmission amount control element surface So that, so that consist a display control unit for controlling the amount of deflection of the control and the Fourier transform image deflector for each element of the transmission amount of the transmission amount control device.
【０００９】上記請求項９または１０の発明において
は、前記透過量制御素子は液晶パネルであることができ
る（請求項１１の発明）。上記請求項９ないし１１の発
明では、前記光線発散点を与える光源は、白色平行光線
源とこの白色光線から、合成されると肉眼には白色と認
識される少なくとも３つの波長の光をそれぞれ選択的に
透過するフィルタと収束レンズとからなるものとするこ
とができ（請求項１２の発明）、または、前記光線発散
点を与える光源は、白色平行光線源とこの白色光線か
ら、合成されると肉眼には白色と認識される少なくとも
３つの波長の光をそれぞれ選択的に透過するフィルタと
発散レンズとからなるものとすることができる（請求項
１３の発明）。According to the ninth or tenth aspect of the present invention, the transmission amount control element can be a liquid crystal panel (the eleventh aspect of the present invention). According to the ninth to eleventh aspects of the present invention, as the light source for providing the light divergence point, light of at least three wavelengths that are recognized as white by the naked eye when synthesized are selected from a white parallel light source and the white light. The light source for providing a light divergence point may be composed of a white parallel light source and this white light beam. The filter may include a filter and a diverging lens that selectively transmit light of at least three wavelengths that are recognized as white by the naked eye.
【００１０】また、上記請求項９ないし１１の発明で
は、前記光線発散点を与える光源は、白色平行光線源と
この白色光線から、合成されると肉眼には白色と認識さ
れる少なくとも３つの波長の光をそれぞれ選択的に透過
するフィルタと収束または発散機能をもつホログラムレ
ンズとからなるものとすることができ（請求項１４の発
明）、または、前記光線発散点を与える光源は、白色平
行光線源とこの白色光線から、合成されると肉眼には白
色と認識される少なくとも３つの波長の光をそれぞれ選
択的に透過するフィルタとピンホールとからなるものと
することができる（請求項１５の発明）。さらに、上記
請求項１２〜１５の発明では、前記白色平行光線源は、
合成されると肉眼には白色と認識される少なくとも３つ
の波長の光源と、この光源から射出される光線を選択的
に所定方向に回折する少なくとも３層のホログラム素子
からなるものとすることができる（請求項１６の発
明）。In the above-mentioned inventions, the light source for giving the light divergence point is a white parallel light source and at least three wavelengths which are recognized as white by the naked eye when synthesized from the white light beam. And a hologram lens having a convergence or divergence function (invention of claim 14), or the light source providing the light divergence point is a white parallel light It may comprise a filter and a pinhole, each of which selectively transmits at least three wavelengths of light that are perceived as white by the naked eye when synthesized from the source and the white light. invention). Further, in the invention according to claims 12 to 15, the white parallel light source includes:
It can be composed of a light source of at least three wavelengths that are recognized as white by the naked eye when synthesized, and a hologram element of at least three layers that selectively diffracts light emitted from the light source in a predetermined direction. (Invention of claim 16).
【００１１】加えて、上記請求項２または１０の発明で
は、前記フーリエ像偏向器は、前記透過量制御素子から
放射される放射光を平行光線にする第１のレンズと、そ
の平行光線を集光し前記透過量制御素子から放射される
放射光のフーリエ変換像を前記表示面上に形成する第２
のレンズと、前記第１のレンズと第２のレンズ間の前記
平行光線を偏向し前記フーリエ変換像を前記表示面内で
面状に走査する光学系とから構成することができる（請
求項１７の発明）。In addition, according to the second or tenth aspect of the present invention, the Fourier image deflector includes a first lens that converts the radiation emitted from the transmission amount control element into parallel rays, and collects the parallel rays. A second step of forming a Fourier transform image of emitted light emitted from the transmission amount control element on the display surface;
And an optical system that deflects the parallel light beam between the first lens and the second lens and scans the Fourier transform image in a plane on the display surface (claim 17). Invention).
【００１２】この発明の実施の形態について説明する前
に、まず、立体認識の原理について図１５，図１６を参
照して説明する。立体感の認識には幾つかの要因がある
が、主に対象物体を両目で見たときに、右目に観察され
る像と左目に観察される像に視差があることによる。い
ま、図１５に示す遠方物体Ｐ，近位置物体Ｑを観察者が
距離ｄの位置から見ると、左右の目の網膜上にできる物
体の位置は図１６に示すように右目ではＰR ’，
ＱR ’、左目ではＰL ’，ＱL ’のようにずれが生じ
る。このずれ量を生じるもととなるθQ −θP を両眼視
差と呼び、この視差があることから遠近、すなわち立体
感を認識する。従って、図１５の表示面４３上に物体
Ｐ，Ｑの映像ＰL ”，ＱL ”およびＰR ”，ＱR ”を、
それぞれ左右の目が視差を感じるような光放射強度分布
をもって表示することにより、立体像を得ることができ
る。Before describing the embodiment of the present invention, first, the principle of stereoscopic recognition will be described with reference to FIGS. There are several factors in recognizing the three-dimensional effect, but mainly due to the fact that when the target object is viewed with both eyes, there is a parallax between the image observed by the right eye and the image observed by the left eye. Now, when the observer views the distant object P and the near-position object Q shown in FIG. 15 from the position at the distance d, the positions of the objects formed on the retinas of the left and right eyes are P R ′,
Q R ', P L in the left eye', the deviation as Q L 'occurs. Θ Q −θ P that causes this shift amount is referred to as binocular parallax, and since there is this parallax, the distance, that is, the stereoscopic effect is recognized. Accordingly, the object P on the display surface 43 of FIG. 15, the image P L of Q ", Q L", and P R ", Q R" a,
A stereoscopic image can be obtained by displaying a light radiation intensity distribution such that the left and right eyes feel parallax.
【００１３】次に、この発明の原理について、図１４を
参照して説明する。いま、図１４のような対象物体８
ａ，８ｂ，８ｃを直接肉眼で観察すると、右目の視点か
ら見た対象物体と左目の視点から見た対象物体では、視
点の相違から発生する視差、例えば（θＯ３ｉ−θＯ２
ｉ）が生じる。対象物体表面の各点、例えば物体８ａに
ついてはＯ１−１，Ｏ１−ｉ，Ｏ１−ｎ、物体８ｂにつ
いてはＯ２−１，Ｏ２−ｉ，Ｏ２−ｎ、物体８ｃについ
てはＯ３−１，Ｏ３−ｉ，Ｏ３−ｎにおいて、実物体の
視認方向に応じた輝度分布を模擬する矢印のような光の
強度分布（光放射強度分布）、例えば光強度成分ａＳ１
Ｐ−１，ａＳ１Ｐ−ｉ等からなる光放射強度分布Ｐ−Ａ
１，同様にａＳｉＰ−１，ａＳｉＰ−ｉ等からなる光放
射強度分布Ｐ−Ａｉをそれぞれ作って対象物体を観察す
るとき、観察者の目には各光放射強度分布のうち左右の
目に向かう成分がそれぞれ入射し、物体として認識され
る。Next, the principle of the present invention will be described with reference to FIG. Now, the target object 8 as shown in FIG.
When a, 8b, and 8c are directly observed with the naked eye, the target object viewed from the viewpoint of the right eye and the target object viewed from the viewpoint of the left eye show a disparity caused by a difference in viewpoint, for example, (θO3i−θO2).
i) occurs. Each point on the surface of the target object, for example, O1-1, O1-i, O1-n for the object 8a, O2-1, O2-i, O2-n for the object 8b, and O3-1, O3- for the object 8c. In i, O3-n, an intensity distribution of light (light emission intensity distribution) such as an arrow simulating a luminance distribution according to the viewing direction of the real object, for example, a light intensity component aS1
Light emission intensity distribution PA composed of P-1, aS1P-i, etc.
1. Similarly, when observing a target object by creating a light radiation intensity distribution P-Ai composed of aSiP-1, aSiP-i, etc., the observer's eyes face the left and right eyes of each light radiation intensity distribution. Each component enters and is recognized as an object.
【００１４】そこで、図示のような表示面Ａを考え、こ
の面上の各点Ａｉについて各光放射強度分布のうち、Ａ
ｉに向かう光強度成分を合成してできる光放射強度分布
Ｐ−Ａｉを作って、この表示面Ａを目で観察すると、目
には実物体を観察したときと同じ効果を与える。このよ
うに、表示対象物体の三次元画像情報をもとに、表示面
Ａの各点に光放射強度分布Ｐ−Ａｉを再現し、三次元立
体表示を行なうものである。Therefore, a display surface A as shown in the drawing is considered. For each point Ai on this surface, A
When the light intensity distribution P-Ai formed by synthesizing the light intensity components toward i and observing the display surface A with eyes, the same effect as when observing a real object is given to the eyes. As described above, the light emission intensity distribution P-Ai is reproduced at each point on the display surface A based on the three-dimensional image information of the display target object, and three-dimensional display is performed.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】図１はこの発明の第１の実施の形
態を示す構成図、図２は表示単位の構成例を示す構成図
である。上述のように、この発明は、表示対象物体の三
次元画像情報をもとに、表示面Ａの各点に光放射強度分
布Ｐ−Ａｉを再現し、三次元立体表示を行なうものであ
る。すなわち、複数（図１の場合は９個）の表示単位２
を上下左右マトリックス状（以下、面状という）に配置
して表示部１０を形成し、１つの表示単位２には図２に
示すように、光線発散点１から放射される光線５の放射
方向に対応して透過量制御素子３をそれぞれ配置するこ
とにより、光線５はその透過量が制御され、光線６とな
って射出される。ここに、光線発散点１としては例えば
半導体レーザを、また、透過量制御素子３としては例え
ば液晶パネルをそれぞれ用いることができる。表示単位
２はやはり上下左右マトリックス状（面状）に配置され
た複数の透過量制御素子３からなり、この透過量制御素
子３は光線発散点１から放射される光線を複数の放射領
域に分割している。透過量制御素子は一辺が１０〜２０
μｍの極めて微小な素子である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a display unit. As described above, the present invention reproduces the light radiation intensity distribution P-Ai at each point on the display surface A based on the three-dimensional image information of the display target object, and performs three-dimensional display. That is, a plurality (nine in the case of FIG. 1) of display units 2
Are arranged in a matrix of up, down, left and right (hereinafter, referred to as plane) to form a display unit 10, and one display unit 2 has a radiation direction of a light beam 5 radiated from a light divergence point 1 as shown in FIG. By arranging the transmission amount control elements 3 corresponding to the above, the transmission amount of the light beam 5 is controlled, and the light beam 5 is emitted as a light beam 6. Here, for example, a semiconductor laser can be used as the light divergence point 1, and a liquid crystal panel can be used as the transmission amount control element 3, for example. The display unit 2 is also composed of a plurality of transmission amount control elements 3 arranged in a matrix (plane) in the vertical and horizontal directions. The transmission amount control element 3 divides a light beam emitted from the light divergence point 1 into a plurality of radiation areas. are doing. The transmission amount control element has a side of 10 to 20
It is an extremely small element of μm.
【００１６】表示制御部４は、表示対象物体表面の光放
射強度分布を図１４で説明した表示面Ａ、すなわち液晶
パネル面上に再現するよう複数の透過量制御素子３をこ
の素子ごとに制御する。これにより、左右の目には実物
体が存在する場合と同等の視差をもつ像が与えられ、立
体像が得られる。その結果、メガネ等の特殊な器具を用
いることなく、左右の目に視差を与えることができ、立
体視が実現できる。なお、光線発散点としては半導体レ
ーザに限らずＬＥＤによることもでき、図３に示すよう
な収束レンズ１８を用いるもの、または、図４に示すよ
うな発散レンズ１９によるもの、図示されてはいない
が、収束性または発散性ホログラムレンズによるもの、
またはピンホールによるものなどが考えられる。また、
透過量制御素子の光透過量を経時的に制御することで、
動画を表示することも可能である。The display control unit 4 controls a plurality of transmission amount control elements 3 for each element so as to reproduce the light emission intensity distribution on the surface of the display target object on the display surface A described with reference to FIG. I do. As a result, an image having parallax equivalent to the case where a real object is present is given to the left and right eyes, and a stereoscopic image is obtained. As a result, parallax can be given to the left and right eyes without using special equipment such as glasses, and stereoscopic vision can be realized. The light divergence point is not limited to the semiconductor laser, but may be an LED. A light divergence point using a converging lens 18 as shown in FIG. 3 or a light diverging lens 19 as shown in FIG. 4 is not shown. Is due to a convergent or divergent hologram lens,
Alternatively, a pinhole may be used. Also,
By controlling the light transmission amount of the transmission amount control element over time,
It is also possible to display a moving image.
【００１７】図５に図１の変形例を示し、図６に図５の
偏向器の具体例を示す。図５に示すように、この例は図
２〜４に示すような単位表示からなる単位表示器２３の
表面に形成された、表示対象物体表面の視認方向に応じ
た輝度に基づく放射分布を、表示面Ａの各点で合成した
放射分布２２のフーリエ変換像２９を、偏向器２１によ
って表示面Ａ上で走査し、残像効果により実効的に図１
４に示す表示面Ａに相当する物体の放射分布を再現する
ものである。表示制御部４は、表示面Ａ上で図１４に示
す放射分布Ｐ−Ａｉに相当する分布を得るよう、透過量
制御素子３およびフーリエ変換像偏向器２１を制御す
る。FIG. 5 shows a modification of FIG. 1, and FIG. 6 shows a specific example of the deflector of FIG. As shown in FIG. 5, in this example, the radiation distribution based on the luminance according to the viewing direction of the surface of the display target object formed on the surface of the unit display 23 including the unit display as shown in FIGS. The Fourier transform image 29 of the radiation distribution 22 synthesized at each point on the display surface A is scanned on the display surface A by the deflector 21, and the image shown in FIG.
This is to reproduce the radiation distribution of the object corresponding to the display surface A shown in FIG. The display control unit 4 controls the transmission amount control element 3 and the Fourier transform image deflector 21 so as to obtain a distribution corresponding to the radiation distribution P-Ai shown in FIG.
【００１８】偏向器２１は具体的には、例えば図６に示
すように垂直偏向器２４、水平偏向器２５、第１のレン
ズ２６および第２のレンズ２７等より構成される。すな
わち、単位表示器２３の表面に発生させた光放射を第１
のレンズ２６によって平行光線２８とし、第２のレンズ
２７によって表示面Ａ上にフーリエ変換像２９として結
像させる。平行光線２８を垂直偏向器２４および水平偏
向器２５によって水平，垂直方向の走査を行ない、表示
面Ａ上に図１４のＰ−Ａｉに相当する立体表示対象物体
の光放射分布を再現するものである。走査された光放射
分布は目の残像効果により、一面にあらわれた表示対象
物体全体の像として認識されることになる。上記では走
査をガルバノミラー方式で行なっているが、この他にポ
リゴンミラーによる方法、音響光学素子による方法など
も用いることが可能である。The deflector 21 specifically comprises, for example, a vertical deflector 24, a horizontal deflector 25, a first lens 26, a second lens 27 and the like as shown in FIG. That is, the light radiation generated on the surface of the unit
A parallel ray 28 is formed by the lens 26, and a Fourier transform image 29 is formed on the display surface A by the second lens 27. The parallel light beam 28 is scanned in the horizontal and vertical directions by the vertical deflector 24 and the horizontal deflector 25 to reproduce the light emission distribution of the three-dimensional display object corresponding to P-Ai in FIG. is there. The scanned light emission distribution is recognized as an image of the entire display target object appearing on one surface due to the afterimage effect of the eyes. In the above description, the scanning is performed by the galvanometer mirror method, but a method using a polygon mirror, a method using an acousto-optic element, and the like can be used.
【００１９】図７はこの発明の第２の実施の形態を示す
構成図、図８は単色表示単位を示す構成図、図９は全色
表示単位を示す構成図である。すなわち、図１，図５は
モノクロ表示するものであったが、これはフルカラー表
示するものである。すなわち、光線発散点１１（１１ａ
〜１１ｃ）から放射される光線５の放射方向に対応し
て、透過量制御素子３からなる図８のような一辺が１０
〜２０μｍの微小な単色表示単位１２ａ（１２ｂ，１２
ｃ）が配置されているので、光線５は透過量が制御さ
れ、光線６となって透過量制御素子３から射出される。
なお、図７の符号１４は平行光線、１６は平行光線光
源、ＣＳは表示制御信号を示している。FIG. 7 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention, FIG. 8 is a block diagram showing a single-color display unit, and FIG. 9 is a block diagram showing a full-color display unit. That is, FIGS. 1 and 5 show a monochrome display, but this shows a full-color display. That is, the light divergence point 11 (11a
11c) corresponding to the radiation direction of the light beam 5 radiated from each of the transmission amount control elements 3 as shown in FIG.
A minute single color display unit 12a (12b, 12b)
Since (c) is arranged, the transmission amount of the light beam 5 is controlled, and the light beam 5 is emitted from the transmission amount control element 3 as a light beam 6.
In FIG. 7, reference numeral 14 denotes a parallel light beam, 16 denotes a parallel light source, and CS denotes a display control signal.
【００２０】全色表示単位は図９に示されるように、複
数の単色表示単位１２ａ，１２ｂ，１２ｃが上下左右に
マトリックス状に配置されており、その対面側には、混
合されると肉眼には白色と認識される少なくとも３つの
波長の光を光線発散点１１とするよう、例えば白色光線
１４の３つの波長（Ｒ：レッド，Ｇ：グリーン，Ｂ：ブ
ルー）の光を選択的に透過するフィルタ１３ａ〜１３ｃ
とその透過光線を収束する収束レンズ７１とを設けて構
成される。したがって、図１と同じく表示制御部１５に
より、表示対象物体表面の光放射強度分布を図１４で説
明した表示面、すなわち液晶パネル面上に再現するよう
透過量制御素子３を制御することにより、左右の目には
実物体が存在する場合と同等の視差をもつ像が与えら
れ、立体像が得られることになる。図８に示す投射角θ
を大きく取れるので、視点の移動に対して広い範囲で映
像を認識することができる。また、混合されると肉眼に
は白色と認識される３つの光線の波長を用いているの
で、フルカラー表示も可能となる。なお、図７のような
フルカラー表示をする場合に、図５，図６における単位
表示器２３を全色表示器と置き換えることで、フルカラ
ーの三次元立体表示が可能となるのは言うまでもない。As shown in FIG. 9, a plurality of single-color display units 12a, 12b, and 12c are arranged in a matrix in up, down, left, and right directions. Selectively transmits light of three wavelengths (R: red, G: green, B: blue) of white light 14, for example, so that light of at least three wavelengths recognized as white is the light divergence point 11. Filters 13a to 13c
And a converging lens 71 for converging the transmitted light. Accordingly, by controlling the transmission amount control element 3 by the display control unit 15 so as to reproduce the light radiation intensity distribution on the surface of the display target object on the display surface described with reference to FIG. An image having parallax equivalent to the case where a real object is present is given to the left and right eyes, and a stereoscopic image is obtained. The projection angle θ shown in FIG.
Can be large, so that the image can be recognized in a wide range with respect to the movement of the viewpoint. Further, since the wavelengths of the three light rays that are recognized as white by the naked eye when mixed are used, full-color display is also possible. It is needless to say that, when a full-color display as shown in FIG. 7 is performed, by replacing the unit display 23 in FIGS. 5 and 6 with an all-color display, a full-color three-dimensional stereoscopic display becomes possible.
【００２１】また、光線発散点の形成方法としては図９
の構造のものに限らず、図１０，１１に示すような発散
レンズ８１によるもの、図１２のような収束性ホログラ
ムレンズ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ、または図示さ
れていないが発散性ホログラムレンズによるもの、もし
くはピンホールによるものなどがある。また、透過量制
御素子の光透過量を経時的に制御することで動画を表示
することもできるのは、図１の場合と同様である。FIG. 9 shows a method of forming a light divergence point.
10 and 11, a divergent lens 81 as shown in FIGS. 10 and 11, a convergent hologram lens 101a, 101b, 101c as shown in FIG. 12, or a divergent hologram lens not shown, Or there is a pinhole. A moving image can be displayed by controlling the light transmission amount of the transmission amount control element over time as in the case of FIG.
【００２２】さらに、白色平行光線源としては図１３に
示すように、混合されると肉眼に対して白色と認識され
る３色の波長の光源１２１ａ〜１２１ｃと、同波長に対
応する反射型ホログラム１２３ａ〜１２３ｃとから構成
する。これにより、薄型の表示装置とすることができ
る。符号１４は白色平行光線、１２２ａ，１２２ｂは保
護層、１２４は導光路をそれぞれ示す。Further, as shown in FIG. 13, light sources 121a to 121c of three color wavelengths which are recognized as white by the naked eye when mixed, and reflection holograms corresponding to the same wavelength, as shown in FIG. 123a to 123c. Thus, a thin display device can be obtained. Reference numeral 14 denotes a white parallel light beam, 122a and 122b denote protective layers, and 124 denotes a light guide path.
【００２３】[0023]
【発明の効果】この発明によれば、表示面を直接観察す
るだけで、メガネ等の特殊な器具を用いることなく三次
元立体画像を得ることができる。また、透過量制御素子
の透過量を経時的に変化させることにより、動画表示す
ることもできる。さらに、視点を移動してもフルカラー
立体表示を認識できるなどの利点がもたらされる。加え
て、透過量制御素子として液晶パネルを用いることがで
きるので、装置を高い歩留りで製作することが可能とな
る利点もある。According to the present invention, a three-dimensional stereoscopic image can be obtained only by directly observing the display surface without using special equipment such as glasses. Moving images can also be displayed by changing the transmission amount of the transmission amount control element over time. Further, there is an advantage that full-color stereoscopic display can be recognized even when the viewpoint is moved. In addition, since a liquid crystal panel can be used as the transmission control element, there is an advantage that the device can be manufactured with a high yield.
【図１】この発明の第１の実施の形態を示す構成図であ
る。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】表示単位を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram showing a display unit.
【図３】光線発散点の構成例を示す概要図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a light divergence point.
【図４】光線発散点の別の構成例を示す概要図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing another configuration example of a light divergence point.
【図５】図１の変形例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a modification of FIG. 1;
【図６】図５で用いる偏向器の具体例を示す構成図であ
る。FIG. 6 is a configuration diagram showing a specific example of a deflector used in FIG.
【図７】この発明の第２の実施の形態を示す構成図であ
る。FIG. 7 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図８】単色表示単位例を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram illustrating an example of a single-color display unit.
【図９】全色表示単位の第１の例を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram illustrating a first example of an all-color display unit.
【図１０】全色表示単位の第２の例を示す構成図であ
る。FIG. 10 is a configuration diagram showing a second example of the all-color display unit.
【図１１】全色表示単位の第３の例を示す構成図であ
る。FIG. 11 is a configuration diagram showing a third example of an all-color display unit.
【図１２】全色表示単位の第４の例を示す構成図であ
る。FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a fourth example of an all-color display unit.
【図１３】図７で用いられる光源の１例を示す構成図で
ある。FIG. 13 is a configuration diagram showing an example of a light source used in FIG.
【図１４】この発明の原理説明図である。FIG. 14 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図１５】立体認識の原理説明図である。FIG. 15 is a diagram illustrating the principle of stereoscopic recognition.
【図１６】図１５の部分拡大図である。FIG. 16 is a partially enlarged view of FIG.
【図１７】パララックスバリア方式の説明図である。FIG. 17 is an explanatory diagram of a parallax barrier method.
１，１１ａ〜１１ｃ…光線発散点、２，１２，１２ａ〜
１２ｃ…表示単位、３…透過量制御素子、４，１５…表
示制御部、５…光線、６…透過光線、８ａ〜８ｃ…表示
対象物体、１０…表示部、１３，１３ａ〜１３ｃ…フィ
ルタ、１４…白色平行光線、１６…白色平行光線光源、
１８…収束レンズ、１９…発散レンズ、２１…フーリエ
変換像偏向器、２２…放射分布、２３…単位表示器、２
４…垂直偏向器、２５…水平偏向器、２６…第１のレン
ズ、２７…第２のレンズ、２８…平行光線、２９…光放
射のフーリエ変換像、１０１ａ〜１０３ｃ…ホログラム
収束レンズ、１２１ａ〜１２１ｃ…光源、１２３ａ〜１
２３ｃ…ホログラム反射板、Ａ…表示面、ＣＳ…表示制
御信号。1, 11a to 11c: Ray divergence point, 2, 12, 12a to
12c: display unit, 3: transmission amount control element, 4, 15: display control unit, 5: light beam, 6: transmitted light beam, 8a to 8c: display target object, 10: display unit, 13, 13a to 13c: filter, 14: White parallel light source, 16: White parallel light source,
18 convergent lens, 19 divergent lens, 21 Fourier transform image deflector, 22 radiation distribution, 23 unit display, 2
4 vertical deflector, 25 horizontal deflector, 26 first lens, 27 second lens, 28 parallel light, 29 Fourier transform image of light radiation, 101a to 103c hologram converging lens, 121a to 121a 121c ... light source, 123a-1
23c: hologram reflector, A: display surface, CS: display control signal.
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B050 BA09 EA28 FA02 FA06 GA04 5C006 AA08 AA22 AC02 AF34 AF45 BB11 BC11 EC12 FA00 5C061 AA06 AB12 AB14 AB16 AB17 AB24 5C080 AA07 AA10 BB05 CC03 DD02 DD03 EE29 EE30 FF09 GG02 JJ02 JJ06 KK52 Continued on the front page F-term (reference)
Claims (17)
光線発散点から放射される光線を複数の放射領域に分割
し、その放射領域ごとに光の透過量を制御する複数の透
過量制御素子とからなる表示単位を面状に配置した表示
部と、表示対象物の三次元画像情報をもとに表示対象物
表面の光線放射分布を前記透過量制御素子面上に再現す
るよう、前記透過量制御素子の透過量を素子ごとに制御
する表示制御部とからなることを特徴とする三次元表示
装置。1. A light source for providing a point-like light divergence point, and a plurality of light transmission amounts for dividing a light beam radiated from the light divergence point into a plurality of emission regions and controlling the amount of light transmission for each emission region A display unit in which display units each including a control element are arranged in a plane, and the light emission distribution of the display object surface is reproduced on the transmission amount control element surface based on three-dimensional image information of the display object, A three-dimensional display device, comprising: a display control unit that controls a transmission amount of the transmission amount control element for each element.
光線発散点から放射される光線を複数の放射領域に分割
し、その放射領域ごとに光の透過量を制御する複数の透
過量制御素子とからなる表示単位を面状に配置した表示
部と、三次元画像を形成する仮想的な表示面と、前記表
示部の透過量制御素子から放射される光放射のフーリエ
変換像を形成し、このフーリエ変換像を前記表示面内で
面状に走査するフーリエ変換像偏向器と、表示対象物の
三次元画像情報をもとに表示対象物表面の光線放射分布
を前記透過量制御素子面上に再現するよう、前記透過量
制御素子の透過量の素子ごとの制御および前記フーリエ
変換像偏向器の偏向量の制御を行なう表示制御部とから
なることを特徴とする三次元表示装置。2. A light source for providing a point-like divergence point, and a plurality of transmission amounts for dividing a light beam emitted from the divergence point into a plurality of emission regions and controlling the amount of light transmission for each emission region. A display unit in which display units including control elements are arranged in a plane, a virtual display surface that forms a three-dimensional image, and a Fourier transform image of light radiation emitted from the transmission amount control element of the display unit A Fourier transform image deflector that scans the Fourier transform image in a plane on the display surface, and the transmission amount control element based on three-dimensional image information of the display object. A three-dimensional display device, comprising: a display control unit that controls the transmission amount of the transmission amount control element for each element and controls the deflection amount of the Fourier transform image deflector so that the transmission amount is reproduced on a plane.
ことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の
三次元表示装置。3. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein the transmission amount control element is a liquid crystal panel.
半導体レーザまたは発光ダイオード（ＬＥＤ）であるこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の三
次元表示装置。4. The light source for providing the point-like ray divergence point,
4. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein the three-dimensional display device is a semiconductor laser or a light emitting diode (LED).
平行光線源と収束レンズとからなることを特徴とする請
求項１ないし３のいずれかに記載の三次元表示装置。5. The light source for providing the point-like ray divergence point,
4. The three-dimensional display device according to claim 1, comprising a parallel light source and a convergent lens.
平行光線源と発散レンズとからなることを特徴とする請
求項１ないし３のいずれかに記載の三次元表示装置。6. The light source for providing the point-like ray divergence point,
4. The three-dimensional display device according to claim 1, comprising a parallel light source and a diverging lens.
光線源と収束または発散機能を持つホログラムレンズと
からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
に記載の三次元表示装置。7. The light source for providing the point-like ray divergence point,
4. The three-dimensional display device according to claim 1, comprising a light source and a hologram lens having a convergence or divergence function.
光線源とピンホールとからなることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載の三次元表示装置。8. The light source for providing the point-like ray divergence point,
4. The three-dimensional display device according to claim 1, comprising a light source and a pinhole.
その単色光線発散点から放射される単色光線を複数の放
射領域に分割し、その放射領域ごとに光の透過量を制御
する複数の透過量制御素子とからなる単色表示単位を、
合成されると肉眼には白色と認識される少なくとも３つ
の波長の光に対応して組み合わせ、全色表示単位として
面状に配置した表示部と、表示対象物の三次元画像情報
をもとに表示対象物表面の光線放射分布を前記透過量制
御素子面上に再現するよう、前記透過量制御素子の透過
量を素子ごとに制御する表示制御部とからなることを特
徴とする三次元表示装置。9. A light source for providing a point-like monochromatic ray divergence point;
A monochromatic display unit consisting of a plurality of transmission amount control elements that divide a monochromatic ray emitted from the monochromatic ray divergence point into a plurality of emission regions and control the amount of light transmitted for each emission region,
When combined, the light is combined with light of at least three wavelengths that are recognized as white by the naked eye, and based on a display unit arranged in a plane as a unit for displaying all colors and three-dimensional image information of a display object. A three-dimensional display device, comprising: a display control unit that controls a transmission amount of the transmission amount control element for each element so as to reproduce a light radiation distribution on a display object surface on the transmission amount control element surface. .
と、その単色光線発散点から放射される単色光線を、複
数の放射領域に分割し、その放射領域ごとに光の透過量
を制御する複数の透過量制御素子とからなる単色表示単
位を、合成されると肉眼には白色と認識される少なくと
も３つの波長の光に対応して組み合わせ、全色表示単位
として面状に配置した表示部と、三次元画像を形成する
仮想的な表示面と、前記全色表示単位の透過量制御素子
から放射される光放射のフーリエ変換像を形成し、この
フーリエ変換像を前記表示面内で面状に走査するフーリ
エ変換像偏向器と、前記透過量制御素子から放射される
放射光の表示対象物の三次元画像情報をもとに表示対象
物表面の光線放射分布を前記透過量制御素子面上に再現
するよう、前記透過量制御素子の透過量の素子ごとの制
御および前記フーリエ変換像偏向器の偏向量の制御を行
なう表示制御部とからなることを特徴とする三次元表示
装置。10. A light source providing a point-like monochromatic ray divergence point, and a monochromatic ray radiated from the monochromatic ray divergence point is divided into a plurality of radiation regions, and the amount of light transmission is controlled for each radiation region. A display unit in which a single-color display unit composed of a plurality of transmission amount control elements is combined in correspondence with light of at least three wavelengths that are recognized as white by the naked eye when synthesized, and arranged in a plane as a full-color display unit. A virtual display surface forming a three-dimensional image, and a Fourier transform image of light emission radiated from the transmission amount control element of the all-color display unit, and the Fourier transform image is displayed on the surface within the display surface. Fourier transform image deflector that scans in a shape, and the light emission distribution on the surface of the display object based on the three-dimensional image information of the display object of the radiation emitted from the transmission amount control element. As reproduced above, the transmission amount A three-dimensional display device, comprising: a display control unit that controls a transmission amount of a control element for each element and a deflection amount of the Fourier transform image deflector.
ることを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記
載の三次元表示装置。11. The three-dimensional display device according to claim 9, wherein the transmission amount control element is a liquid crystal panel.
平行光線源とこの白色光線から、合成されると肉眼には
白色と認識される少なくとも３つの波長の光をそれぞれ
選択的に透過するフィルタと収束レンズとからなること
を特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の三
次元表示装置。12. A light source for providing a light divergence point is a white parallel light source and a filter that selectively transmits at least three wavelengths of light that are recognized as white by the naked eye when synthesized from the white light. The three-dimensional display device according to any one of claims 9 to 11, comprising a lens and a converging lens.
平行光線源とこの白色光線から、合成されると肉眼には
白色と認識される少なくとも３つの波長の光をそれぞれ
選択的に透過するフィルタと発散レンズとからなること
を特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の三
次元表示装置。13. A light source for providing a light divergence point is a white parallel light source and a filter that selectively transmits at least three wavelengths of light that are recognized as white by the naked eye when synthesized from the white light. The three-dimensional display device according to claim 9, comprising a divergent lens and a divergent lens.
平行光線源とこの白色光線から、合成されると肉眼には
白色と認識される少なくとも３つの波長の光をそれぞれ
選択的に透過するフィルタと収束または発散機能をもつ
ホログラムレンズとからなることを特徴とする請求項９
ないし１１のいずれかに記載の三次元表示装置。14. A light source for providing a light divergence point is a white parallel light source and a filter that selectively transmits at least three wavelengths of light that are recognized as white by the naked eye when synthesized from the white light. 10. A hologram lens having a convergence or divergence function.
12. The three-dimensional display device according to any one of claims 11 to 11.
平行光線源とこの白色光線から、合成されると肉眼には
白色と認識される少なくとも３つの波長の光をそれぞれ
選択的に透過するフィルタとピンホールとからなること
を特徴とする請求項９ないし１１のいずれかに記載の三
次元表示装置。15. A light source that gives a light divergence point is a white parallel light source and a filter that selectively transmits light of at least three wavelengths that are recognized as white by the naked eye when synthesized from the white light. The three-dimensional display device according to any one of claims 9 to 11, wherein the three-dimensional display device comprises: a pinhole;
肉眼には白色と認識される少なくとも３つの波長の光源
と、この光源から射出される光線を選択的に所定方向に
回折する少なくとも３層のホログラム素子からなること
を特徴とする請求項１２ないし１６のいずれかに記載の
三次元表示装置。16. The white parallel light source includes a light source having at least three wavelengths that are recognized as white by the naked eye when synthesized, and at least three light sources that selectively diffract light emitted from the light source in a predetermined direction. 17. The three-dimensional display device according to claim 12, comprising a hologram element having a layer.
過量制御素子から放射される光放射を平行光線にする第
１のレンズと、その平行光線を集光し前記透過量制御素
子から放射される光放射のフーリエ変換像を前記表示面
上に形成する第２のレンズと、前記第１のレンズと第２
のレンズ間の前記平行光線を偏向し前記フーリエ変換像
を前記表示面内で面状に走査する光学系とからなること
を特徴とする請求項２または１０のいずれかに記載の三
次元表示装置。17. The first Fourier transform image deflector, comprising: a first lens that converts light emitted from the transmission amount control element into parallel rays; and a condenser that collects the parallel rays and emits the parallel rays. A second lens for forming a Fourier transform image of the light radiation on the display surface;
11. The three-dimensional display device according to claim 2, further comprising: an optical system that deflects the parallel light beam between the lenses and scans the Fourier transform image in a plane on the display surface. .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10305509A JP2000148063A (en) | 1998-09-04 | 1998-10-27 | Three-dimensional display device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-250805 | 1998-09-04 | ||
| JP25080598 | 1998-09-04 | ||
| JP10305509A JP2000148063A (en) | 1998-09-04 | 1998-10-27 | Three-dimensional display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000148063A true JP2000148063A (en) | 2000-05-26 |
Family
ID=26539925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP10305509A Pending JP2000148063A (en) | 1998-09-04 | 1998-10-27 | Three-dimensional display device |
Country Status (1)
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|---|---|
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- 1998-10-27 JP JP10305509A patent/JP2000148063A/en active Pending
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