JP2001264691A - Stereoscopic image display device and method - Google Patents

Stereoscopic image display device and method

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JP2001264691A
JP2001264691A JP2000070289A JP2000070289A JP2001264691A JP 2001264691 A JP2001264691 A JP 2001264691A JP 2000070289 A JP2000070289 A JP 2000070289A JP 2000070289 A JP2000070289 A JP 2000070289A JP 2001264691 A JP2001264691 A JP 2001264691A
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JP
Japan
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pupil
observer
distance
light
image display
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000070289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Sudo
敏行 須藤
Akinari Takagi
章成 高木
Tsutomu Ozaka
勉 尾坂
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Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Original Assignee
Mixed Reality Systems Laboratory Inc
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Publication date
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a stereoscopic image display device which performs stereoscopic display by super-multiple lenses and enables a stereoscopic image to be observed excellently without fatigue. SOLUTION: A plurality of light beams are made incident on the pupils of an observer and the adjustment of the observer's eyes is focused at the intersecting position of the light beams by the stereo-scopic image display device. The number of light beams n which are made incident on the pupils, the interval of the most separated light beams d among the plurality of beams on the pupils, a light beam diameter ϕ when the beams are made incident on the pupils, a distance l from the pupils of the observer to a position where the light beam diameter becomes the minimum diameter, a distance L from the observer's pupils to the intersecting position of the beam, the smallest diameter Δ of the beams in the distance 1 and the angle resolution ρ of observer's eyes are properly set respectively.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は立体画像表示装置及
び立体画像表示方法に関し、特に立体画像を観察すると
きの観察者の目の負担を軽減し、疲れず自然な状態で良
好に観察することができる立体画像表示装置及び立体画
像表示方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional image display device and a three-dimensional image display method, and more particularly, to reducing a burden on an observer's eyes when observing a three-dimensional image, and making it possible to observe the image in a natural state without fatigue. And a stereoscopic image display method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、立体(立体物,3次元物体)
を再生する方法として様々な方式が試みられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, three-dimensional objects (three-dimensional objects, three-dimensional objects)
Various methods have been tried as a method of reproducing a.

【0003】これらのうち両眼視差を用いて観察者に立
体視を行わせる方法(例えば偏光メガネ方式やレンチキ
ュラ方式など)は広く利用されている。
[0003] Among these methods, a method of causing a viewer to perform stereoscopic vision using binocular parallax (for example, a polarized glasses method or a lenticular method) is widely used.

【0004】しかしながらこれらの方法は眼の調節機能
による立体認識と両眼視差による立体認識との間に矛盾
が生じるため、観察者は疲労や違和感を覚えることが少
なくない。そこで両眼視差のみに頼らず、眼のその他の
立体認識機能を満足する3次元像再生の方法がいくつか
試みられている。
However, in these methods, since inconsistency occurs between stereoscopic recognition by the accommodation function of the eyes and stereoscopic recognition by binocular parallax, the observer often feels tired and uncomfortable. Therefore, some methods of three-dimensional image reproduction satisfying other three-dimensional recognition functions of the eye without relying only on binocular parallax have been attempted.

【0005】このうち平成9年に通信・放送機構が発行
した「高度立体動画像通信プロジェクト最終成果報告
書」の第3章8節「超多眼領域の立体視覚に関する研
究」によれば、単眼の瞳孔に複数の視差画像が入射する
程度に視差の刻み角が細かい多視点画像を表示する「超
多眼領域」の立体表示下においては、観察者の眼の焦点
調節が両眼視差によって誘導される擬似的な立体像の近
傍に導かれ、観察者の疲労や違和感が軽減される、とさ
れている。つまり、従来から行われている2視点からの
視差画像を両眼に対して呈示する立体表示方法を、n視
点からの視差画像をn視点に対して呈示する方法に拡張
し、なおかつn個の視点の隣り合う2点間距離を観察者
の瞳孔よりも小さくした場合、「単眼視差効果」により
目が疲れにくい立体表示となる、という見解が示されて
いる。
[0005] According to Chapter 3, Section 8 “Study on stereoscopic vision in super multi-view area” of “Advanced Stereoscopic Video Communication Project Final Result Report” issued by the Communications and Broadcasting Corporation in 1997, monocular Under the stereoscopic display of the "super multi-view area" that displays a multi-viewpoint image in which the parallax interval is fine enough to allow multiple parallax images to enter the pupil of the pupil, the focus adjustment of the observer's eyes is guided by binocular parallax It is said that the image is guided to the vicinity of the pseudo three-dimensional image to be displayed, thereby reducing the fatigue and discomfort of the observer. In other words, the conventional stereoscopic display method of presenting a parallax image from two viewpoints to both eyes is extended to a method of presenting a parallax image from n viewpoints to n viewpoints. It has been suggested that when the distance between two points adjacent to the viewpoint is smaller than the pupil of the observer, a stereoscopic display with less eyestrain due to the “monocular parallax effect” is obtained.

【0006】さらに同報告書第3章6節「集束化光源列
(FLA)による多眼立体ディスプレイの研究開発」では上
記理論を実践する具体例が示されている。図17はこの
具体例の構成図である。
Further, in the same report, Chapter 3, Section 6, “Focused Light Source Array”
In (R & D of multi-view stereoscopic display by (FLA)), a concrete example of practicing the above theory is shown. FIG. 17 is a configuration diagram of this specific example.

【0007】図17中のFLAは集束化光源列(Focused Li
ght Array)の略語であり、図18に示すような構成を有
する。
The FLA in FIG. 17 is a focused light source array (Focused Li
ght Array), and has a configuration as shown in FIG.

【0008】FLAは図18(a)のように半導体レーザ
ーなどの光源(Light Source)の光を光学系(Beam Shapin
g Optics)により細い光束に整形したものを、図18
(b)のように円弧状に並べてすべての光束を円の中心
に集光させたものである。
As shown in FIG. 18A, the FLA converts light from a light source (Light Source) such as a semiconductor laser into an optical system (Beam Shapin).
g Optics) into a thin luminous flux.
As shown in (b), all the light beams are converged at the center of the circle by arranging them in an arc shape.

【0009】こうして形成された焦点(Focal Point)は
光学系(Objective lens,Imaging lens)により垂直拡散
板(Vertical Diffuser)に再結像し、走査系(Vertical S
canner,Horizontal Scanner)により2次元的に高速走査
され、2次元的な画像を形成する。走査の周期が観察者
の眼の残像許容時間内(約1/50秒以内)であればフリッ
カーのない画像観察が可能となる。
The focal point thus formed is re-imaged on a vertical diffuser (Vertical Diffuser) by an optical system (Objective lens, Imaging lens), and a scanning system (Vertical S).
A two-dimensional high-speed scan is performed by a canner and a horizontal scanner to form a two-dimensional image. If the scanning cycle is within the permissible afterimage time of the observer's eye (within about 1/50 second), image observation without flicker becomes possible.

【0010】ある瞬間における焦点は2次元画像の個々
の画素を構成しており、各画素は元の光源の数だけ異な
る方向に光線を出射する輝点と考えられる。
The focal point at a certain moment constitutes an individual pixel of the two-dimensional image, and each pixel is considered to be a bright spot that emits light rays in different directions by the number of original light sources.

【0011】どの方向に光線を出射させるかは、発光さ
せる光源を選択することで決定することができる。この
光線の出射方向は非常に小さな角度だけ異なっているの
で、観察位置では観察者の瞳に2本以上の異なる光線が
入射するような条件になっている。
The direction in which light rays are emitted can be determined by selecting the light source to emit light. Since the emission directions of these light beams differ by a very small angle, the condition is such that two or more different light beams enter the pupil of the observer at the observation position.

【0012】つまり、上記構成によれば観察者の単眼に
複数の視差像が入射する「超多眼領域」の立体表示が可
能となり、観察者の眼の焦点調節が立体像近傍に導かれ
観察者の疲労や違和感が軽減される。
That is, according to the above configuration, it is possible to stereoscopically display the "super multi-view area" in which a plurality of parallax images enter the single eye of the observer, and the focus adjustment of the observer's eye is guided to the vicinity of the stereoscopic image. People's fatigue and discomfort are reduced.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術には次のよ
うな問題点が存在する。「超多眼領域」の立体表示にお
いて最も特徴的なのは「単眼視差効果」により観察者の
眼の焦点調節が立体像近傍に導かれ観察者の疲労や違和
感が軽減される、という点である。「単眼視差効果」を
発生させるには単眼内に複数の視差画像を呈示する必要
がある。
The prior art has the following problems. The most characteristic feature of the "super multi-view region" stereoscopic display is that the "monocular parallax effect" guides the focus of the observer's eyes to the vicinity of the stereoscopic image, thereby reducing the fatigue and discomfort of the observer. In order to generate the “monocular parallax effect”, it is necessary to present a plurality of parallax images in a single eye.

【0014】しかし、単眼に対していったい何視差の画
像を呈示すべきなのか、単眼に入射する光の指向性はど
の程度あればよいのか、などの基本的な条件はこれまで
明確にされていない。
However, basic conditions, such as what parallax image should be presented to a single eye and the degree of directivity of light incident on the single eye, have been clarified so far. Absent.

【0015】このことは「超多眼領域」の立体表示を行
う再生装置を構成するうえで、装置の基本的な仕様を決
定できない、ということを意味する。
This means that the basic specifications of the playback apparatus cannot be determined when configuring a playback apparatus that performs stereoscopic display of the “super multi-view area”.

【0016】本発明は、超多眼立体表示を利用して立体
画像を観察するとき、観察者が疲労せずに良好に立体画
像を観察することができる立体画像表示装置及び立体画
像表示方法の提供を目的とする。
The present invention relates to a three-dimensional image display device and a three-dimensional image display method capable of observing a three-dimensional image satisfactorily without obstructing the observer when observing a three-dimensional image using super-multi-view three-dimensional display. For the purpose of providing.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明の立体画
像表示装置は、観察者の瞳に対して複数の光線を入射さ
せ、該光線同士の交点位置に観察者の眼の調節を合焦せ
しめる立体画像表示装置において、該瞳に入射する光線
の数をn、該瞳面上の複数の光線のうち最も離れた光線
同士の間隔をd、該光線の該瞳に入射するときの光線径
をφ、観察者の瞳から該光線の径が最小となる位置まで
の距離をl、観察者の瞳から該光線同士の交点位置まで
の距離をL、距離lでの該光線の最小径をΔ、観察者の
眼の角度分解能ρとするとき、l>Lの場合は
According to a first aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image display apparatus in which a plurality of light beams are made incident on an observer's pupil, and the eye of the observer is adjusted at the intersection of the light beams. In the stereoscopic image display device to be focused, the number of light rays incident on the pupil is n, the distance between the most distant light rays of the plurality of light rays on the pupil plane is d, and the light ray of the light rays entering the pupil is Φ is the diameter, l is the distance from the observer's pupil to the position where the diameter of the light beam is the minimum, L is the distance from the observer's pupil to the intersection point of the light beams, and L is the minimum diameter of the light beam at the distance l. Is Δ and the angular resolution ρ of the observer's eye is:

【0018】[0018]

【数9】 (Equation 9)

【0019】L>lの場合はWhen L> l,

【0020】[0020]

【数10】 (Equation 10)

【0021】を満足していることを特徴としている。Is satisfied.

【0022】請求項2の発明の立体画像表示装置は、観
察者の瞳に対して複数の光線を入射させ、該光線同士の
交点位置に観察者の眼の調節を合焦せしめる立体画像表
示装置において、該光線は鉛直方向のみ拡散特性を有し
ている、もしくは該光線の観察者の瞳孔位置での断面が
水平方向に短く鉛直方向に長い形状となっている状態で
あって、該瞳に入射する光線の数をn、該瞳面上の複数
の光線のうち最も離れた光線同士の水平方向間隔をd、
該光線の瞳に入射するときの水平方向幅をφh、観察者
の瞳から該光線の水平方向幅が最小となる位置までの距
離をl、観察者の瞳から該光線同士の交点位置までの距
離をL、距離lでの該光線の最小水平方向幅をΔh 、観
察者の眼の角度分解能ρとするとき、l>Lの場合は
According to a second aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image display apparatus in which a plurality of light rays are made incident on an observer's pupil, and adjustment of the eyes of the observer is focused on the intersection of the light rays. In this state, the light beam has a diffusion characteristic only in the vertical direction, or the cross section of the light beam at the pupil position of the observer has a shape that is short in the horizontal direction and long in the vertical direction, and The number of incident light rays is n, the horizontal distance between the most distant light rays among the plurality of light rays on the pupil plane is d,
Φ h is the horizontal width when entering the pupil of the light ray, l is the distance from the observer's pupil to the position where the horizontal width of the light ray is the minimum, and from the observer's pupil to the intersection point of the light rays. when the distance L, the distance l the minimum horizontal width of the light line Δ in h, the angular resolution ρ of the observer's eye, when the l> L is

【0023】[0023]

【数11】 [Equation 11]

【0024】L>lの場合はWhen L> l,

【0025】[0025]

【数12】 (Equation 12)

【0026】を満足していることを特徴としている。Is satisfied.

【0027】請求項3の発明は請求項1の発明におい
て、観察者の瞳から該光線の径が最小となる位置までの
距離lの情報および観察者の瞳から該光線同士の交点位
置までの距離Lの情報を取得する手段と、該二種類の情
報に基づいて該光線の瞳に入射するときの径φを変化さ
せる手段を有し、l>Lの場合は d>φ L>lの場合は d<φ となるよう制御することを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, information on a distance l from the observer's pupil to a position where the diameter of the light ray is minimized and information on a distance l from the observer's pupil to an intersection point of the light rays are provided. A means for acquiring information on the distance L, and a means for changing the diameter φ of the light beam when it enters the pupil based on the two types of information. If l> L, d> φ L> l In this case, d <φ is controlled.

【0028】請求項4の発明は請求項2の発明におい
て、観察者の瞳から該光線の水平方向幅が最小となる位
置までの距離lの情報および観察者の瞳から該光線同士
の交点位置までの距離Lの情報を取得する手段と、該二
種類の情報に基づいて該光線の瞳に入射するときの水平
方向幅φhを変化させる手段を有し、l>Lの場合は d>φh L>lの場合は d<φh となるよう制御することを特徴としている。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, information on the distance l from the observer's pupil to the position where the horizontal width of the light beam is minimized and the position of the intersection of the light beams from the observer's pupil a means for obtaining information of a distance L to the means for changing the horizontal width phi h when entering the pupil of the light beam based on the two kinds of information, in the case of l> L d> for φ h L> l is characterized by controlling so as to be d <φ h.

【0029】請求項5の発明の立体画像表示装置は、観
察者の瞳に対して複数の光線を入射させ、該光線同士の
交点位置に観察者の眼の調節を合焦せしめる立体画像表
示装置において、該瞳に入射する光線の数をn、観察者
の瞳孔径をdP 、該光線の該瞳に入射するときの光線径
をφ、観察者の瞳から該光線の径が最小となる位置まで
の距離をl、観察者の瞳から該光線同士の交点位置まで
の距離をL、距離lでの該光線の最小径をΔ、観察者の
眼の角度分解能ρとするとき、l>Lの場合は
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image display apparatus for causing a plurality of light beams to enter a pupil of the observer and focusing the adjustment of the eyes of the observer at the intersection of the light beams. In n, the number of light rays entering the pupil is n, the pupil diameter of the observer is d P , the light ray diameter of the light ray when entering the pupil is φ, and the diameter of the light ray from the observer's pupil is minimized. When the distance to the position is l, the distance from the observer's pupil to the intersection of the light rays is L, the minimum diameter of the light ray at the distance l is Δ, and the angular resolution ρ of the observer's eyes, l> For L

【0030】[0030]

【数13】 (Equation 13)

【0031】L>lの場合はWhen L> l,

【0032】[0032]

【数14】 [Equation 14]

【0033】を満足していることを特徴としている。This is characterized by satisfying the following.

【0034】請求項6の発明の立体画像表示装置は、観
察者の瞳に対して複数の光線を入射させ、該光線同士の
交点位置に観察者の眼の調節を合焦せしめる立体画像表
示装置において、該光線は鉛直方向のみ拡散特性を有し
ている、もしくは該光線の観察者の瞳孔位置での断面が
水平方向に短く鉛直方向に長い形状となっている状態で
あって、該瞳に入射する光線の数をn、観察者の瞳孔径
をdP 、該光線の瞳に入射するときの水平方向幅を
φh 、観察者の瞳から該光線の水平方向幅が最小となる
位置までの距離をl、観察者の瞳から該光線同士の交点
位置までの距離をL、距離lでの該光線の最小水平方向
幅をΔh 、観察者の眼の角度分解能ρとするとき、l>
Lの場合は
According to a third aspect of the present invention, there is provided a three-dimensional image display apparatus in which a plurality of light beams are made incident on an observer's pupil, and the adjustment of the observer's eye is focused on the intersection of the light beams. In this state, the light beam has a diffusion characteristic only in the vertical direction, or the cross section of the light beam at the pupil position of the observer has a shape that is short in the horizontal direction and long in the vertical direction, and The number of incident light beams is n, the pupil diameter of the observer is d P , the horizontal width when entering the pupil of the light beam is φ h , from the observer's pupil to the position where the horizontal width of the light beam is the minimum. when the distance l, the distance from the observer's pupil to the intersection between the ray L, the distance l the minimum horizontal width of the light line Δ in h, the angular resolution ρ of the observer's eye, l >
For L

【0035】[0035]

【数15】 (Equation 15)

【0036】L>lの場合はWhen L> l,

【0037】[0037]

【数16】 (Equation 16)

【0038】を満足していることを特徴としている。Is satisfied.

【0039】請求項7の発明は請求項5の発明におい
て、観察者の瞳から該光線の径が最小となる位置までの
距離lの情報および観察者の瞳から該光線同士の交点位
置までの距離Lの情報を取得する手段と、該二種類の情
報に基づいて該光線の瞳に入射するときの径φを変化さ
せる手段を有し、l>Lの場合は dP>φ L>lの場合は dP<φ となるよう制御することを特徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, information on a distance l from the observer's pupil to a position where the diameter of the light ray is minimized and information on a distance l from the observer's pupil to an intersection point of the light rays are provided. A means for acquiring information on the distance L; and a means for changing the diameter φ of the light beam when it enters the pupil based on the two types of information. When l> L, d P > φ L> l In the case of, control is performed such that d P <φ.

【0040】請求項8の発明は請求項6の発明におい
て、観察者の瞳から該光線の水平方向幅が最小となる位
置までの距離lの情報および観察者の瞳から該光線同士
の交点位置までの距離Lの情報を取得する手段と、該二
種類の情報に基づいて該光線の瞳に入射するときの水平
方向幅φhを変化させる手段を有し、l>Lの場合は dP>φh L>lの場合は dP<φh となるよう制御することを特徴としている。
According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, information on the distance l from the observer's pupil to the position where the horizontal width of the light ray is minimized and the position of the intersection of the light rays from the observer's pupil a means for obtaining information of a distance L to the means for changing the horizontal width phi h when entering the pupil of the light beam based on the two kinds of information, in the case of l> L d P > for phi h L> l is characterized by controlling so as to be d Ph.

【0041】請求項9の発明の立体画像表示方法は、観
察者の瞳に対して複数の光線を入射させ、該光線同士の
交点位置に観察者の眼の調節を合焦せしめて立体画像を
観察する立体画像表示方法において、該瞳に入射する複
数の光線同士の光線交点位置と観察者の瞳位置との距離
をLとし、該光線の径が最小となる光源位置と観察者の
瞳位置との距離をlとするとき、距離Lと距離lの情報
を入力する入力段階と、距離Lと距離lの大小を比較す
る比較段階と、該比較結果に応じて観察者の瞳に入射す
る光線径φを調整する調整段階を有することを特徴とし
ている。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image display method in which a plurality of light beams are made incident on an observer's pupil, and adjustment of the observer's eyes is focused on an intersection of the light beams to form a three-dimensional image. In the stereoscopic image display method for observation, a distance between a ray intersection point of a plurality of light rays incident on the pupil and a pupil position of the observer is L, and a light source position and a pupil position of the observer at which the diameter of the light ray is minimum. When the distance between the distance L and the distance l is input, an input step of inputting information of the distance L and the distance l, a comparison step of comparing the magnitude of the distance L and the distance l, and the light enters the pupil of the observer according to the comparison result It is characterized by having an adjusting step of adjusting the beam diameter φ.

【0042】請求項10の発明の立体画像表示方法は、
観察者の瞳に対して複数の光線を入射させ、該光線同士
の交点位置に観察者の眼の調節を合焦せしめて、立体画
像を観察する立体画像表示方法において、該瞳に入射す
る複数の光線同士の光線交点位置と観察者の瞳位置との
距離をLとし、該光線の径が最小となる光源位置と観察
者の瞳位置との距離をlとし、該瞳に入射する光線の数
をnとするとき、距離Lと距離lの情報を入力する入力
段階と、距離Lと距離lの大小を比較する比較段階と、
該比較結果に応じて観察者の瞳に入射する光線径φを調
整する調整段階と、距離Lと距離lの情報に応じて数n
を調整する調整段階を有することを特徴としている。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image display method comprising:
In a stereoscopic image display method of observing a stereoscopic image, a plurality of light beams are made incident on an observer's pupil, and the adjustment of the observer's eyes is focused on the intersection of the light beams. Let L be the distance between the ray intersection point between the light rays and the observer's pupil position, and let l be the distance between the light source position where the diameter of the light ray is the minimum and the observer's pupil position. When the number is n, an input step of inputting information on the distance L and the distance 1; a comparing step of comparing the distance L with the distance l;
An adjusting step of adjusting the beam diameter φ incident on the pupil of the observer according to the comparison result, and a number n according to the information of the distance L and the distance l
Is adjusted.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】はじめに本発明の立体画像表示装
置(立体表示装置)適用可能な技術分野について説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a technical field to which a stereoscopic image display device (stereoscopic display device) of the present invention can be applied will be described.

【0044】本発明の立体画像表示装置は観察者の単眼
に入射する複数の光線の交点で立体の奥行きを表現する
タイプの立体表示装置に適用可能である。まずは、この
タイプの立体表示装置について立体視の原理を説明す
る。
The three-dimensional image display device of the present invention can be applied to a three-dimensional display device of a type in which the depth of a three-dimensional image is represented by the intersection of a plurality of light rays incident on a single eye of an observer. First, the principle of stereoscopic vision for this type of stereoscopic display device will be described.

【0045】従来の多くの立体表示装置は両眼視差を用
いて立体画像を表現する。これは人間が立体を両眼で観
察するときに、右眼の網膜像と左眼の網膜像に視差が生
じており、立体知覚においてこの視差を大いに利用して
いることから、逆にこうした視差を持つ2枚の画像を左
右眼に独立に呈示すれば、立体認識が可能になるという
原理である。
Many conventional stereoscopic display devices express stereoscopic images using binocular parallax. This is because when a human observes a three-dimensional object with both eyes, there is a parallax between the retinal image of the right eye and the retinal image of the left eye. The principle is that stereoscopic recognition becomes possible if two images having the following are independently presented to the left and right eyes.

【0046】図1はこの立体認識の原理の説明図であ
る。図1は立体(物体)2上の点1の奥行きを、両眼視
差を用いて認識している状態を示している。3は画像表
示面であり、立体2を表示している。画像表示面3上に
点1Rを表示してこれを右眼ERのみに呈示し、画像表
示面3上に点1Lを表示してこれを左眼ELのみに呈示
すると、眼の輻輳が点1の位置に合い、人間の視覚認識
系は点1Rと右眼ERを結ぶ直線と、点1Lと左眼EL
を結ぶ直線の交点位置に点1を立体的に認識することが
できる。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the principle of the three-dimensional recognition. FIG. 1 shows a state in which the depth of a point 1 on a solid (object) 2 is recognized using binocular parallax. Reference numeral 3 denotes an image display surface, on which a solid 2 is displayed. When the point 1R is displayed on the image display surface 3 and is presented only to the right eye ER, and the point 1L is displayed on the image display surface 3 and is presented only to the left eye EL, the convergence of the eye becomes point 1 And the human visual recognition system uses a straight line connecting the point 1R and the right eye ER, and a point 1L and the left eye EL
Can be three-dimensionally recognized at the intersection of the straight lines connecting.

【0047】ただし、このとき眼の水晶体の調節が点1
に合うわけではなく、眼の調節と輻輳との間に乖離が発
生する。この乖離が大きい場合、視覚認識系に無理な負
担がかかり、疲労や違和感の原因となる可能性があると
言われている。
However, at this time, the adjustment of the lens of the eye is point 1
However, there is a divergence between accommodation and convergence of the eye. It is said that if this deviation is large, an unreasonable load is imposed on the visual recognition system, which may cause fatigue and discomfort.

【0048】これに対して、従来例に示したように視差
を単眼内で発生させるタイプの立体表示装置が種々と登
場している。
On the other hand, various types of stereoscopic display devices of the type in which parallax is generated within a single eye as shown in the prior art have appeared.

【0049】図2はこの立体認識の原理の説明図であ
る。図2は上記図1と同様の立体2上の点1の奥行き
を、単眼5内の視差を用いて認識している状態を示して
いる。
FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle of the three-dimensional recognition. FIG. 2 shows a state in which the depth of the point 1 on the three-dimensional object 2 similar to that of FIG. 1 is recognized using the parallax in the monocular 5.

【0050】3'は画像表示面である必要はなく、立体
を表現する光線が最も細くなっている光線焦点面と考え
ることができる。(光線焦点面では光線の径が最小とな
っており、そこから光が発散しているように見えるの
で、焦点位置での光線断面をここでは「光源」と呼ぶこ
とにする。)単眼5内で視差を発生させるためには図示
したように複数の光線が眼の水晶体4の異なる位置に異
なる角度で独立に入射することが必要である。
Reference numeral 3 'does not need to be an image display surface, and can be considered as a light beam focal plane where light beams representing a three-dimensional object are the thinnest. (Because the diameter of the light beam is the smallest at the light beam focal plane, and the light seems to diverge therefrom, the light beam cross section at the focal position is referred to as a “light source” here.) In order to generate parallax, it is necessary for a plurality of light rays to independently enter different positions of the crystalline lens 4 of the eye at different angles as shown in FIG.

【0051】図2では眼の瞳(水晶体)4の位置4L、
4Rの2つの位置に入射する光線がそれぞれ分離してお
り、かつ点1で交わっている。
In FIG. 2, the position 4L of the pupil (lens) 4 of the eye,
Light rays incident on the two positions of 4R are separated from each other and intersect at point 1.

【0052】このような状況下では、人間の視覚認識系
は2つの光線の交点1を光線の発散点と認識し、点1に
眼のピントが合うよう水晶体4の調節を行って、眼底に
像点1Eを形成する可能性がある。
In such a situation, the human visual recognition system recognizes the intersection 1 of the two light beams as the divergence point of the light beam, adjusts the lens 4 so that the eye is in focus on the point 1, and adjusts the lens 4 to the fundus. There is a possibility of forming the image point 1E.

【0053】しかし、人間の視覚認識系が常に光線の交
点1を光線の発散点と認識するとは限らない。同じ状況
下でも図3のように光線焦点面3’にピントが合い、眼
底に2つの独立した像点3EL、3ERを形成する可能
性もある。(ここでは便宜的に図2の状態を交点ピント
状態、図3の状態を光源ピント状態と呼ぶ。)視差を単
眼内で発生させるタイプの立体表示装置においては、光
源ピント状態よりも交点ピント状態が優先的に発生する
ことが望ましいが、そのために必要な条件がこれまで明
確にされていなかった。
However, the human visual recognition system does not always recognize the intersection 1 of the light beam as the divergence point of the light beam. Even in the same situation, there is a possibility that the light beam focal plane 3 'is focused as shown in FIG. 3 and two independent image points 3EL and 3ER are formed on the fundus. (Here, for convenience, the state of FIG. 2 is referred to as an intersection focus state, and the state of FIG. 3 is referred to as a light source focus state.) In a stereoscopic display device of a type in which parallax is generated within a single eye, the intersection focus state is more than the light source focus state. It is desirable that this occurs preferentially, but the conditions required for that have not been clarified so far.

【0054】本発明では交点ピント状態と光源ピント状
態のそれぞれにおける眼底像の状態を幾何光学的な解析
により求め、眼のピントが光線交点側に合いやすい条件
を導出し、これを満足するように各要素を設定し、これ
によって良好なる立体画像の観察が行える立体表示装置
を構成している。
In the present invention, the state of the fundus image in each of the focus state of the intersection and the focus state of the light source is obtained by geometrical optics analysis, and a condition under which the eye easily focuses on the light ray intersection side is derived. A three-dimensional display device is provided in which each element is set so that a favorable three-dimensional image can be observed.

【0055】次に本発明における上記条件の求め方を説
明する。図4は視差を単眼内で発生させるタイプの立体
表示装置の再生像を観察している単眼の様子を模した幾
何光学モデルである。
Next, how to determine the above conditions in the present invention will be described. FIG. 4 is a geometric optical model simulating a state of a single eye observing a reproduced image of a stereoscopic display device of a type that generates parallax within a single eye.

【0056】図4では単眼の水晶体4をレンズとしてと
らえている。以下「水晶体4」を「レンズ4」又は「単
眼」ともいう。
FIG. 4 shows the monocular lens 4 as a lens. Hereinafter, the “crystal lens 4” is also referred to as a “lens 4” or a “monocular”.

【0057】図示した例は単眼内に3つの視差が発生し
ている。眼のレンズ4と眼底は距離s’だけ離れてお
り、眼のピントは眼のレンズ4(水晶体)から距離sだ
け離れた、眼底と共役な位置に合っているものとする。
In the illustrated example, three parallaxes occur within a single eye. It is assumed that the eye lens 4 and the fundus are separated by a distance s ′, and that the eye is focused on a position conjugate with the fundus, which is separated from the eye lens 4 (the crystalline lens) by a distance s.

【0058】単眼内に3つの視差が発生しているとき、
3個の光源から出た光が眼のレンズ4の異なる位置に入
射し眼底に到達する。このときの光源像はボケを生じて
いる。さらに、3本の光線の間隔が十分狭ければ3つの
光源像は一つのつながった像と見なされ、1つのボケた
像として認識される。この全体的なボケの量は個々の光
源像のボケ量と光源像同士の分離量によって決定され
る。
When three parallaxes occur in a single eye,
Light emitted from the three light sources enters different positions of the eye lens 4 and reaches the fundus. The light source image at this time is blurred. Further, if the distance between the three light beams is sufficiently small, the three light source images are regarded as one connected image and recognized as one blurred image. The overall amount of blur is determined by the amount of blur of each light source image and the amount of separation between light source images.

【0059】そこで光源像のボケ量と光源像同士の分離
量をそれぞれ求め、全体的なボケ量を求める。
Therefore, the amount of blur of the light source image and the amount of separation between the light source images are obtained, and the overall amount of blur is obtained.

【0060】眼のピント位置の距離sを変化させた場
合、全体的なボケ量もまた変化するが、全体的なボケ量
が最小となる距離sの値はきわめて重要な意味を持つ。
なぜなら、全体的なボケ量が最小となる距離sが存在す
れば、眼の水晶体の調節はその位置に誘導されると考え
られるからである。
When the distance s of the focus position of the eye is changed, the overall blur amount also changes, but the value of the distance s at which the overall blur amount is minimum has a very important meaning.
This is because if there is a distance s at which the overall blur amount becomes minimum, it is considered that accommodation of the lens of the eye is guided to that position.

【0061】もしも距離sの値が常に光線交点位置に一
致するような条件を導き出すことができれば、視覚認識
系への負担軽減に有効な立体表示装置を構成することが
できる。
If a condition can be derived such that the value of the distance s always coincides with the position of the ray intersection, a stereoscopic display device effective for reducing the load on the visual recognition system can be constructed.

【0062】また、眼底に形成される複数の光源像が一
つにつながって認識されるか否かは個々の光源像のボケ
量と、単眼に入射する光線数(単眼内視差数)に依存す
る。よって、光源像が一つにつながって認識される条件
から単眼に入射させるべき光線数(必要な単眼内視差
数)を求めることができる。
Whether a plurality of light source images formed on the fundus are recognized as one unit depends on the blur amount of each light source image and the number of light rays incident on a single eye (the number of parallaxes within a single eye). I do. Therefore, the number of rays to be incident on a single eye (the necessary number of intraocular parallaxes) can be obtained from the condition in which the light source images are connected and recognized.

【0063】まずは眼底における全体的なボケ量から求
める。図5は光源像のボケ量を導出するための幾何光学
モデルである。
First, it is determined from the total blur amount at the fundus. FIG. 5 is a geometric optical model for deriving the blur amount of the light source image.

【0064】計算に使用する各パラメータは次の通りで
ある。
The parameters used in the calculation are as follows.

【0065】s :眼レンズから眼のピント位置までの
距離 s’:眼レンズから眼底までの距離 l :眼レンズから光源までの距離 l’:眼レンズから光源位置と共役な位置までの距離 Δ :光源の大きさ φ :眼レンズに入射する光線の直径 h :光源からの最大画角主光線同士の間隔 δ :光源像のエッジの錯乱円直径 上記のようなパラメータを用いるとき、光源像のボケ量
σ=h+δを求める。
S: distance from eye lens to focus position of eye s ': distance from eye lens to fundus l: distance from eye lens to light source l': distance from eye lens to position conjugate to light source position Δ : The size of the light source φ: The diameter of the light beam incident on the eye lens h: The maximum angle of view from the light source The distance between the principal rays δ: The diameter of the confusion circle of the edge of the light source image When the above parameters are used, the light source image The blur amount σ = h + δ is obtained.

【0066】[0066]

【数17】 [Equation 17]

【0067】近軸関係よりFrom the paraxial relationship

【0068】[0068]

【数18】 (Equation 18)

【0069】なので上式よりl’を消去してTherefore, l 'is deleted from the above equation, and

【0070】[0070]

【数19】 [Equation 19]

【0071】[0071]

【数20】 (Equation 20)

【0072】したがってTherefore,

【0073】[0073]

【数21】 (Equation 21)

【0074】次に光源像の分離量を求める。図6は光源
像のボケ量を導出するための幾何光学モデルである。計
算に使用する各パラメータは次の通りである。
Next, the separation amount of the light source image is obtained. FIG. 6 is a geometrical optical model for deriving the blur amount of the light source image. The parameters used for the calculation are as follows.

【0075】L :眼レンズから光線交点位置までの距
離 L’:眼レンズから光線交点位置と共役な位置までの距
離 D :光源同士の間隔(視差) D’:眼のピント位置における光線同士の間隔 d :眼レンズに入射する光線同士の間隔 d’:眼底での像中心の分離量 ただし、d’は眼に複数入射する光線のうち最も離れた
2本の光線による像同士の分離量とする。
L: distance from the eye lens to the ray intersection point L ': distance from the eye lens to a position conjugate to the ray intersection point D: interval between light sources (parallax) D': distance between light rays at the eye focus position Interval d: Interval between light rays incident on the eye lens d ': Separation amount of the image center at the fundus oculi, where d' is the separation amount between images by the two most distant light rays among the plurality of light rays incident on the eye. I do.

【0076】[0076]

【数22】 (Equation 22)

【0077】各パラメータの関係を図4に示した3視差
の場合について図示すると、図7のようになる。
FIG. 7 shows the relationship between the parameters for the case of three parallaxes shown in FIG.

【0078】以上をまとめるとTo summarize the above,

【0079】[0079]

【数23】 (Equation 23)

【0080】となる。Is obtained.

【0081】上式より、眼のピントが立体像に合ってい
るときの全体的なボケ量Σs=L
From the above equation, the overall blur amount Σ s = L when the eye is in focus on the stereoscopic image is

【0082】[0082]

【数24】 (Equation 24)

【0083】眼のピントが光源に合っているときの全体
的なボケ量Σs=l
The total amount of blur にs = l when the eye is focused on the light source is

【0084】[0084]

【数25】 (Equation 25)

【0085】であることがわかる。It can be seen that

【0086】上記(1)式をs,l,Lの大小関係によ
り場合分けして展開し、sの変化に対するボケ量Σの変
化をグラフ化すると以下のようになる。
The above equation (1) is developed by dividing the case according to the magnitude relation of s, l, and L, and the change of the blur amount に 対 す る with respect to the change of s is graphed as follows.

【0087】[l>Lの場合][When l> L]

【0088】[0088]

【数26】 (Equation 26)

【0089】上式をもとにΣを縦軸、sを横軸に取った
グラフを描くと図8のようになる。グラフよりd>φの
時はs=LでΣが最小値をとり、d<φの時はs=lで
Σが最小値をとることがわかる。
FIG. 8 shows a graph in which Σ is plotted on the vertical axis and s is plotted on the horizontal axis based on the above equation. The graph shows that when d> φ, s = L and s has the minimum value, and when d <φ, s = l and s has the minimum value.

【0090】視覚認識系は眼底での像の拡がりを最小に
するべく水晶体の調節を行うと考えられるから、l>L
の場合はd>φの条件を満たせば、観察者の調節は光線
交点に合いやすくなる。これはs=LでΣが小さくなる
からである。 [l<Lの場合]l>Lの場合と同様にしてΣを求める
It is considered that the visual recognition system adjusts the crystalline lens so as to minimize the spread of the image on the fundus, so that l> L
In the case of (1), if the condition of d> φ is satisfied, the observer's adjustment can be easily adjusted to the ray intersection. This is because s becomes smaller at s = L. [When l <L] When Σ is obtained in the same manner as when l> L,

【0091】[0091]

【数27】 [Equation 27]

【0092】上式をもとにΣを縦軸、sを横軸に取った
グラフを描くと図9のようになる。グラフよりd>φの
時はs=lでΣが最小値をとり、d<φの時はs=Lで
Σが最小値をとることがわかる。視覚認識系は眼底での
像の拡がりを最小にするべく水晶体4の調節を行うと考
えられるから、l<Lの場合はd<φの条件を満たせ
ば、観察者の調節は光線交点に合いやすくなる。s=L
でΣが小さくなるからである。
FIG. 9 shows a graph in which Σ is plotted on the vertical axis and s is plotted on the horizontal axis based on the above equation. From the graph, it can be seen that when d> φ, s takes the minimum value at s = 1, and when d <φ, s = L and Σ takes the minimum value. Since it is considered that the visual recognition system adjusts the crystalline lens 4 to minimize the spread of the image at the fundus, if l <L, if the condition of d <φ is satisfied, the adjustment of the observer matches the ray intersection. It will be easier. s = L
This is because Σ becomes smaller.

【0093】次に、瞳に入射する光線数nの条件を求め
る。図10はやはり眼底での像の様子を示している。図
からわかるように像の最大分離量d’内にn本の光線に
よる像が形成されているとき、像と像の間隔εは
Next, the condition of the number n of light rays incident on the pupil is determined. FIG. 10 also shows an image at the fundus. As can be seen from the figure, when an image with n rays is formed within the maximum separation amount d ′ of the image, the distance ε between the images is

【0094】[0094]

【数28】 [Equation 28]

【0095】で表される。εが目の分解能ρ(単位はr
ad)未満なら像はすべてつながって見えるから、複数
の光線による像を一つのボケと認識し、光線再現方式に
よる立体像再生が成立しやすくなる。そこで、ε/s’
<ρとなるnの条件を求めると
Is represented by ε is the eye resolution ρ (unit is r
If the value is less than ad), all the images appear to be connected, so that an image formed by a plurality of light rays is recognized as one blur, and a three-dimensional image reproduction by the light ray reproduction method is easily established. Therefore, ε / s'
When the condition of n that satisfies <ρ is obtained,

【0096】[0096]

【数29】 (Equation 29)

【0097】d’,σを代入してn−1について解くとSubstituting d 'and σ and solving for n-1 gives

【0098】[0098]

【数30】 [Equation 30]

【0099】上式をL<s<lまたはl<s<Lの範囲
で検証すると 右辺分子はs=Lで最小(=0) s=lで最大 右辺分母はs=Lで最大 s=lで最小 よって上記の範囲ではs=lのとき右辺は最大値をと
る。(sの範囲は無限に存在するが、実用上は上記の範
囲のみを考えれば十分と思われる) したがって上記検証の全ての範囲内で網膜像が一つのボ
ケとして認識されるためにnが満たすべき条件は
When the above equation is verified in the range of L <s <l or l <s <L, the right side numerator is s = L and minimum (= 0) s = l and the right side denominator is s = L and maximum s = l Therefore, in the above range, the right side has the maximum value when s = 1. (There is an infinite range of s, but it is considered practical to consider only the above range.) Therefore, n is satisfied because the retinal image is recognized as one blur within the entire range of the above verification. The condition that should be

【0100】[0100]

【数31】 (Equation 31)

【0101】となる。Is obtained.

【0102】なお、実際に立体画像表示装置を構成する
場合、情報量の低減化や装置構成上の問題などの理由に
より縦方向の視差情報を除去し、水平方向視差のみで立
体像を再生する方法をとることが多い。
When an actual stereoscopic image display device is constructed, the parallax information in the vertical direction is removed for reasons such as a reduction in the amount of information and a problem in the device configuration, and a stereoscopic image is reproduced only by the parallax in the horizontal direction. I often do it.

【0103】この場合、鉛直方向の観察域を確保するた
めに瞳に入射する光線を図12のように鉛直方向に広が
る光束とするか、水平方向には指向性があり鉛直方向の
み拡散光特性を有する光線とすることが望ましい。
In this case, in order to secure the observation area in the vertical direction, the light beam incident on the pupil is a light beam that spreads in the vertical direction as shown in FIG. Is desirable.

【0104】上記条件式は図11のように瞳孔位置での
光線断面が回転対称である場合を想定して求めている
が、図12のような光線断面が長円形の場合は、光線径
φ、光源=光線の最小径Δを、それぞれ光線の水平方向
幅φh、光線の水平方向最小径Δhで置き換えた条件式に
すれば、同様に眼のピントが光線交点側に合いやすい条
件を導出することができる。
The above conditional expression is obtained on the assumption that the light beam cross section at the pupil position is rotationally symmetric as shown in FIG. 11, but when the light beam cross section is oblong as shown in FIG. the minimum diameter delta of the light source = light, the horizontal width phi h of each beam, if the conditional expression is replaced by the horizontal minimum diameter delta h of the light beam, as well as focus of the eye to fit easily condition the ray intersection side Can be derived.

【0105】図23は本発明の画像表示方法の実施形態
1のフローチャートである。
FIG. 23 is a flowchart of the image display method according to the first embodiment of the present invention.

【0106】本実施形態では光線の本数nを調整する段
階と光線の直径φや光線同士の間隔dを調整する段階の
順番はどちらが先でも良い。距離Lと距離lの情報を入
力する段階と距離Lと距離lの大小を比較する段階は上
記の2つの段階よりも先に行われていれば良い。
In this embodiment, the order of adjusting the number n of the light beams and adjusting the diameter φ of the light beams and the distance d between the light beams may be any order. The step of inputting the information of the distance L and the distance 1 and the step of comparing the magnitudes of the distance L and the distance 1 may be performed before the above two steps.

【0107】次に、上記条件を適用した本発明の立体表
示装置の実施形態の構成例について説明する。
Next, a configuration example of an embodiment of the stereoscopic display device of the present invention to which the above conditions are applied will be described.

【0108】(構成例1)従来例に示した集束化光源列
(FLA)を用いる多眼立体ディスプレイでは、図18
(a)に示すように、半導体レーザーなどの光源(Light
Source)からの光を光学系(Beam Shaping Optics)によ
り細い光束に整形したビームの交点で立体像を表現する
ことができる。
(Structural Example 1) In the multi-view stereoscopic display using the focused light source array (FLA) shown in the conventional example, FIG.
As shown in (a), a light source such as a semiconductor laser (Light)
3D image can be represented by the intersection of the beams obtained by shaping the light from the (Source) into a thin light beam by an optical system (Beam Shaping Optics).

【0109】図19,図20は本発明に係る構成例によ
る3次元像再生の様子の説明図である。図19はある時
刻tにおける全体構成平面図である。図中の20は集束
化光源列(FLA)を示しており、詳細は図17の説明で述
べたとおりである。光源列のうちどれから光線を発生さ
せるかは任意に選択することが可能である。光源列から
発せられる光線の焦点は走査光学系21によって図中、
位置22に結像している。このとき集束化光源列(FLA)
20からは図中のRay1のみが発生するように制御されて
いる。このときRay1は観察者の右眼に入射しており瞳孔
位置での入射光線の水平方向幅は前記各式の直径φに相
当する。また、走査光学系21を出射して観察者の目に
入射するまでのRay1の最小径は前記各式の光源の大きさ
Δに相当する。
FIG. 19 and FIG. 20 are views for explaining a three-dimensional image reproduction according to the configuration example of the present invention. FIG. 19 is a plan view of the entire configuration at a certain time t. Reference numeral 20 in the figure denotes a focused light source array (FLA), the details of which are as described in the description of FIG. It is possible to arbitrarily select from which of the light source arrays the light rays are generated. The focus of the light beam emitted from the light source array is shown in FIG.
An image is formed at a position 22. At this time, a focused light source array (FLA)
20 is controlled so that only Ray1 in the figure is generated. At this time, Ray1 is incident on the right eye of the observer, and the horizontal width of the incident light beam at the pupil position corresponds to the diameter φ in each of the above equations. The minimum diameter of Ray1 from the time when the light is emitted from the scanning optical system 21 to the time when the light enters the eyes of the observer is equivalent to the size Δ of the light source in each of the above equations.

【0110】図20は時刻tより微少時間δt経過後の
全体構成の平面図である。光線の焦点の位置は位置22
から位置22’へと移動している。
FIG. 20 is a plan view of the entire structure after a short time δt has elapsed from time t. The position of the focal point of the ray is position 22
To the position 22 '.

【0111】さらに集束化光源列(FLA)20からは図中
のRay2のみが発生するように制御されている。観察者に
とって微少時間δtは残像の許容時間内となっており、
図19の状態と図20の状態は同時に発生しているかの
ように認識される。
Further, from the focused light source array (FLA) 20, it is controlled so that only Ray2 in the figure is generated. The minute time δt is within the allowable time of the afterimage for the observer,
The state of FIG. 19 and the state of FIG. 20 are recognized as if they occurred simultaneously.

【0112】したがって、2つの状態で発生した光線Ra
y1とRay2は図中の位置1に光線の交点が形成されている
のを、右眼で観察することになる。同様の所作を左眼側
についても行えば、こうした光線の交点は左眼でも観察
することができる。集束化光源列(FLA)を並列駆動して
これら光線の交点を複数発生するよう制御すれば、3次
元像の再生が可能となる。
Therefore, the ray Ra generated in the two states
The right eye observes that the intersection of the light rays is formed at the position 1 in the drawing for y1 and Ray2. If the same operation is performed on the left eye side, the intersection of such light rays can be observed by the left eye. If the focusing light source array (FLA) is driven in parallel to generate a plurality of intersections of these light beams, a three-dimensional image can be reproduced.

【0113】このときのビームと観察者瞳の関係を図示
すると図13のようになる。Beam Shaping Opticsで収
束光となったビームはFocal Pointで最小径となり、発
散光となって観察者の瞳孔4に入射する。観察者の瞳孔
径dpは眼の虹彩6によって決定される。
FIG. 13 shows the relationship between the beam and the observer's pupil at this time. The beam converged as a result of the beam shaping optics has a minimum diameter at the focal point, becomes divergent light, and enters the pupil 4 of the observer. The pupil diameter d p of the observer is determined by the iris 6 of the eye.

【0114】複数の光線が瞳孔4に入射する場合、最も
分離した光線の間隔dは瞳孔径dpにほぼ等しいので、
網膜像の全体的なボケ量を最小にする条件は、実質的に
は瞳孔径dpと入射光線径φとの関係によって定まる。
When a plurality of light beams enter the pupil 4, the interval d between the most separated light beams is substantially equal to the pupil diameter d p .
The condition for minimizing the overall blur amount of the retinal image is substantially determined by the relationship between the pupil diameter d p and the incident light diameter φ.

【0115】すなわち、眼から光線交点までの距離Lと
眼から光源位置までの距離lとの大小関係によって場合
分けして l>Lの時 dp>φ ‥‥‥(3) l<Lの時 dp<φ ‥‥‥(4) が満たすべき条件となる。
That is, when the distance L from the eye to the ray intersection and the distance l from the eye to the light source position are different, if l> L, then d p > φ ‥‥‥ (3) l <L When d p <φφ (4), the condition to be satisfied is satisfied.

【0116】本構成例では入射光線径φは、Beam Shapi
ng Opticsによって生成するビームのN.A.に依存す
る。
In this configuration example, the incident light diameter φ is equal to the beam shape.
N. ng Optics A. Depends on.

【0117】φ=2l* (ビームのN.A.) であるから、網膜像の全体的なボケ量を最小にする条件
Since φ = 2l * (NA of the beam), the condition for minimizing the overall blur amount of the retinal image is

【0118】[0118]

【数32】 (Equation 32)

【0119】となる。Is obtained.

【0120】さらに、瞳に入射すべき光線数nの条件を
求めると、(2)式より
Further, when the condition of the number n of rays to be incident on the pupil is obtained, the following equation is obtained.

【0121】[0121]

【数33】 [Equation 33]

【0122】となる。Is obtained.

【0123】したがって、本構成例では(5)式または
(6)式を満足するビームN.Aを生成するようなBeam
Shaping Opticsを用い、かつ(7)式を満足する本数
の光線を瞳に入射させるような構成を取っている。
Therefore, in this configuration example, the beam N.D. that satisfies the expression (5) or (6) is satisfied. Beam that generates A
A configuration is used in which the number of rays that satisfies the expression (7) is incident on the pupil using Shaping Optics.

【0124】例えば、l=600mm、L=300m
m、dp=4mm、Δ=0.5mm、眼の分解能ρを
1’(=2.9*10-4 rad)とすると ビームのN.A. < 0.003 n > 6.9 となるので、ビームN.A.が0.003以下のビーム
を生成し、これを観察者の瞳(瞳孔径4mm)に7本以
上入射させる構成としている。
For example, 1 = 600 mm, L = 300 m
m, d p = 4 mm, Δ = 0.5 mm, and the eye resolution ρ is 1 ′ (= 2.9 * 10 −4 rad). A. <0.003n> 6.9, the beam N.D. A. Generates a beam of 0.003 or less, and makes seven or more beams incident on the pupil (pupil diameter 4 mm) of the observer.

【0125】上記の条件式から、網膜像の全体的なボケ
量を最小にする条件は距離lと距離Lの大小関係によっ
て変化することがわかる。そこで、距離lの情報および
距離Lの情報を取得し大小比較をする手段と上記の情報
に基づいて瞳に入射するときの光線径φを変化させる手
段を持ち、l>Lの場合は dp>φ L>lの場合は dp<φ となるような制御を行えば、立体像までの距離Lが大き
く変化するような像再生であっても一台の装置で対応す
ることが可能である。例えば本構成例の場合、瞳に入射
するときの光線径φはビームのN.A.に依存してお
り、ビームのN.A.を決定するのはBeam Shaping Opt
icsであることから、図14に示すようにBeam Shaping
Opticsをズーム光学系7とし、距離lの情報および距離
Lの情報検知手段9からの情報に基づき制御手段8がズ
ーム光学系7の焦点距離を変化させるという構成をとる
ようにする。
From the above conditional expression, it can be seen that the condition for minimizing the overall blur amount of the retinal image changes depending on the magnitude relationship between the distance 1 and the distance L. Therefore, to obtain information of the distance l information and distance L on the basis of the means and the information that the magnitude comparison having a means for varying the beam diameter φ when entering the pupil, in the case of l> L d p > Φ L> l, by performing control such that d p <φ, even a single device can cope with image reproduction in which the distance L to the stereoscopic image changes greatly. is there. For example, in the case of the present configuration example, the beam diameter φ when entering the pupil is N.D. of the beam. A. And the beam N.D. A. Determines the Beam Shaping Opt
ics, Beam Shaping as shown in FIG.
Optics is the zoom optical system 7, and the control unit 8 changes the focal length of the zoom optical system 7 based on the information of the distance 1 and the information from the information detection unit 9 of the distance L.

【0126】なお、ビームのN.A.を変化させるには
Beam Shaping Opticsの有効径を変化させてもよく、上
記情報に基づいて制御手段8がBeam Shaping Opticsの
絞りを変化させるという構成をとってもよい。
The N.V. A. To change
The effective diameter of the beam shaping optics may be changed, and the control means 8 may change the aperture of the beam shaping optics based on the above information.

【0127】(構成例2)特願平9−368961号の
立体表示装置では従来例同様の「超多眼領域」の立体表
示を、液晶シャッターメガネを用いて実現している。
(Structural Example 2) In the stereoscopic display device disclosed in Japanese Patent Application No. 9-368961, a stereoscopic display of "super multi-view area" similar to the conventional example is realized by using liquid crystal shutter glasses.

【0128】図15は上記発明の構成ブロック図であ
る。図中100は画像分離手段としての立体観察眼鏡、
200は視差画像を高速に切り替え表示する表示手段と
してのモニタ、300は視差画像の切り替えや立体観察
眼鏡100のスリット開口を制御するコントローラであ
り、映像ソースとのインターフェース機能も備えてい
る。
FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of the present invention. In the figure, 100 is stereoscopic observation glasses as image separation means,
Reference numeral 200 denotes a monitor as a display unit for switching and displaying the parallax images at high speed, and 300 denotes a controller for controlling the switching of the parallax images and the slit opening of the stereoscopic glasses 100, and also has an interface function with a video source.

【0129】コントローラ300はモニタの駆動回路3
01、立体観察眼鏡100のスリットをする眼鏡駆動回
路302、モニタ200に表示する視差画像情報と立体
眼鏡のスリット形成の同期をとるための同期回路303
を有している。
The controller 300 is a monitor driving circuit 3
01, a glasses driving circuit 302 for slitting the stereoscopic observation glasses 100, a synchronization circuit 303 for synchronizing parallax image information displayed on the monitor 200 and slit formation of the stereoscopic glasses.
have.

【0130】図16は上記立体観察眼鏡の要部斜視図で
ある。図中101L、101Rは観察者が開口部を通し
て観察できる観察手段としての観察枠、102L,10
2R、103L、103Rは観察枠101の中で光が遮
断されている遮光部、104R,104Lは光が透過可
能なスリットであり、TSはスリット104の幅を示し
ている。
FIG. 16 is a perspective view of an essential part of the stereoscopic observation glasses. In the figure, 101L and 101R are observation frames as observation means that can be observed by an observer through the opening, and 102L and 10R.
Reference numerals 2R, 103L, and 103R denote light blocking portions in the observation frame 101 that block light, 104R and 104L denote slits through which light can pass, and TS denotes the width of the slit 104.

【0131】スリット104は水平方向に高速にスキャ
ンされ、スリットの位置に対応した視差画像が同期して
モニタ200上に表示される。
The slit 104 is scanned at high speed in the horizontal direction, and a parallax image corresponding to the position of the slit is displayed on the monitor 200 in synchronization.

【0132】スリット104の幅TSが観察者の瞳孔よ
りも十分小さいとすれば、観察者の瞳孔よりも小さい視
点間隔の視差画像を呈示することになり、従来例同様に
「単眼視差効果」が発生する。つまり、上記発明の構成
で「超多眼領域」の立体視が可能となる。
Assuming that the width TS of the slit 104 is sufficiently smaller than the pupil of the observer, a parallax image having a viewpoint interval smaller than that of the pupil of the observer will be presented. appear. That is, the configuration of the present invention enables stereoscopic viewing of the “super multi-view area”.

【0133】図21,図22は本発明に係る構成例によ
る3次元像再生の様子の説明図である。図21はある時
刻tにおける全体構成平面図である。図21において視
差画像を切り替え表示するモニタ200の画像表示面上
の画素10に輝度が与えられ、それらから光が放射して
いる。このときの画素の水平方向幅は前記各式の光源の
大きさΔに相当する。観察者は立体画像観察用の眼鏡1
00を通してこれらの光を観察する。時刻tにおいては
立体観察用の眼鏡100の右眼に相当する領域では幅T
Sのスリット104Rが形成され、観察者の右眼にはこ
のスリット104Rを通過した光線のみが入射する。こ
のとき瞳孔に入射する光線の水平方向幅は前記各式の光
線の直径φに相当する。
FIGS. 21 and 22 are explanatory views of a three-dimensional image reproduction according to the configuration example of the present invention. FIG. 21 is an overall configuration plan view at a certain time t. In FIG. 21, luminance is given to the pixels 10 on the image display surface of the monitor 200 that switches and displays the parallax images, and light is emitted from the pixels. The horizontal width of the pixel at this time corresponds to the size Δ of the light source in each of the above equations. The observer is glasses 1 for observing a stereoscopic image.
Observe these lights through 00. At the time t, the width T in the region corresponding to the right eye of the stereoscopic glasses 100
An S slit 104R is formed, and only the light beam passing through the slit 104R enters the right eye of the observer. At this time, the horizontal width of the light beam incident on the pupil corresponds to the diameter φ of the light beam in each of the above equations.

【0134】図22は時刻tより微少時間δt経過後の
全体構成平面図である。スリット104Rは位置を変
え、それに伴いモニタ200の画像表示面上の画素10
の分布も変化する。観察者にとっては微少時間δtは残
像の許容時間内となっており、図21の状態と図22の
状態は同時に発生しているかのように認識される。した
がって、2つの状態で発生した光線は図中の位置1に光
線の交点が形成されているのを、右眼で観察することに
なる。同様の所作を左眼側についても行えば、こうした
光線の交点は左眼でも観察することができる。モニタ2
00においてより多くの画素に輝度を与え、これら光線
の交点を複数発生するよう制御すれば、光線交点の集合
体として3次元像を再生することが可能となる。
FIG. 22 is a plan view of the entire structure after a short time δt has elapsed from time t. The slit 104R changes the position, and accordingly, the pixel 10R on the image display surface of the monitor 200 is changed.
Also changes. For the observer, the minute time δt is within the allowable time of the afterimage, and the state of FIG. 21 and the state of FIG. 22 are recognized as if they occur simultaneously. Therefore, the rays generated in the two states are observed with the right eye while the intersection of the rays is formed at the position 1 in the figure. If the same operation is performed on the left eye side, the intersection of such light rays can be observed by the left eye. Monitor 2
By giving luminance to more pixels in 00 and controlling to generate a plurality of intersections of these light rays, it becomes possible to reproduce a three-dimensional image as a set of intersections of light rays.

【0135】しかし、上記発明ではスリット104の幅
TSや単眼に呈示する視差数nに根拠のある値を与える
ことができておらず、「単眼視差効果」が発生しやすい
装置を構成することができない。
However, in the above-mentioned invention, it is not possible to provide a basis value for the width TS of the slit 104 or the number of parallaxes n to be presented to a single eye, and it is possible to configure an apparatus in which the “monocular parallax effect” is likely to occur. Can not.

【0136】上記発明に本発明を適用すると、スリット
104の幅TSの値と単眼に呈示すべき視差画像数nの
値を「単眼視差効果」が発生しやすいように設定するこ
とができる。
When the present invention is applied to the above invention, the value of the width TS of the slit 104 and the value of the number n of parallax images to be presented to a single eye can be set so that the “monocular parallax effect” easily occurs.

【0137】観察者の瞳孔径dpとすると、スリット幅
TSは入射光線径φに等しいので、構成例1同様に眼か
ら再生像の距離Lと眼から光源までの距離lとの大小関
係によって場合分けして l>Lの時 dp > TS ‥‥‥(8) l<Lの時 dp < TS ‥‥‥(9) が網膜像の全体的なボケ量を最小にする条件となる。
Assuming that the pupil diameter of the observer is d p , the slit width TS is equal to the diameter of the incident light beam φ. d p> TS ‥‥‥ (8) l <d p <TS ‥‥‥ when L (9) is a condition to minimize the overall amount of blurring retinal image when the case analysis to l> L .

【0138】一方、瞳に入射すべき光線数nの条件は
(7)式がそのまま当てはまる。
On the other hand, the condition of the number n of rays to be incident on the pupil is directly given by the equation (7).

【0139】これらの条件式より、「単眼視差効果」が
有効となる構成を得ることができる。例えば、l=60
0mm、L=300mm、dp=4mm、Δ=0.5m
m、眼の分解能ρを1′(=2.9*10-4 rad)とす
ると TS < 4 n > 6.9 となるので、本構成例ではスリット幅を4mm以下と
し、かつ観察者単眼(瞳孔径4mm)に7視差以上の視
差画像を呈示する構成としている。
From these conditional expressions, a configuration in which the “monocular parallax effect” is effective can be obtained. For example, l = 60
0 mm, L = 300 mm, d p = 4 mm, Δ = 0.5 m
m and the resolution ρ of the eye is 1 ′ (= 2.9 * 10 −4 rad), then TS <4 n> 6.9, so that in this configuration example, the slit width is set to 4 mm or less, and the observer's monocular ( The configuration is such that a parallax image with seven or more parallaxes is presented at a pupil diameter of 4 mm).

【0140】本構成例においても網膜像の全体的なボケ
量を最小にするための条件を満足させるために距離lと
距離Lの大小関係に応じて光線径φを変化させる方法は
有効である。
Also in this configuration example, it is effective to change the beam diameter φ according to the magnitude relationship between the distance 1 and the distance L in order to satisfy the condition for minimizing the overall blur amount of the retinal image. .

【0141】例えば本構成例の場合、瞳に入射するとき
の光線径φはスリット幅TSに依存しており、φ=TS
であるから、図16において距離lの情報および距離L
の情報検知手段(不図示)からの情報に基づき眼鏡駆動
手段302が立体観察眼鏡100のスリット幅TSを変
化させる構成をとれば、眼から立体像までの距離Lが大
きく変化するような像再生であっても一台の装置で対応
することが可能である。
For example, in the case of this configuration example, the beam diameter φ when entering the pupil depends on the slit width TS, and φ = TS
Therefore, the information of the distance 1 and the distance L in FIG.
Is configured such that the eyeglass driving means 302 changes the slit width TS of the stereoscopic observation glasses 100 based on the information from the information detection means (not shown), image reproduction such that the distance L from the eye to the stereoscopic image greatly changes. However, it is possible to cope with one device.

【0142】[0142]

【発明の効果】本発明によれば、超多眼立体表示を利用
して立体画像を観察するとき、観察者が疲労せずに良好
に立体画像を観察することができる立体画像表示装置及
び立体画像表示方法を達成することができる。
According to the present invention, a stereoscopic image display apparatus and a stereoscopic image display apparatus capable of satisfactorily observing a stereoscopic image without fatigue when observing a stereoscopic image using super multi-view stereoscopic display. An image display method can be achieved.

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

【図1】 本発明に係る立体認識の原理説明図FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of stereoscopic recognition according to the present invention.

【図2】 本発明に係る立体認識の原理説明図FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of stereoscopic recognition according to the present invention.

【図3】 本発明に係る立体認識の原理説明図FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of stereoscopic recognition according to the present invention.

【図4】 本発明に係る立体表示装置の再生像の説明図FIG. 4 is an explanatory diagram of a reproduced image of the stereoscopic display device according to the present invention.

【図5】 本発明に係る超多眼の立体視における光源像
のボケの説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram of blurring of a light source image in super-multiview stereoscopic vision according to the present invention.

【図6】 本発明に係る超多眼の立体視における光源像
のボケの説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram of blurring of a light source image in super multi-view stereoscopic vision according to the present invention.

【図7】 本発明に係る超多眼の立体視における光源像
のボケの説明図
FIG. 7 is an explanatory diagram of blurring of a light source image in super multi-view stereoscopic vision according to the present invention.

【図8】 本発明に係る超多眼の立体視におけるボケ量
と距離Sとの関係の説明図
FIG. 8 is an explanatory diagram of a relationship between a blur amount and a distance S in super-multi-view stereoscopic vision according to the present invention.

【図9】 本発明に係る超多眼の立体視におけるボケ量
と距離Sとの関係の説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram of a relationship between a blur amount and a distance S in super-multi-view stereoscopic vision according to the present invention.

【図10】本発明に係る超多眼の立体視における眼底の
説明図
FIG. 10 is an explanatory diagram of a fundus in a super multi-view stereoscopic view according to the present invention.

【図11】本発明に係る超多眼の立体視における瞳孔位
置での説明図
FIG. 11 is an explanatory diagram at a pupil position in super-multi-view stereoscopic vision according to the present invention.

【図12】本発明に係る超多眼の立体視における瞳孔位
置での説明図
FIG. 12 is an explanatory diagram at a pupil position in super-multi-view stereoscopic vision according to the present invention.

【図13】本発明に係る超多眼の立体視における瞳と光
源位置との説明図
FIG. 13 is an explanatory diagram of a pupil and a light source position in super-multi-view stereoscopic vision according to the present invention.

【図14】本発明に係る超多眼の立体視におけるBeam S
haping Opticsの説明図
FIG. 14 shows Beam S in super-multiview stereoscopic vision according to the present invention.
Illustration of haping Optics

【図15】本発明に係る超多眼の立体視における構成ブ
ロック図
FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration of a super multi-view stereoscopic view according to the present invention.

【図16】本発明の立体画像表示装置を眼鏡に適用した
ときの要部斜視図
FIG. 16 is a perspective view of a main part when the stereoscopic image display device of the present invention is applied to glasses.

【図17】従来の立体画像表示装置の要部斜視図FIG. 17 is a perspective view of a main part of a conventional stereoscopic image display device.

【図18】従来の立体画像表示装置の要部斜視図FIG. 18 is a perspective view of a main part of a conventional stereoscopic image display device.

【図19】本発明の立体画像表示装置における3次元像
の再生の説明図
FIG. 19 is a diagram illustrating reproduction of a three-dimensional image in the stereoscopic image display device of the present invention.

【図20】本発明の立体画像表示装置における3次元像
の再生の説明図
FIG. 20 is an explanatory diagram of reproduction of a three-dimensional image in the stereoscopic image display device of the present invention.

【図21】本発明の立体画像表示装置における3次元像
の再生の説明図
FIG. 21 is an explanatory diagram of reproducing a three-dimensional image in the stereoscopic image display device of the present invention.

【図22】本発明の立体画像表示装置における3次元像
の再生の説明図
FIG. 22 is an explanatory diagram of reproduction of a three-dimensional image in the stereoscopic image display device of the present invention.

【図23】本発明の立体画像表示方法の実施形態1のフ
ローチャート
FIG. 23 is a flowchart of a stereoscopic image display method according to the first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 物体点 2 物体 3 画像表示面 4 瞳 5 単眼 20 集束化光源列(FLA) 21 走査光学系 100 立体画像観察用眼鏡 200 モニター 104 スリット開口 Reference Signs List 1 object point 2 object 3 image display surface 4 pupil 5 monocular 20 focused light source array (FLA) 21 scanning optical system 100 stereoscopic image observation glasses 200 monitor 104 slit aperture

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年10月13日(2000.10.
13)
[Submission date] October 13, 2000 (2000.10.
13)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Figure 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図3】 FIG. 3

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾坂 勉 神奈川県横浜市西区花咲町6丁目145番地 株式会社エム・アール・システム研究所 内 Fターム(参考) 2H059 AA35 5C061 AA01 AA06 AA21 AA23 AB14 AB18 5G435 AA01 BB01 CC11 GG26  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Tsutomu Osaka 6-145 Hanasaki-cho, Nishi-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture M-R System Co., Ltd. F-term (reference) 2H059 AA35 5C061 AA01 AA06 AA21 AA23 AB14 AB18 5G435 AA01 BB01 CC11 GG26

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察者の瞳に対して複数の光線を入射さ
せ、該光線同士の交点位置に観察者の眼の調節を合焦せ
しめる立体画像表示装置において、 該瞳に入射する光線の数をn、該瞳面上の複数の光線の
うち最も離れた光線同士の間隔をd、該光線の該瞳に入
射するときの光線径をφ、観察者の瞳から該光線の径が
最小となる位置までの距離をl、観察者の瞳から該光線
同士の交点位置までの距離をL、距離lでの該光線の最
小径をΔ、観察者の眼の角度分解能ρとするとき、l>
Lの場合は 【数1】 L>lの場合は 【数2】 を満足していることを特徴とする立体画像表示装置。
1. A stereoscopic image display device that causes a plurality of light beams to enter a pupil of an observer and focuses adjustment of an eye of the observer at an intersection of the light beams. N, the distance between the most distant rays among the plurality of rays on the pupil plane is d, the ray diameter of the ray when entering the pupil is φ, and the diameter of the ray from the observer's pupil is the smallest. When the distance to a certain position is l, the distance from the observer's pupil to the intersection of the light rays is L, the minimum diameter of the light ray at the distance l is Δ, and the angular resolution ρ of the observer's eye is l, >
In the case of L, If L> l, A stereoscopic image display device characterized by satisfying the following.
【請求項2】 観察者の瞳に対して複数の光線を入射さ
せ、該光線同士の交点位置に観察者の眼の調節を合焦せ
しめる立体画像表示装置において、 該光線は鉛直方向のみ拡散特性を有している、もしくは
該光線の観察者の瞳孔位置での断面が水平方向に短く鉛
直方向に長い形状となっている状態であって、 該瞳に入射する光線の数をn、該瞳面上の複数の光線の
うち最も離れた光線同士の水平方向間隔をd、該光線の
瞳に入射するときの水平方向幅をφh 、観察者の瞳から
該光線の水平方向幅が最小となる位置までの距離をl、
観察者の瞳から該光線同士の交点位置までの距離をL、
距離lでの該光線の最小水平方向幅をΔ h 、観察者の眼
の角度分解能ρとするとき、l>Lの場合は 【数3】 L>lの場合は 【数4】 を満足していることを特徴とする立体画像表示装置。
2. The method according to claim 1, wherein a plurality of light beams are incident on an observer's pupil.
Focus the adjustment of the observer's eye at the intersection of the light beams.
In the three-dimensional image display device, the light beam has a diffusion characteristic only in the vertical direction, or
The cross section of the light beam at the position of the pupil of the observer is short in the horizontal direction.
In a state in which the shape is long in the vertical direction, the number of light rays incident on the pupil is n,
The horizontal distance between the most distant rays is d,
The horizontal width when entering the pupil is φhFrom the observer's eyes
The distance to the position where the horizontal width of the light beam is minimum is l,
Let L be the distance from the observer's pupil to the intersection of the rays.
The minimum horizontal width of the ray at a distance l is Δ hThe observer's eye
When the angle resolution ρ is given by l> L,In the case of L> l,A stereoscopic image display device characterized by satisfying the following.
【請求項3】 観察者の瞳から該光線の径が最小となる
位置までの距離lの情報および観察者の瞳から該光線同
士の交点位置までの距離Lの情報を取得する手段と、該
二種類の情報に基づいて該光線の瞳に入射するときの径
φを変化させる手段を有し、l>Lの場合は d>φ L>lの場合は d<φ となるよう制御することを特徴とする請求項1の立体画
像表示装置。
3. A means for acquiring information on a distance 1 from the observer's pupil to a position where the diameter of the light beam is minimized and information on a distance L from the observer's pupil to an intersection position between the light beams. A means for changing the diameter φ of the light beam when it enters the pupil based on two types of information; d> φ if l> L, and control so that d <φ if L> l The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein:
【請求項4】 観察者の瞳から該光線の水平方向幅が最
小となる位置までの距離lの情報および観察者の瞳から
該光線同士の交点位置までの距離Lの情報を取得する手
段と、該二種類の情報に基づいて該光線の瞳に入射する
ときの水平方向幅φhを変化させる手段を有し、l>L
の場合は d>φh L>lの場合は d<φh となるよう制御することを特徴とする請求項2の立体画
像表示装置。
4. A means for acquiring information of a distance 1 from the observer's pupil to a position where the horizontal width of the light beam becomes minimum and information of a distance L from the observer's pupil to a position of intersection of the light beams. has a means for changing the horizontal width phi h when entering the pupil of the light beam based on the two kinds of information, l> L
3. The stereoscopic image display device according to claim 2, wherein d> φ h in the case of L> l and d <φ h in the case of L> l.
【請求項5】 観察者の瞳に対して複数の光線を入射さ
せ、該光線同士の交点位置に観察者の眼の調節を合焦せ
しめる立体画像表示装置において、 該瞳に入射する光線の数をn、観察者の瞳孔径をdP
該光線の該瞳に入射するときの光線径をφ、観察者の瞳
から該光線の径が最小となる位置までの距離をl、観察
者の瞳から該光線同士の交点位置までの距離をL、距離
lでの該光線の最小径をΔ、観察者の眼の角度分解能ρ
とするとき、l>Lの場合は 【数5】 L>lの場合は 【数6】 を満足していることを特徴とする立体画像表示装置。
5. A three-dimensional image display device in which a plurality of light beams are made incident on an observer's pupil and focus adjustment of the observer's eye is made at the intersection of the light beams. N, the pupil diameter of the observer d P ,
Φ is the beam diameter of the light ray when it enters the pupil, l is the distance from the observer's pupil to the position where the diameter of the light ray is the minimum, and l is the distance from the observer's pupil to the intersection point of the light rays. L, the minimum diameter of the light ray at a distance l is Δ, the angular resolution ρ of the observer's eye
In the case of l> L, In the case of L> l, A stereoscopic image display device characterized by satisfying the following.
【請求項6】 観察者の瞳に対して複数の光線を入射さ
せ、該光線同士の交点位置に観察者の眼の調節を合焦せ
しめる立体画像表示装置において、 該光線は鉛直方向のみ拡散特性を有している、もしくは
該光線の観察者の瞳孔位置での断面が水平方向に短く鉛
直方向に長い形状となっている状態であって、 該瞳に入射する光線の数をn、観察者の瞳孔径をdP
該光線の瞳に入射するときの水平方向幅をφh 、観察者
の瞳から該光線の水平方向幅が最小となる位置までの距
離をl、観察者の瞳から該光線同士の交点位置までの距
離をL、距離lでの該光線の最小水平方向幅をΔh 、観
察者の眼の角度分解能ρとするとき、l>Lの場合は 【数7】 L>lの場合は 【数8】 を満足していることを特徴とする立体画像表示装置。
6. A three-dimensional image display device in which a plurality of light beams are made incident on an observer's pupil and focus adjustment of an observer's eye is made at an intersection of the light beams. Or the cross section of the light beam at the pupil position of the observer has a shape that is short in the horizontal direction and long in the vertical direction, and the number of light beams incident on the pupil is n, The pupil diameter of d P ,
Φ h is the horizontal width when entering the pupil of the light ray, l is the distance from the observer's pupil to the position where the horizontal width of the light ray is the minimum, and from the observer's pupil to the intersection point of the light rays. when the distance L, the distance l the minimum horizontal width of the light line Δ in h, the angular resolution ρ of the observer's eye, l> Equation 7] for L In the case of L> l, A stereoscopic image display device characterized by satisfying the following.
【請求項7】 観察者の瞳から該光線の径が最小となる
位置までの距離lの情報および観察者の瞳から該光線同
士の交点位置までの距離Lの情報を取得する手段と、該
二種類の情報に基づいて該光線の瞳に入射するときの径
φを変化させる手段を有し、l>Lの場合は dP>φ L>lの場合は dP<φ となるよう制御することを特徴とする請求項5の立体画
像表示装置。
7. A means for acquiring information on a distance l from the observer's pupil to a position where the diameter of the light beam is minimized and information on a distance L from the observer's pupil to an intersection point of the light beams. and means for varying the diameter phi when entering the pupil of the optical line based on two types of information, l> for L controlled to be d P <phi for d P> φ L> l The three-dimensional image display device according to claim 5, wherein:
【請求項8】 観察者の瞳から該光線の水平方向幅が最
小となる位置までの距離lの情報および観察者の瞳から
該光線同士の交点位置までの距離Lの情報を取得する手
段と、該二種類の情報に基づいて該光線の瞳に入射する
ときの水平方向幅φhを変化させる手段を有し、l>L
の場合は dP>φh L>lの場合は dP<φh となるよう制御することを特徴とする請求項6の立体画
像表示装置。
8. A means for acquiring information on a distance 1 from the observer's pupil to a position where the horizontal width of the light beam is minimum, and information on a distance L from the observer's pupil to an intersection point of the light beams. has a means for changing the horizontal width phi h when entering the pupil of the light beam based on the two kinds of information, l> L
D P> φ h L> l stereoscopic image display apparatus according to claim 6, wherein the controller controls so as to be d Ph in the case of the case of.
【請求項9】 観察者の瞳に対して複数の光線を入射さ
せ、該光線同士の交点位置に観察者の眼の調節を合焦せ
しめて立体画像を観察する立体画像表示方法において、
該瞳に入射する複数の光線同士の光線交点位置と観察者
の瞳位置との距離をLとし、該光線の径が最小となる光
源位置と観察者の瞳位置との距離をlとするとき、 距離Lと距離lの情報を入力する入力段階と、 距離Lと距離lの大小を比較する比較段階と、 該比較結果に応じて観察者の瞳に入射する光線径φを調
整する調整段階を有することを特徴とする立体画像表示
方法。
9. A stereoscopic image display method in which a plurality of light beams are made incident on an observer's pupil, and adjustment of an eye of the observer is focused on an intersection of the light beams to observe a stereoscopic image.
When the distance between the ray intersection point of a plurality of light rays incident on the pupil and the pupil position of the observer is L, and the distance between the light source position where the diameter of the light ray is minimum and the pupil position of the observer is l An input step of inputting information on the distance L and the distance l; a comparing step of comparing the distance L with the distance l; and an adjusting step of adjusting a beam diameter φ incident on the pupil of the observer according to the comparison result. A stereoscopic image display method comprising:
【請求項10】 観察者の瞳に対して複数の光線を入射
させ、該光線同士の交点位置に観察者の眼の調節を合焦
せしめて、立体画像を観察する立体画像表示方法におい
て、 該瞳に入射する複数の光線同士の光線交点位置と観察者
の瞳位置との距離をLとし、該光線の径が最小となる光
源位置と観察者の瞳位置との距離をlとし、 該瞳に入射する光線の数をnとするとき、 距離Lと距離lの情報を入力する入力段階と、 距離Lと距離lの大小を比較する比較段階と、 該比較結果に応じて観察者の瞳に入射する光線径φを調
整する調整段階と、距離Lと距離lの情報に応じて数n
を調整する調整段階を有することを特徴とする立体画像
表示方法。
10. A stereoscopic image display method in which a plurality of light beams are made incident on an observer's pupil, an eye of an observer is adjusted at an intersection of the light beams, and a stereoscopic image is observed. Let L be the distance between the ray intersection point of the plurality of rays incident on the pupil and the pupil position of the observer, and l be the distance between the light source position where the diameter of the light beam is minimum and the pupil position of the observer. Where n is the number of light rays incident on the light source, an input step of inputting information of the distance L and the distance l, a comparing step of comparing the distance L and the distance l, and a pupil of the observer according to the comparison result. An adjusting step of adjusting the diameter φ of the light beam incident on the light source and a number n according to the information of the distance L and the distance l.
A three-dimensional image display method, comprising:
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