JP2006148841A - 三次元表示装置及び三次元表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 既存のＲＧＢケーブルをそのまま利用することが出来る三次元表示装置を、提供する。
【解決手段】
三次元表示装置１０を、Ｚ同期信号が重畳されたＧ信号を含むＲＧＢ信号の供給を受けて動作する装置であって、Ｇ信号からＺ同期信号を抽出する同期信号用ＩＦ回路２２を備えた装置として構成しておく。
【選択図】 図８

Description

本発明は、三次元映像（立体映像）を表示するための三次元表示装置，及び、三次元表示装置と映像信号供給装置とがＲＧＢケーブルにて接続された三次元表示システムに、関する。

周知のように、眼鏡等を使用することなく観察可能な３次元映像（動画）を表示することが出来る三次元表示装置として、回転するスクリーン上に映像を投影するタイプの三次元表示装置（例えば、特許文献１参照。）や、観察者からの距離が異なる複数の液晶を備え、各液晶に順々に２次元映像を表示させることにより三次元映像を表示する三次元表示装置（例えば、特許文献２参照。）が、開発されている。

この種の三次元表示装置は、二次元表示装置（通常のコンピュータに接続されているディスプレイ等）と異なり、映像信号の供給源側から、各映像がどの方向を向いているスクリーンに表示すべきものであるかや、各映像がどの液晶に表示すべきものであるかを通知するための信号を供給してやらなければならない装置となっているのであるが、現在、一般に使用されているＲＧＢケーブルは、そのような信号の授受のために使用可能な信号線を含まないものとなっている。
特開２００１−５４１４４号公報 特開平１０−２４３４２４号公報

そこで、本発明の課題は、既存のＲＧＢケーブルをそのまま利用することが出来る三次元表示装置、三次元表示システムを、提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明では、三次元映像を構成する第１乃至第Ｎの要素映像を順次表示する三次元映像表示処理を繰り返す三次元表示装置を、各色毎のアナログ映像信号を伝送するＲＧＢケーブルにて供給された特定色に関する映像信号から、各色の映像信号が表している要素映像が前記第１乃至第Ｎの要素映像のいずれであるかを特定可能な同期信号であるＺ同期信号を抽出する抽出手段と、この抽出手段で抽出されたＺ同期信号と、ＲＧＢケーブルにて供給された他の各種信号とに基づき、前記三次元映像表示処理を行う三次元表示手段とを備える装置として構成しておく。

すなわち、本発明の三次元表示装置は、Ｒ，Ｇ或いはＢ信号からＺ同期信号を抽出して動作する構成を有する。従って、本発明の三次元表示装置は、既存のＲＧＢケーブルをそのまま利用することが出来る装置として機能することになる。

また、本発明の三次元表示システムは、特定色に関する映像信号に、各色の映像信号が表している要素映像が第１乃至第Ｎの要素映像のいずれであるかを特定可能な同期信号であるＺ同期信号を重畳したＲＧＢ信号を，ＲＧＢケーブル上に出力するＲＧＢ信号出力手段を備えた映像信号供給装置と、映像信号供給装置からＲＧＢケーブルにて供給された前記特定色に関する映像信号から、Ｚ同期信号を抽出する抽出手段と、この抽出手段で抽出されたＺ同期信号と、ＲＧＢケーブルにて供給された他の各種信号とに基づき、第１乃至第Ｎの要素映像を順次表示する三次元映像表示処理を繰り返す三次元表示手段とを備えた三次元表示装置とを、各色毎のアナログ映像信号を伝送するＲＧＢケーブルで接続した構成を有する。

この三次元表示システムを構成している三次元表示装置と映像信号供給装置とは、Ｚ同期信号用の信号線を含まないケーブルで接続できるものとなっている。従って、本発明の三次元表示システムは、既存のＲＧＢケーブルを利用して構築可能なシステムとなっていると言うことが出来る。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１に示したように、本発明の一実施形態に係る三次元表示装置１０は、映像表示機構１１と制御ユニット１２とを備えた装置である。また、三次元表示装置１０は、本装置用の映像信号を供給可能な映像信号供給装置２０とアナログＲＧＢケーブル３０にて接続されて使用される装置となっている。

まず、図２〜図６を用いて、この三次元表示装置１０が備える映像表示機構１１の構成及び動作を、説明する。

図２に示してあるように、映像表示機構１１は、スクリーン駆動機構と映像投影機構とを組み合わせた機構である。

スクリーン駆動機構は、４枚のスクリーン１０１〜１０４と伝達歯車１０５と基準スクリーン検出用ホイール１１０とゼネバホイール１２０とが取り付けられたスクリーン用回転軸１００，スクリーンセンサ１１５，スクリーンモータ１５０，スクリーンモータ１５０の回転軸に取り付けられた駆動板１６０等からなる機構である。

スクリーン１０１〜１０４は、映像投影機構（詳細は後述）による映像の投影対象として機能する部材である。図３（Ａ），（Ｂ）（及び図１）に示してあるように、スクリーン１０１〜１０４は、スクリーン用回転軸１００の側面上の，円周方向の位置（角度）が９０度ずつ異なり，回転軸方向の間隔が一定値Ｌ１となっている４位置に取り付けられている。また、スクリーン１０１〜１０４は、いずれも、その映像投影面がスクリーン用回転軸１００の回転軸方向と直交するように、スクリーン用回転軸１００に取り付けられている。

スクリーンモータ１５０の回転軸に取り付けられている駆動板１６０は、その回転中心から離れた箇所に駆動ピン１６１が設けられている部材である。ゼネバホイール１２０は、駆動ピン１６１用の案内溝が，その外周部の４箇所に９０度間隔で形成されている円盤状部材である。

図４に示してあるように、これらの部材は、駆動板１６０上の駆動ピン１６１が実線矢印で示してある範囲を移動している間に、スクリーン用回転軸１００が９０度回転し，駆動ピン１６１が点線矢印で示してある範囲を移動している間は、スクリーン用回転軸１００が停止する形状のものとなっている。なお、ゼネバホイール１２０は、スクリーン１０１，１０２，１０３或いは１０４が、投影対象位置（図２においてスクリーン用回転軸１００の上方向に、実線あるいは点線で示されている位置）で停止することになる角度で、スクリーン用回転軸１００に対して取り付けられている。

基準スクリーン検出用ホイール１１０（図２）は、その縁の一部に切り込みが形成されている円盤状の部材である。スクリーンセンサ１１５は、発光素子と受光素子とが組み合わされたセンサ（いわゆる透過型フォトセンサ）である。このスクリーンセンサ１１５は、スクリーン１０１が投影対象位置に来たときに、上記切り込みが，発光素子と受光素子との間に入る位置（要するに、スクリーン１０１が投影対象位置に来たことを検出できる位置）に、設けられている。

映像投影機構（図２）は、ランプ２５０，集光レンズ２５１，光トンネル２５２，カラーホイール２６０，ＣＷモータ（図示せず），ＣＷセンサ（図示せず），コンデンサーレンズ２５３，凹面鏡２５４，ＤＭＤ素子２５５〔ＤＭＤ(Digital Micromirror Device）は、米国テキサス・インスツルメンツ社の商標〕，投影用光学系２００，カム歯車２２５が取り付けられたレンズカム軸２２０等からなる機構である。

この映像投影機構は、図示してあるように、レンズカム軸２２０に取り付けられているカム歯車２２５が，スクリーン駆動機構内のスクリーン用回転軸１００に取り付けられている伝達歯車２５０と噛み合う位置に設けられた機構となっている。すなわち、映像投影機構は、スクリーン用回転軸１００が９０度回転したときに、レンズカム軸２２０が９０度（回転方向は逆）回転するように構成された機構となっている。

映像投影機構に含まれるランプ２５０は、白色光を発する光源である。集光レンズ２５１は、ランプ２５０からの光（白色光）を集光するためのレンズである。光トンネル２５２は、集光レンズ２５１からの光を、ほぼ均一な光量分布の光とするための光学素子である。カラーホイール２６０は、光トンネル２５２からの光（白色光）を単色化するための部材（Ｒ，Ｇ，Ｂフィルタが取り付けられた円盤状の部材）である。ＣＷモータ（図示せず）は、このカラーホイール２６０を回転させるためのモータであり、ＣＷセンサ（図示せず）は、カラーホイール２６０が１回転したことを検出可能なセンサである。

コンデンサーレンズ２５３は、カラーホイール２６０によって単色化された光を、ほぼ平行な光とするためのレンズである。ＤＭＤ素子２５５は、ＯＮ／ＯＦＦ制御が可能な多数のマイクロミラーを有する半導体素子である。凹面鏡２５４は、コンデンサーレンズ２５３からの光（Ｒ光，Ｇ光或いはＢ光）を当該ＤＭＤ素子２５５上に導入（照射）するための光学素子である。

投影用光学系２００は、図５に示してあるような構成の光学系である。すなわち、投影用光学系２００は、レンズ２０１₁を保持したレンズ枠２０２₁，レンズ２０１₂を保持したレンズ枠２０２₂及びレンズ２０１₃を保持したレンズ枠２０２₃を、レンズ鏡胴２１０内に収容した光学系であると共に、各レンズ枠２０２_X（Ｘ＝１〜３）に取り付けられているレンズ駆動ピン２０３_Xを外部から操作することにより、各レンズ枠２０２_X（レンズ２０１_X）のレンズ鏡胴２１０内での位置（図５における左右方向の位置）を調整できる光学系となっている。

また、レンズカム軸２２０は、同図に示してあるように、その側面に、投影用光学系２００のレンズ駆動ピン２０３₁〜２０３₃を駆動するための案内溝２２１₁〜２２１₃が形成された円柱状の部材となっている。

要するに、映像投影機構は、スクリーン用回転軸１００の回転によりレンズカム軸２２０が回転すると、各レンズ２０１_Xのレンズ鏡胴２１０内での位置が変わる構成を有するものとなっている。

そして、映像投影機構は、図６に模式的に示してあるように、投影対象位置に存在するいずれのスクリーン上にも、ＤＭＤ素子２５５からの反射光を、合焦，像倍率一定の像として投影することが出来るように、レンズカム軸２２０の側面上の案内溝２２１₁〜２２１₃の形状，投影用光学系２００内の各レンズ２０１_Xの仕様及びレンズ鏡胴２１０内での移動可能範囲等が定められて製造されたものとなっている。

三次元表示装置１０が備える制御ユニット１２の構成等を説明する前に、ここで、映像信号供給装置２０の構成及び動作を説明しておくことにする。

映像信号供給装置２０は、三次元表示装置１０用の映像データファイルに基づき、映像信号を生成してアナログＲＧＢケーブル３０上に出力する機能を有する装置である。なお、本実施形態に係る映像信号供給装置２０は、三次元表示装置１０用のものとして開発したインタフェースボードを、コンピュータに取り付けることによって実現されたものとなっている。また、詳細説明は省略するが、三次元表示装置１０用の映像データファイルは、多数の映像データ（１個のカラー映像の内容を規定するデータ）を、各映像データの使用順（各映像データを信号化する順番）が分かる形で含むものとなっている。そして、映像信号供給装置２０は、その映像データファイルに基づき、１秒毎に３０フレーム分の信号を含む映像信号を生成して出力する装置として構成されている。

この映像信号供給装置２０がアナログＲＧＢケーブル３０内のＧ信号線を除く各信号線上に出力する信号は、一般的なコンピュータが自身に接続されたアナログＲＧＢケーブル上の対応する信号線上に出力するものと基本的には同じ信号である。ただし、映像信号供給装置２０がＧ信号線上に出力する信号は、図７に模式的に示してあるような信号となっている。すなわち、映像信号供給装置２０がＧ信号線上に出力する信号は、一般的なコンピュータが出力するＧ信号に、当該Ｇ信号がスクリーン１０１に表示されるべき映像（図では、スクリーン１０１用映像）のＧ成分を表すものとなる所定時間前に，そのレベルがパルス状に変化するＺ同期信号（以下、ＺＳＹＮＣと表記する）を重畳させた信号となっている。

本実施形態に係る三次元表示装置１０が備える制御ユニット１２は、この映像信号供給装置２０によって出力される映像信号の入力を受けて機能する，図８に示した構成のユニットである。なお、上記したように、映像信号供給装置２０がＧ信号線上に出力する信号は、通常のＧ信号とは異なる信号なのであるが、以下では、説明の便宜上、この信号のこともＧ信号と表記する。

すなわち、制御ユニット１２は、映像信号用インタフェース回路（映像信号用ＩＦ回路）２１，同期信号用インタフェース（回路同期信号用ＩＦ回路）２２，映像処理回路２３，３個のフレームバッファ２４，ＤＭＤ制御用インタフェース回路（ＤＭＤ制御用ＩＦ回路）２５，ＣＷモータ制御回路２６，マイクロコントローラ２７，スクリーンモータ制御回路２８を、備える。なお、図示は省略してあるが、制御ユニット１２は、ランプ２５０を点灯させるための電源等も備えている。

この制御ユニット１２に含まれるマイクロコントローラ２７は、制御ユニット１２内の各回路の動作を開始させる処理や、映像処理回路２３の動作条件を設定（変更）する処理等を行う集積回路である。

映像信号用インタフェース回路２１は、三次元表示装置１０に供給されている映像信号中のＲ，Ｇ，Ｂ信号をデジタル化する回路である。同期信号用インタフェース回路２２は、映像信号中のＶＳＹＮＣ（垂直同期信号），ＨＳＹＮＣ（水平同期信号）を出力すると共に、映像信号中のＧ信号からＺＳＹＮＣを抽出して出力する回路である。なお、本実施形態に係る三次元表示装置１０は、この同期信号用インタフェース回路２２が、本発明における抽出手段に相当し、同期信号用インタフェース回路２２を除いた部分が、三次元表示手段に相当するものとなっている。

ＣＷモータ制御回路２６は、ＣＷセンサが出力する信号ＣＷＳＹＮＣが、ＶＳＹＮＣと同期した，ＶＳＹＮＣの倍周期の信号となるように、ＣＷモータを制御する回路（ＣＷモータを等速で回転させる回路）である。スクリーンモータ制御回路２８は、スクリーンセンサ１１５が出力する信号が，ＺＳＹＮＣと同期するように、スクリーンモータ１５０を制御する回路（スクリーンモータ１５０を等速で回転させる回路）である。

ＤＭＤ制御用インタフェース回路２５は、映像処理回路２３からのデータに基づき、ＤＭＤ素子２５５を実際に制御する回路（ＤＭＤ素子２５５の各ミラーのＯＮ時間を調整する回路）である。

映像処理回路２３は、映像信号用インタフェース回路２１からのＲ，Ｇ，Ｂデジタルデータに基づき、ＤＭＤ制御用インタフェース回路２５に供給するデータを，３個の（各色用の）フレームバッファ２４上に用意する処理や、各フレームバッファ２４上に用意したデータをＤＭＤ制御用インタフェース回路２５に供給する処理〔１映像分のデータ（６種のデータ）をＤＭＤ制御用インタフェース回路２５に供給する処理〕を、ＶＳＹＮＣに同期した形で行う回路である。要するに、映像処理回路２３は、既存の１チップＤＭＤプロジェクタ内に設けられている対応する回路（イメージプロセッサ、スキャンラインビデオプロセッサ等と呼ばれているもの）と基本的には同内容の処理を行う回路となっている。

ただし、映像処理回路２３は、ＺＳＹＮＣに基づき、スクリーン１０１が投影対象位置に来るタイミングと、処理対象となっている映像データがいずれのスクリーン上に投影されるべき映像用のものであるかとを、把握して、スクリーン１０１が投影対象位置に来たときに、スクリーン１０１上に投影されるべき映像に関するデータをＤＭＤ制御用インタフェース回路２５に供給する回路となっている。

以上、説明したように、本実施形態に係る三次元表示装置１０は、Ｇ信号から、Ｚ同期信号を抽出して動作する装置として構成されている。従って、この三次元表示装置１０は、既存のＲＧＢケーブルをそのまま用いることが出来る装置となっていると言うことが出来る。

《変形形態》
上記した三次元表示装置１０は、各種の変形を行うことが出来る。例えば、三次元表示装置１０を、回転するスクリーン上に映像を表示するタイプの装置に変形することが出来る。また、複数の液晶を備えたタイプの装置に変形することも出来る。

また、三次元表示装置１０は、４枚の映像から１つの三次元映像が構成される装置であったが、三次元表示装置１０を、５枚以上の映像から１つの三次元映像が構成される装置に変形しても良い。

さらに、三次元表示装置１０を、各色毎にＤＭＤ素子が設けられた装置や、４色に分けるカラーホイールが用いられた装置に変形しても良いことや、モノクロ三次元映像を表示する装置に変形しても良い。また、Ｚ同期信号が、Ｒ信号或いはＢ信号に重畳された映像信号を受信して動作するものに、三次元表示装置１０を変形しても良いことなどは、当然のことである。

本発明の一実施形態に係る三次元表示装置の構成、使用形態の説明図。 実施形態に係る三次元表示装置が備える映像表示機構の構成図。 映像表示機構内に設けられているスクリーン用回転軸の説明図。 映像表示機構内に設けられている，ゼネバホイール関連の構成の説明図。 映像表示機構内に設けられている投影用光学系及びレンズカム軸の説明図。 映像表示機構の機能の説明図。 実施形態に係る映像信号供給装置が出力するＧ信号の説明図。 三次元表示装置が備える制御ユニットの構成図。

符号の説明

１０ 三次元表示装置
１１ 映像表示機構
１２ 制御ユニット
２１ 映像信号用インタフェース回路
２２ 同期信号用インタフェース
２３ 映像処理回路
２４ フレームバッファ
２５ ＤＭＤ制御用インタフェース回路
２６ ＣＷモータ制御回路
２７ マイクロコントローラ
２８ スクリーンモータ制御回路
１００ スクリーン用回転軸
１０１〜１０４ スクリーン
１０５ 伝達歯車
１１０ 基準スクリーン検出用ホイール
１１５ スクリーンセンサ
１２０ ゼネバホイール
１５０ スクリーンモータ
１６０ 駆動板
１６１ 駆動ピン
２００ 投影用光学系
２０１ レンズ
２０２ レンズ枠
２０３ レンズ駆動ピン
２１０ レンズ鏡胴
２２０ レンズカム軸
２２５ カム歯車
２５０ ランプ
２５１ 集光レンズ
２５２ 光トンネル
２６０ カラーホイール
２５３ コンデンサーレンズ
２５４ 凹面鏡
２５５ ＤＭＤ素子

Claims (2)

1. 三次元映像を構成する第１乃至第Ｎの要素映像を順次表示する三次元映像表示処理を繰り返す三次元表示装置であって、
   各色毎のアナログ映像信号を伝送するＲＧＢケーブルにて供給された特定色に関する映像信号から、各色の映像信号が表している要素映像が前記第１乃至第Ｎの要素映像のいずれであるかを特定可能な同期信号であるＺ同期信号を抽出する抽出手段と、
   この抽出手段で抽出されたＺ同期信号と、前記ＲＧＢケーブルにて供給された他の各種信号とに基づき、前記三次元映像表示処理を行う三次元表示手段
   とを、備えることを特徴とする三次元表示装置。
2. 三次元表示装置と映像信号供給装置とが，各色毎のアナログ映像信号を伝送するＲＧＢケーブルにて接続された三次元表示システムであって
   前記映像信号供給装置が、
   特定色に関する映像信号に、各色の映像信号が表している要素映像が第１乃至第Ｎの要素映像のいずれであるかを特定可能な同期信号であるＺ同期信号を重畳したＲＧＢ信号を前記ＲＧＢケーブル上に出力するＲＧＢ信号出力手段を、備えた装置であり、
   前記三次元表示装置が、
   前記映像信号供給装置から前記ＲＧＢケーブルにて供給された前記特定色に関する映像信号から、前記Ｚ同期信号を抽出する抽出手段と、
   この抽出手段で抽出されたＺ同期信号と、前記ＲＧＢケーブルにて供給された他の各種信号とに基づき、第１乃至第Ｎの要素映像を順次表示する三次元映像表示処理を繰り返す三次元表示手段
   とを、備えた装置である
   ことを特徴とする三次元表示システム。