JP2006276101A - 立体画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、薄型化、コンパクト化及び低コスト化を図った立体画像表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明の立体画像表示装置は、第1及び第2スクリーン用右目用画像からなる右目用画像と、第1及び第2スクリーン用左目用画像からなる左目用画像とを時分割で出射する表示手段24と、第1スクリーン用右目及び左目用画像を反射する第1反射手段14と、第2スクリーン用右目及び左目用画像を反射する第2反射手段16,18と、第1スクリーン用右目及び左目用画像が時分割で投影される第1スクリーン10と、第2スクリーン用右目及び左目用画像が時分割で投影される第2スクリーン12と、表示手段24に同期して時分割で駆動され、上記スクリーンに時分割で投影された右目用画像を透過させる右目用透過部と、上記スクリーンに時分割で投影された左目用画像を透過させる左目用透過部とを有する画像選択手段とを備える。
【選択図】 図3
Description
特許文献1に開示の発明には、ある室内に4つのスクリーンを所定位置に配置し、各スクリーンには、それぞれ対応して配置された4つのプロジェクタを用いて所定の映像を表示し、没入感・臨場感を良好に実現したバーチャルリアルシステムが開示されている。
特許文献2に開示の発明には、正面、左面、右面及び床面の4つのスクリーンに、各スクリーンに対応して配置された4台のプロジェクタから映像を投影し、観察者に視野角の広く、かつ、臨場感のある映像を提供する画像装置が開示されている。
つまり、観察者に臨場感のある映像を提供するためには大型のスクリーンを使用する必要がある。従って、大型スクリーンの背面側からプロジェクタにより映像を直接投影するためには、広い投影空間が必要であるという問題があった。また、上記特許文献に開示の発明では、広視野角を確保するため4面(多面)のスクリーンを用いる必要があった。これに伴い、各スクリーンに映像を投影するために4台(多数)のプロジェクタが必要であるという問題があった。また、複数のスクリーン及びプロジェクタ、並びに広い投影空間を必要とするためコストが上昇するという問題も発生した。
また、本発明によれば、1台の表示手段により2つのスクリーンに表示手段から出射された画像を投影することがき、1台の表示手段で多面スクリーンへの投影が可能となる。
さらに、本発明によれば、右目用画像と左目用画像とを各スクリーンに時分割で投影することで、各スクリーン上に右目用画像と左目用画像とからなる視差画像が形成される。これに同期して画像選択手段を時分割で駆動させることで、観察者の目に右目用画像と左目用画像とが交互に入射し、立体画像が認識される。
従って、立体画像表示装置の薄型化、コンパクト化を図ることができるとともに、低コスト化を図ることができる。
また本発明の立体画像表示装置は、前記表示手段から出射される第1スクリーン用左目用画像を前記第1反射手段により奇数回又は偶数回反射させて前記第1スクリーンに投影させ、かつ、前記表示手段から出射される前記第2スクリーン用左目用画像を前記第2反射手段により、前記第1反射手段が奇数回反射させた場合には偶数回反射させ、偶数回反射させた場合には奇数回反射させて前記第2スクリーンに投影させる場合、前記表示手段から出射させる前記第1スクリーン用左目用画像に対して、前記表示手段から出射させる前記第2スクリーン用左目用画像を上下反転させて出射させることも好ましい。
図1は、本実施形態に係る立体画像表示装置1の概略構成を示す斜視図である。本実施形態の立体画像表示装置1は、画像を投影するための画像表示装置2と、画像から立体画像を生成するための眼鏡3(画像選択手段)とを備えている。
図3は、画像表示装置2の筐体20内部の概略構成を示す断面図である。
画像表示装置2の筐体20内部には、スクリーンに投影する画像を生成するためのプロジェクタ24(投影ユニット)と、生成された画像を反射させてスクリーン方向に導くためのフロントスクリーン反射ミラー14(第1反射手段)、第1ボトムスクリーン反射ミラー16(第2反射手段)及び第2ボトムスクリーン反射ミラー18(第2反射手段)とが設けられている。
なお、本実施形態では、図2及び図5に示すように、フロントスクリーン10の上方と下方のそれぞれが、フロントスクリーン表示領域36の上方と下方に対応する。また、ボトムスクリーン12の観察者側(手前側)と観察者とは反対方向側(奥側)は、ボトムスクリーン表示領域36の下方と上方とに対応する。これに伴って図2及び図5中に示す矢印方向も対応している。
まず、信号処理部21は、複数の画像信号が外部から信号処理部21に入力されると、複数の画像信号を例えばフレーム単位に分割して時分割でプロジェクタ24に出力する。具体的には、信号処理部21は、フロントスクリーン用右目用画像信号とボトムスクリーン用右目用画像信号とからなる右目用画像信号をプロジェクタ24に出力した後、フロントスクリーン用左目用画像信号とボトムスクリーン用左目用画像信号とからなる左目用画像信号をプロジェクタ24に出力する。このように、右目用画像信号と左目用画像信号とを交互に(繰り返して)時分割で出力する。なお、本実施形態では、フロントスクリーン用右目用画像信号(フロントスクリーン用左目用画像信号)とボトムスクリーン用右目用画像信号(ボトムスクリーン用左目用画像信号)とで1画像(右目用画像信号)を構成するため、フロントスクリーン用右目用画像信号(フロントスクリーン用左目用画像信号)とボトムスクリーン用右目用画像信号(ボトムスクリーン用左目用画像信号)とは一単位として同時に出力されるものとする。
まず、プロジェクタ24は、フロントスクリーン用右目用画像信号に基づいて、図5(a)に示すように、図2(a)に示すフロントスクリーン10の画像正面方向d1と同じ方向に生成されたフロントスクリーン用右目用画像42を出射する。同時に、ボトムスクリーン用右目用画像信号に基づいて、図5(a)に示すように、図2(a)に示すボトムスクリーン12の画像正面方向d2と反対方向の上下反転に生成されたボトムスクリーン用右目用画像44を出射する。
このようにして、フロントスクリーン10及びボトムスクリーン12には、スクリーンの画像正面方向d1,d2と一致した連続的な右目用画像46(サイコロ)が投影される。
このようにして、フロントスクリーン10及びボトムスクリーン12には、右目用画像46と左目用画像48とが交互に時分割で投影されることで、右目用画像46と左目用画像48とからなる視差画像が形成される。
なお、各駆動信号は、各々の駆動信号が対応する画像信号が信号処理部21から出力される3msec前に信号処理部21から出力される。これによって、画像信号の出力タイミングと駆動信号の出力タイミングとの同期が図られている。
スクリーン10,12上に右目用画像が投影される場合、パルス幅0.5msecのパルス信号が赤外受光素子35から透過部駆動部36に入力される。このとき、図7に示すように、パルス信号入力時から1msec後の信号電圧がLow、パルス信号入力時から2msec後の信号電圧がLowとなるため、透過部駆動部36はスクリーン10,12上には右目用画像46が投影されていると認識する。一方、スクリーン10,12上に左目用画像が投影される場合、パルス幅1.5msecのパルス信号が赤外受光素子35から透過部駆動部36に入力される。このとき、図7に示すように、パルス信号入力時から1msec後の信号電圧がHigh、パルス信号入力時から2msec後の信号電圧がLowとなるため、透過部駆動部36は、スクリーン10,12上には左目用画像48が投影されていると認識する。
このように、本実施形態では、スクリーン10,12に右目用画像が投影された場合には眼鏡3の右目用透過部31が同期して駆動し、左目用画像が投影された場合には眼鏡3の左目用透過部32が同期して駆動する。
この結果、右目用画像46と左目用画像48とが交互に高速で入れ替わるため、鑑賞者の脳は右目用画像46と左目用画像48とを合成して視差画像を形成し、フロントスクリーン10及びボトムスクリーン12に交互に投影された画像を立体像として認識する。
図3に示すスクリーン22は、プロジェクタ24から出射された右目用画像46を反射ミラーによって屈折させず、直進させて投影した場合の仮想的なスクリーンである。本実施形態では、プロジェクタ24から出射され、フロントスクリーン反射ミラー14に反射されてフロントスクリーン10に投影されたフロントスクリーン用右目用画像42の光軸Oの光路長と、プロジェクタ24から出射され、第1ボトムスクリーン反射ミラー16及び第2ボトムスクリーン反射ミラー18に反射されボトムスクリーン12に投影されたボトムスクリーン用右目用画像44の光軸Pの光路長とは、仮想の光軸Lの光路長と同じとなるように設定される。従って、フロントスクリーン10に投影されたフロントスクリーン用右目用画像42の光軸Oの光路長と、ボトムスクリーン12に投影されたボトムスクリーン用右目用画像44の光軸Pの光路長とは同じとなる。
本実施形態では、フロントスクリーン用右目用画像42の光軸Oの光路長とボトムスクリーン用右目用画像44の光軸Pの光路長とが同じくなるように、フロントスクリーン反射ミラー14、ボトムスクリーン第1反射ミラー、ボトムスクリーン第2反射ミラー、フロントスクリーン10及びボトムスクリーン12を所定の位置に配置する。
なお、左目用画像48のフロントスクリーン用左目用画像42とボトムスクリーン用左目用画像44の光軸の光路長についても上述した右目用画像46の場合と同様に光軸の光路長が同じくなる。また、右目用画像がスクリーンに投影されるまでの右目用画像の光軸の光路長と、左目用画像がスクリーンに投影されるまでの左目用画像の光軸の光路長と、を同じくすることも可能である。
また、本実施形態によれば、1台のプロジェクタ24により2つのスクリーン10,12にプロジェクタ24から出射された画像46,48を投影することがき、1台のプロジェクタ24で多面スクリーンへの投影が可能となる。
さらに、本実施形態によれば、右目用画像46と左目用画像48とを各スクリーン10,12に時分割で投影することで、各スクリーン10,12上に右目用画像46と左目用画像48とからなる視差画像が形成される。これに同期して眼鏡3を時分割で駆動させることで、観察者の目に右目用画像46と左目用画像48とが交互に入射し、立体画像が認識される。
従って、本実施形態によれば、立体画像表示装置の薄型化、コンパクト化を図ることができるとともに、低コスト化を図ることができる。
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。
上記実施形態では、フロントスクリーン用画像を反射ミラーにより1回反射させてフロントスクリーンに投影し、ボトムスクリーン用画像を反射ミラーにより2回反射させてフロントスクリーンに投影している。これに対し、本実施形態では、ボトムスクリーン用画像を3回反射させてボトムスクリーンに投影している点において異なる。なお、その他の立体画像表示装置の基本構成は、上記第1実施形態と同様であり、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、フロントスクリーン用右目用画像及びフロントスクリーン用左目用画像をフロントスクリーン用画像と呼び、ボトムスクリーン用右目用画像及びボトムスクリーン用左目用画像をボトムスクリーン用画像と呼ぶ。
プロジェクタ24は、図10(a)に示すように、フロントスクリーン10の画像正面方向d1と同じ方向に生成されたフロントスクリーン用画像42及びボトムスクリーン12の画像正面方向d2と同じ方向に生成されたボトムスクリーン用画像44を出射する。
図11(a)に示すように、フロントスクリーン10に投影されたフロントスクリーン用画像42の画像方向は、図10(a)に示すプロジェクタ24から出射されたフロントスクリーン用画像42の画像方向と一致する。従って、フロントスクリーン10に投影されたフロントスクリーン用画像42の画像方向は、フロントスクリーン10の画像正面方向d1と一致する。
以下、本実施形態について図面を参照して説明する。
上記実施形態では、フロントスクリーン用画像を反射ミラーにより1回反射させてフロントスクリーンに投影し、ボトムスクリーン用画像を反射ミラーにより2回反射させてフロントスクリーンに投影している。これに対し、本実施形態では、フロントスクリーン用画像を反射ミラーにより2回反射させてフロントスクリーンに投影し、ボトムスクリーン用画像を3回反射させてボトムスクリーンに投影している点において異なる。なお、その他の立体画像表示装置の基本構成は、上記第1実施形態と同様であり、共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、フロントスクリーン用右目用画像及びフロントスクリーン用左目用画像をフロントスクリーン用画像と呼び、ボトムスクリーン用右目用画像及びボトムスクリーン用左目用画像をボトムスクリーン用画像と呼ぶ。
プロジェクタ24は、図13(a)に示すように、フロントスクリーン10の画像正面方向d1と同じ方向に生成されたフロントスクリーン用画像42を出射する。一方、プロジェクタ24は、図13(a)に示すように、ボトムスクリーン12の画像正面方向d2と反対方向の上下反転に生成されたボトムスクリーン用画像44を出射する。
14…フロントスクリーン反射ミラー(第1反射手段)、 16…第1ボトムスクリーン反射ミラー(第2反射手段)、 18…第2ボトムスクリーン反射ミラー(第2反射手段)、 24…プロジェクタ(第1表示手段)、 31…右目用透過部、 32…左目用透過部、 34…第3ボトムスクリーン反射ミラー(第2反射手段)、 42…フロントスクリーン用右目用画像(第1スクリーン用右目用画像)、 44…ボトムスクリーン用右目用画像(第1スクリーン用右目用画像)、 46…右目用画像、 48…左目用画像、 54…第2フロントスクリーン反射ミラー(第1反射手段)、 L,O,P…光軸
Claims (8)
- 第1スクリーン用右目用画像及び第2スクリーン用右目用画像からなる右目用画像と、第1スクリーン用左目用画像及び第2スクリーン用左目用画像からなる左目用画像とを時分割で出射する表示手段と、
前記表示手段から時分割で出射された前記第1スクリーン用右目用画像及び前記第1スクリーン用左目用画像を反射する第1反射手段と、前記表示手段から時分割で出射された前記第2スクリーン用右目用画像及び前記第2スクリーン用左目用画像を反射する第2反射手段と、
前記第1反射手段により反射された前記第1スクリーン用右目用画像及び前記第1スクリーン用左目用画像が時分割で投影される第1スクリーンと、前記第2反射手段により反射された前記第2スクリーン用右目用画像及び前記第2スクリーン用左目用画像が時分割で投影される第2スクリーンと、
前記表示手段に同期して時分割で駆動され、前記第1スクリーン及び前記第2スクリーンに時分割で投影された前記右目用画像を透過させる右目用透過部と、前記第1スクリーン及び前記第2スクリーンに時分割で投影された前記左目用画像を透過させる左目用透過部とを有する画像選択手段と、を備えたことを特徴とする立体画像表示装置。 - 前記表示手段から出射された前記第1スクリーン用右目用画像が前記第1反射手段を介して前記第1スクリーンに投影されるまでの前記第1スクリーン用右目用画像の光軸の光路長と、前記表示手段から出射された前記第2スクリーン用右目用画像が前記第2反射手段を介して前記第2スクリーンに投影されるまでの前記第2スクリーン用右目用画像の光軸の光路長と、が同じであることを特徴とする請求項1に記載の立体画像表示装置。
- 前記表示手段から出射された前記第1スクリーン用左目用画像が前記第1反射手段を介して前記第1スクリーンに投影されるまでの前記第1スクリーン用左目用画像の光軸の光路長と、前記表示手段から出射された前記第2スクリーン用左目用画像が前記第2反射手段を介して前記第2スクリーンに投影されるまでの前記第2スクリーン用左目用画像の光軸の光路長と、が同じであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の立体画像表示装置。
- 画像選択手段が、液晶シャッター眼鏡であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の立体画像装置。
- 前記第1反射手段と第2反射手段の少なくとも一方が、前記第1スクリーン及び前記第2スクリーンの背面側に複数配置されたことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記第1スクリーンがフロントスクリーンであり、前記第2スクリーンがボトムスクリーンであることを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記表示手段から出射される第1スクリーン用右目用画像を前記第1反射手段により奇数回又は偶数回反射させて前記第1スクリーンに投影させ、かつ、前記表示手段から出射される前記第2スクリーン用右目用画像を前記第2反射手段により、前記第1反射手段が奇数回反射させた場合には偶数回反射させ、偶数回反射させた場合には奇数回反射させて前記第2スクリーンに投影させる場合、前記表示手段から出射させる前記第1スクリーン用右目用画像に対して、前記表示手段から出射させる前記第2スクリーン用右目用画像を上下反転させて出射させることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
- 前記表示手段から出射される第1スクリーン用左目用画像を前記第1反射手段により奇数回又は偶数回反射させて前記第1スクリーンに投影させ、かつ、前記表示手段から出射される前記第2スクリーン用左目用画像を前記第2反射手段により、前記第1反射手段が奇数回反射させた場合には偶数回反射させ、偶数回反射させた場合には奇数回反射させて前記第2スクリーンに投影させる場合、前記表示手段から出射させる前記第1スクリーン用左目用画像に対して、前記表示手段から出射させる前記第2スクリーン用左目用画像を上下反転させて出射させることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の立体画像表示装置。
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