JP2010160362A - Three-dimensional display apparatus, three-dimensional display method, three-dimensional display object, three-dimensional image forming device, three-dimensional image forming method, program, and recording medium - Google Patents

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康子 安藤
Munekazu Date
宗和 伊達
Hideaki Takada
英明 高田
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
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    • H04N13/122Improving the 3D impression of stereoscopic images by modifying image signal contents, e.g. by filtering or adding monoscopic depth cues
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N13/388Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume
    • H04N13/395Volumetric displays, i.e. systems where the image is built up from picture elements distributed through a volume with depth sampling, i.e. the volume being constructed from a stack or sequence of 2D image planes

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable perception of stereognostic sense of a three-dimensional solid image even when the back optical quantity of a display surface is small. <P>SOLUTION: A two-dimensional image is generated by projecting a displaying object from the line-of-sight direction of an observer to two display surfaces existing at different depth positions in the view from the observer, the color saturation of the generated two-dimensional image is independently varied for each display surface, and the generated two-dimensional image is displayed on the two display surfaces. The color saturation of the two-dimensional image to be displayed on the display surface far from the observer is made lower than that of the two-dimensional image to be displayed on the display surface close to the observer, of the two display surfaces. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、3次元表示装置、3次元表示方法、3次元表示物体、3次元画像作成装置、3次元画像作成方法、プログラムおよび記録媒体に係り、特に、表示対象物体を観察者の視線方向から射影した2次元画像を、任意の奥行き幅を持たせて重ねて表示することにより、3次元立体像を表示する技術に関する。   The present invention relates to a three-dimensional display device, a three-dimensional display method, a three-dimensional display object, a three-dimensional image creation device, a three-dimensional image creation method, a program, and a recording medium. The present invention relates to a technique for displaying a three-dimensional stereoscopic image by displaying a projected two-dimensional image in an overlapping manner with an arbitrary depth width.

奥行き位置を知覚できる3次元表示方法については様々な提案がなされているが、複数の2次元画像を重ね合わせることにより、3次元立体像を表示するDFD(Depth−Fused−3D)方式の3次元表示方法は、長時間見ても比較的疲れにくく、自然な立体像を知覚できることから注目を集めている。(下記、特許文献1参照)
DFD方式の3次元表示方法は、複数の2次元像を重ね合わせることにより、3次元立体像を表示する方法であり、この3次元表示方法では、奥行きの異なる複数の表示面に2次元像を表示し、各表示面に表示する2次元像の輝度あるいは透過度をそれぞれ独立に変化させることで、観察者は正面から観察した場合に連続的な奥行き表現が可能な3次元立体像を表示できる。
また、このDFD方式の3次元表示方法においては、各表示面に表示する2次元像にグラデーション効果を用いることで、正面からずれた位置から観察したときに違和感なくつながって見えることから、連続的な3次元立体像の表現が実現できる手法が提案されている。(下記、非特許文献1参照)
Various proposals have been made for a three-dimensional display method that can perceive depth positions, but a three-dimensional DFD (Depth-Fused-3D) method that displays a three-dimensional stereoscopic image by superimposing a plurality of two-dimensional images. The display method is attracting attention because it is relatively less tiring even when viewed for a long time and can perceive a natural stereoscopic image. (See Patent Document 1 below)
The DFD three-dimensional display method is a method of displaying a three-dimensional stereoscopic image by superimposing a plurality of two-dimensional images. In this three-dimensional display method, a two-dimensional image is displayed on a plurality of display surfaces having different depths. By displaying and changing the brightness or transparency of the two-dimensional image displayed on each display surface independently, the observer can display a three-dimensional stereoscopic image capable of continuous depth expression when viewed from the front. .
In addition, in this DFD 3D display method, a gradation effect is used for a 2D image displayed on each display surface, so that when viewed from a position deviated from the front, it appears to be connected without a sense of incongruity. There has been proposed a technique capable of realizing a three-dimensional stereoscopic image. (See Non-Patent Document 1 below)

このグラデーション効果による3次元表示方法は、観察者の視線方向から射影した2次元像を、観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示面に表示するときに、観察者に近い表示面(前面)に表示する2次元像には、輝度を段階的に変化させたグラデーションを設け、また、観察者から遠い側の表示面(後面)に表示する2次元画像は、前面に表示される2次元像の最も最前部に表示される部分の輝度よりも低い輝度で同一に表示することによって、3次元立体像を表示できる。
この3次元表示においては、電子ディスプレイを奥行き方向に重ねた表示装置、プロジェクターやハーフミラーを使って、奥行き位置の異なる表示面を重ねる構成、また、透明フィルムに印刷した2次元画像を奥行き位置を変えて重ねる構成などで3次元立体像の表現が可能である。透明フィルムに印刷した2次元画像は光の透過率を変化させて輝度を変化させる。
This three-dimensional display method using the gradation effect is a display surface close to the observer when displaying a two-dimensional image projected from the viewing direction of the observer on a plurality of display surfaces at different depth positions as viewed from the observer. The two-dimensional image displayed on the (front surface) is provided with gradation in which the luminance is changed stepwise, and the two-dimensional image displayed on the display surface (rear surface) far from the observer is displayed on the front surface. A three-dimensional stereoscopic image can be displayed by displaying the same at a lower luminance than the luminance of the portion displayed at the forefront of the two-dimensional image.
In this three-dimensional display, a display device in which an electronic display is stacked in the depth direction, a structure in which display surfaces with different depth positions are stacked using a projector or a half mirror, and a two-dimensional image printed on a transparent film is set to a depth position. It is possible to express a three-dimensional stereoscopic image by changing and superimposing it. The two-dimensional image printed on the transparent film changes the luminance by changing the light transmittance.

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。   As prior art documents related to the invention of the present application, there are the following.

特許第3022558号明細書Japanese Patent No. 3022558 安藤 他,DFD表示における広視域角コンテンツ表現方法の提案,映像情報メディア学会主催 立体映像技術研究会,予稿集,P27(2007)Ando et al., Proposal of wide viewing angle content expression method in DFD display, 3D image technology workshop sponsored by the Institute of Image Information and Television Engineers, Proceedings, P27

しかしながら、従来のDFD方式の3次元表示方法では、輝度分配したそれぞれの2次元像を重ねて表示するため、表示面のバックの光量が少ないと2次元像の輝度が小さくなり、輝度分配した輝度の差が小さくなる。そのため3次元立体像の立体感を知覚することが難しかった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、DFD方式の3次元表示方法および装置において、表示面のバック光量が少なくても、3次元立体像の立体感の知覚が可能になる技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前述の3次元表示方法を利用する3次元表示物体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前記3次元表示物体に表示する2次元画像を生成する3次元画像作成装置および3次元画像作成方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、前述の3次元画像作成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムと、当該プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
However, in the conventional 3D display method of the DFD system, the two-dimensional images that have been subjected to the luminance distribution are displayed in an overlapping manner. Therefore, if the amount of light on the back of the display surface is small, the luminance of the two-dimensional image decreases, and the luminance that has been distributed. The difference of becomes smaller. For this reason, it is difficult to perceive the three-dimensional effect of the three-dimensional stereoscopic image.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional display method and apparatus using a DFD method even if the amount of back light on the display surface is small. It is an object of the present invention to provide a technique that makes it possible to perceive a stereoscopic effect of a stereoscopic image.
Another object of the present invention is to provide a three-dimensional display object using the above-described three-dimensional display method.
Another object of the present invention is to provide a 3D image creating apparatus and a 3D image creating method for generating a 2D image to be displayed on the 3D display object.
Another object of the present invention is to provide a program for causing a computer to execute the above-described 3D image creation method and a computer-readable recording medium on which the program is recorded.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)奥行き位置の異なる2つの表示面にそれぞれ2次元画像を表示して、3次元立体像を生成する3次元表示方法であって、観察者から見て異なった奥行き位置にある2つの表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した2次元画像を生成し、前記生成された2次元画像の彩度を前記各表示面毎に各々独立に変化させて、前記生成された2次元画像を2つの表示面に表示することを特徴とする。
(2)(1)において、前記2つの表示面のうち前記観察者から遠い表示面に表示する前記2次元画像の彩度を、前記観察者に近い表示面に表示する前記2次元画像の彩度よりも低くすることを特徴とする。
(3)(1)または(2)において、前記2次元画像が前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記2次元画像を前記2つの表示面に表示し、かつ前記観察者から遠い表示面に表示する前記2次元画像の幅を、前記観察者に近い表示面に表示する前記2次元画像の幅よりも大きくする。
(4)(3)において、前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼との間の一点とする。
(5)(3)において、前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼の中心点とする。
(6)(3)ないし(5)の何れかにおいて、前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記2つの表示面に表示される2次元画像に対して、前記観察者から見て左右方向に拡大・縮小の変形を加える。
(7)(1)ないし(6)の何れかにおいて、前記2次元画像を表示する表示面間の奥行き位置を、同一表示対象物体に対してそれらの表示面に表示された2つの2次元画像が、観察者の右眼と左眼の位置から単眼で見て共通領域を有する範囲とする。
(8)(1)ないし(7)に記載の3次元表示方法を実行する3次元表示装置である。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
(1) A three-dimensional display method for generating a three-dimensional stereoscopic image by displaying a two-dimensional image on two display surfaces having different depth positions, and two displays at different depth positions as viewed from the observer Generating a two-dimensional image obtained by projecting the display target object from the line of sight of the observer with respect to the surface, and changing the saturation of the generated two-dimensional image independently for each of the display surfaces, The generated two-dimensional image is displayed on two display surfaces.
(2) In (1), the saturation of the two-dimensional image displayed on the display surface close to the observer, the saturation of the two-dimensional image displayed on the display surface far from the observer among the two display surfaces. It is characterized by being lower than the degree.
(3) In (1) or (2), the two-dimensional image is placed on the two display surfaces so that the two-dimensional image overlaps when viewed from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer. The width of the two-dimensional image to be displayed and displayed on the display surface far from the observer is made larger than the width of the two-dimensional image displayed on the display surface close to the observer.
(4) In (3), a point on the line connecting the right eye and the left eye of the observer is set as a point between the right eye and the left eye.
(5) In (3), one point on the line connecting the observer's right eye and left eye is defined as the center point of the right eye and left eye.
(6) In any one of (3) to (5), the two-dimensional images displayed on the two display screens are overlapped as seen from one point on a line connecting the observer's right eye and left eye. On the other hand, an enlargement / reduction deformation is applied in the left-right direction as viewed from the observer.
(7) In any one of (1) to (6), two two-dimensional images displayed on the display surfaces of the same display target object with the depth position between the display surfaces displaying the two-dimensional image. Is a range having a common region when viewed with a single eye from the positions of the right and left eyes of the observer.
(8) A three-dimensional display device that executes the three-dimensional display method according to (1) to (7).

(9)第1の表示対象物の2次元画像と第2の表示対象物の2次元画像を任意の奥行き幅を持たせて重ねて表示することにより、3次元立体像を表示する3次元表示物体であって、観察者に近い第1の表示面に表示される前記第1の2次元画像は、前記第1の表示面と前記観察者から遠い第2の表示面との間の表示面間隔に比例した幅を持つ郭線線領域1を有し、前記輪郭線領域1は、前記輪郭線領域1の内部の画像と前記輪郭線領域1との境界部分が前記輪郭線領域1の内部の画像の色と同じであり、かつ、外側に向かって単調に透明度が増加しており、前記第2の表示面に表示される前記第2の2次元画像は、前記表示面間隔に比例した幅と、前記表示面間隔と所定の視域角の正接の積に比例した幅の和の幅を持つ輪郭線領域2を有し、前記輪郭線領域2の色は、前記輪郭線領域2の内部の画像の色と等しく、前記第2の2次元画像の色の彩度は、前記第1の2次元画像の前記輪郭線領域1の内部の画像の彩度よりも低い。 (9) Three-dimensional display for displaying a three-dimensional stereoscopic image by displaying a two-dimensional image of the first display object and a two-dimensional image of the second display object with an arbitrary depth width. The first two-dimensional image that is an object and is displayed on the first display surface close to the observer is a display surface between the first display surface and the second display surface far from the observer. The outline area 1 has a width proportional to the interval, and the outline area 1 has a boundary portion between the image inside the outline area 1 and the outline area 1 inside the outline area 1. The second two-dimensional image displayed on the second display surface is proportional to the display surface interval. A contour region 2 having a width and a sum of widths proportional to a product of a tangent of the display surface interval and a predetermined viewing angle; The color of the contour region 2 is equal to the color of the image inside the contour region 2, and the saturation of the color of the second two-dimensional image is the contour region 1 of the first two-dimensional image. Lower than the saturation of the image inside.

(10)(9)に記載の3次元表示物体における、第1の表示面に表示される第1の表示対象物の2次元画像と、第2の表示面に表示される第2の表示対象物の2次元画像とを作成する3次元画像作成方法であって、表示対象物の画像と、前記第1の表示面と前記第2の表示面との間の表示面間隔と、所定の視域角と、前記第1の2次元画像に対する前記第2の2次元画像の彩度割合とを取り込んで保持する第1のステップと、前記表示面間隔に比例した値を図形輪郭線領域幅とする第2のステップと、前記表示対象物の画像の輪郭線領域の幅を前記図形輪郭線領域幅とした、輪郭線領域1を有する画像を生成する第3のステップと、前記第3のステップで生成した前記画像の輪郭線領域1の透明度を外側に向かって単調に増加させた、輪郭線領域1にグラデーションを設けた画像を生成する第4のステップと、前記第4のステップで生成した画像を、第1の2次元画像として出力する第5のステップと、前記表示面間隔と前記視域角の正接の積に比例した値を、前記第1の2次元画像の画像サイズに対する前記第2の2次元画像の画像サイズのずれ幅とする第6のステップと、前記第3のステップで生成した前記画像の輪郭線領域として、前記輪郭線領域1に前記第6のステップで決定した前記ずれ幅を加えた輪郭線領域2を有し、かつ、前記輪郭線領域2の色を前記第3のステップで生成した前記画像の前記輪郭線領域1の内部の画像の色と等しくした、輪郭線領域2を有する画像を生成する第7のステップと、前記第1の2次元画像に対する前記第2の2次元画像の彩度割合に基づき、前記第7のステップで生成した前記輪郭線領域2を有する画像の色の彩度を変換する第8のステップと、前記第8のステップで彩度を変換した画像を、前記第2の2次元画像として出力する第9のステップとを有する。
(11)(10)に記載の3次元画像作成方法を実行する3次元表示装置である。
(12)(10)に記載の3次元画像作成方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
(13)(12)に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
(10) In the three-dimensional display object according to (9), the two-dimensional image of the first display object displayed on the first display surface and the second display object displayed on the second display surface A three-dimensional image creation method for creating a two-dimensional image of an object, comprising: an image of a display object; a display surface interval between the first display surface and the second display surface; A first step of capturing and holding a region angle and a saturation ratio of the second two-dimensional image with respect to the first two-dimensional image; and a value proportional to the display surface interval as a figure outline region width A second step of generating an image having a contour region 1 in which the width of the contour region of the image of the display object is the graphic contour region width, and the third step Contour that monotonously increases the transparency of the contour region 1 of the image generated in step 1 toward the outside A fourth step of generating an image in which gradation is provided in the region 1, a fifth step of outputting the image generated in the fourth step as a first two-dimensional image, the display surface interval, and the viewing In the sixth step and the third step, a value proportional to the product of the tangent of the area angles is set as a deviation width of the image size of the second two-dimensional image with respect to the image size of the first two-dimensional image. As the contour region of the generated image, there is a contour region 2 obtained by adding the shift width determined in the sixth step to the contour region 1, and the color of the contour region 2 is changed to the first region. A seventh step of generating an image having a contour region 2 that is equal to the color of the image inside the contour region 1 of the image generated in step 3, and the first step with respect to the first two-dimensional image. Saturation ratio of 2D image of 2 Based on the eighth step of converting the color saturation of the image having the contour region 2 generated in the seventh step, and the image of which the saturation is converted in the eighth step, the second step And a ninth step of outputting as a two-dimensional image.
(11) A three-dimensional display device that executes the three-dimensional image creation method according to (10).
(12) A program for causing a computer to execute the three-dimensional image creation method according to (10).
(13) A computer-readable recording medium on which the program according to (12) is recorded.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、表示面のバック光量が少なくても、3次元立体像の立体感の知覚が可能となる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the present invention, it is possible to perceive a three-dimensional effect of a three-dimensional stereoscopic image even if the amount of back light on the display surface is small.

本発明の実施例1の3次元表示装置の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the three-dimensional display apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の3次元表示装置の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the three-dimensional display apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の3次元表示装置の原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the principle of the three-dimensional display apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の3次元表示装置における、各面に表示される2D化像の重なり位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the overlap position of the 2D-ized image displayed on each surface in the three-dimensional display apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の3次元表示装置の概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the three-dimensional display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の光学系にレンズなどを含めることにより、像面の位置をよりフレキシブルに変更できる一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example which can change the position of an image surface more flexibly by including a lens etc. in the optical system of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2において、2次元表示装置が増えた場合の一実施例を示す図である。It is a figure which shows one Example when the two-dimensional display apparatus increases in Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の3次元表示装置において、2個のプロジェクタ型2次元表示装置と散乱板を用いて、プロジェクタから散乱板に画像を投影する光学系を構成した一実施例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an embodiment in which an optical system that projects an image from a projector onto a scattering plate is configured using two projector-type two-dimensional display devices and a scattering plate in the three-dimensional display device according to Embodiment 2 of the present invention. is there. 本発明の実施例2において、光学装置を追加する別の一実施例を示す図である。In Example 2 of this invention, it is a figure which shows another one Example which adds an optical apparatus. 本発明の実施例3のバリフォーカル・ミラー方式の体積型3次元表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the volume type three-dimensional display apparatus of the varifocal mirror system of Example 3 of this invention. 本発明の実施例3の振動スクリーン方式の体積型3次元表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the volume type three-dimensional display apparatus of the vibration screen system of Example 3 of this invention. 本発明の実施例4の回転LED方式の三次元表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of the rotation LED system of Example 4 of this invention. 本発明の実施例5のシンサライザ方式の3次元表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of the synthesizer system of Example 5 of this invention. 本発明の実施例6の3次元表示物体の概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the three-dimensional display object of Example 6 of this invention. 本発明の実施例6の3次元表示物体において、透明な板と表示対象物の図形の2次元画像を印刷した透明フィルムを貼り合わせる前の状態を上から見た図である。In the three-dimensional display object of Example 6 of this invention, it is the figure which looked at the state before bonding a transparent board and the transparent film which printed the two-dimensional image of the figure of a display target object from the top. 本発明の実施例6の3次元画像作成装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the three-dimensional image creation apparatus of Example 6 of this invention. 本発明の実施例6の3次元画像作成方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the three-dimensional image creation method of Example 6 of this invention. 前後の表示面の表示面間隔に対する図形輪郭線領域幅の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship of the figure outline line area width with respect to the display surface space | interval of the front and back display surfaces. 図形輪郭線領域幅における図形輪郭線領域の色の透明度中間点の設定位置に対する図面の立体感を示すグラフである。It is a graph which shows the three-dimensional effect of drawing with respect to the setting position of the transparency middle point of the color of the figure outline area in the figure outline area width. 視域角に対する前後の表示面の表示面間隔と前後表示面の図形幅の拡大幅を示すグラフである。It is a graph which shows the display surface space | interval of the display surface before and behind with respect to a viewing zone angle, and the expansion width | variety of the figure width of a front and back display surface. 前後の表示面の表示面間隔に対する視域角と前後表示面の図形幅の拡大幅を示すグラフである。It is a graph which shows the viewing zone angle with respect to the display surface space | interval of the front and back display surfaces, and the expansion width of the figure width of the front and rear display surfaces. 前表示面の図形画像の図形の色の彩度割合を100%した場合に対する後表示面の図形画像の図形の色の彩度割合と図形画像の立体感の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the color saturation ratio of the figure of the figure image of a back display surface, and the three-dimensional effect of a figure image when the color saturation ratio of the figure of the figure image of a front display surface is 100%. 前面の透明フィルムと後面の透明フィルムに印刷する図形の2次元画像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the two-dimensional image of the figure printed on the front transparent film and the rear transparent film. 図21に示す2次元画像を用いたときに、図13に示す3次元表示物体で観察者から観察される3次元立体像の図形を示す図である。It is a figure which shows the figure of the three-dimensional solid image observed from an observer with the three-dimensional display object shown in FIG. 13, when using the two-dimensional image shown in FIG.

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
また、本実施例では、像を配置する「面」という表現を用いるが、これは光学などで多用される像面などと同様な表現であり、かつこのような像面を実現する手段としては、例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲鏡、プリズム、偏光素子、波長板などの種々の光学素子と、例えば、CRT(陰極線管)ディスプレイ、液晶ディスプレイ、LED(Light Emission Diode)ディスプレイ、プラズマディスプレイ、FED(Field Emission Display)、DMD(Digital Mirror Display)、プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディスプレイなどの2次元表示装置とを用いて、多くの光学的組み合わせ技術により、実現可能なことは明らかである。
また、提示する3次元立体像を主に2つの面に2次元像として表示する場合について述べ、さらに、2つの表示面に表示する2次元像は、図形、文字、記号、ロゴマークなどである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
In this embodiment, the expression “surface” on which an image is arranged is used. This is the same expression as an image surface frequently used in optics and the like, and means for realizing such an image surface is as follows. Various optical elements such as, for example, a lens, a total reflection mirror, a partial reflection mirror, a curved mirror, a prism, a polarizing element, and a wave plate, and a CRT (cathode ray tube) display, a liquid crystal display, and an LED (Light Emission Diode) display, for example. What can be achieved by many optical combination technologies using two-dimensional display devices such as plasma displays, FED (Field Emission Display), DMD (Digital Mirror Display), projection display, line drawing display, etc. it is obvious.
In addition, a case where a three-dimensional stereoscopic image to be presented is mainly displayed as a two-dimensional image on two surfaces will be described. Further, the two-dimensional image displayed on the two display surfaces is a figure, a character, a symbol, a logo mark, or the like. .

[実施例1]
図1、図2は、本発明の実施例1の3次元表示装置の原理を説明するための図である。
本実施例の3次元表示装置の原理は、まず、図1に示すように、観察者100の前面に2つの面、例えば、面(101,102)(面101が面102より観察者100に近い)を設定し、これらの面(101,102)に2つの2次元像を表示するために、2次元表示装置と種々の光学素子を用いて光学系103を構築する(詳細は後述する)。
前述の2次元表示装置としては、例えば、CRT、液晶ディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、FEDディスプレイ、プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディスプレイなどを用い、光学素子としては、例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲鏡、プリズム、偏光素子、波長板などを用いる。
次に、図2に示すように、観察者100に提示したい3次元物体104を、観察者100の両眼の視線方向から、前記の面(101,102)へ射影した像(以下、「2D化像」と呼ぶ)である2D化像(105,106)を生成する。
この2D化像の生成方法としては、例えば、視線方向から物体104をカメラで撮影した2次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の2次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
[Example 1]
1 and 2 are diagrams for explaining the principle of the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention.
The principle of the three-dimensional display device of this embodiment is as follows. First, as shown in FIG. 1, two surfaces, for example, a surface (101, 102) (the surface 101 is closer to the viewer 100 than the surface 102). In order to display two two-dimensional images on these surfaces (101, 102), an optical system 103 is constructed using a two-dimensional display device and various optical elements (details will be described later). .
As the above-described two-dimensional display device, for example, a CRT, a liquid crystal display, an LED display, a plasma display, an FED display, a projection type display, a line drawing type display or the like is used, and as an optical element, for example, a lens, a total reflection mirror, A partial reflecting mirror, a curved mirror, a prism, a polarizing element, a wave plate, or the like is used.
Next, as shown in FIG. 2, an image (hereinafter referred to as “2D”) of a three-dimensional object 104 desired to be presented to the viewer 100 projected onto the plane (101, 102) from the direction of the eyes of both eyes of the viewer 100. 2D image (105, 106), which is called “converted image”.
As a method for generating the 2D image, for example, a method using a two-dimensional image obtained by photographing the object 104 with a camera from the line-of-sight direction, a method of combining from a plurality of two-dimensional images taken from different directions, or computer graphics There are various methods such as a synthesis technique based on the above and a method using modeling.

図1に示すように、前記2D化像(105,106)を、各々面101と面102の双方に、観察者100の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点(例えば、右眼と左眼の中心点)から見て重なるように表示する。これは、例えば、2D化像(105,106)の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大・縮小を制御することで可能となる。
本発明における重要な要点は、前記構成を有する装置上で、観察者100から見て近い側に表示する2D化像105の彩度を100%とした場合に、これに対して、図3に示すように、観察者から見て遠い側に表示する2D化像106の彩度を20〜50%に設定して表示することである。
このように表示することにより、観察者100の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが2D化像(105,106)であっても、観察者100にはあたかも立体的な3次元表示物体のように感じられる。
本発明の3次元立体像は、観察者100の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て、観察者100の視力の下で重なるように前面101の2D化像105と後面102の2D化像106を表示面に表示し、かつ観察者100から遠い側の表示面102に表示する2D化像106の幅を、観察者100に近い側の表示面101に表示する2D化像105の幅よりも大きくした場合に起こる。
As shown in FIG. 1, the 2D image (105, 106) is a point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer 100 (for example, the right eye and the left eye) on both the surface 101 and the surface 102, respectively. Display so as to overlap when viewed from the center point of the eye. This can be achieved, for example, by controlling the arrangement of the center position and the gravity center position of each 2D image (105, 106) and the enlargement / reduction of each image.
An important point of the present invention is that when the saturation of the 2D image 105 displayed on the side closer to the viewer 100 is set to 100% on the apparatus having the above configuration, FIG. As shown, the saturation of the 2D image 106 displayed on the side far from the observer is set to 20 to 50% and displayed.
By displaying in this way, even if the 2D image (105, 106) is displayed due to the physiological or psychological factors or illusion of the viewer 100, the viewer 100 is as if it is three-dimensional. It feels like a three-dimensional display object.
The three-dimensional stereoscopic image of the present invention is viewed from one point on the line connecting the right eye and the left eye of the viewer 100, and the 2D image 105 and the rear surface 102 of the front surface 101 overlap with each other under the visual acuity of the viewer 100. A 2D image 105 that displays the 2D image 106 on the display surface and displays the width of the 2D image 106 displayed on the display surface 102 on the side far from the viewer 100 on the display surface 101 on the side close to the viewer 100. Occurs when the width is larger than.

観察者100に近い側の表示面101に表示する2D化像105の幅Aに対して、観察者100から遠い側の表示面102に表示する2D化像106の幅A’は、A’=2×(0.1×B×tanθ)+A(Bは、2つの表示面の面間隔、θは視域角)の計算式により得ることができる。
観察者100から遠い側の表示面102に表示する2D化像106の幅A’が、上記算出式で算出される幅よりも狭い場合は、3次元立体像の立体感が減少し、観察者100から遠い側の表示面102に表示する2D化像106の幅A’が、観察者100に近い側の表示面101に表示する2D化像105の幅Aと同じ幅になると、3次元立体像は観察されず、前後の2つの2次元像として観察される。
本発明の三次元立体像は、図4(a)に示すように、右眼像、左眼像において、前後の2次元像が重なりあった領域に発現する。そのため、前後の面間距離が大きく離れ、例えば、図4(b)に示すように、右眼像、左眼像において、前後の2D化像(105,106)が重ならず、離れるようになると、本発明の3次元立体像は観察されず、前後の2つの2次元像として観察される。
したがって、本実施例において、3次元立体像を発現させるためには、2D化像(105,106)を表示する表示面(101,102)の間の奥行き位置は、同じ表示対象物体に対してそれらの面に表示された2つの2D化像(105,106)が観察者100の右眼と左眼の位置から単眼で見て共通領域を有する範囲である。即ち、共通領域でない状態では、この効果(3次元立体像が発明する効果)は消失し、観察者100には、前後面が奥行き方向に離れて感じられる。
The width A ′ of the 2D image 106 displayed on the display surface 102 on the side far from the observer 100 is A ′ = the width A of the 2D image 105 displayed on the display surface 101 on the side close to the viewer 100. 2 × (0.1 × B × tan θ) + A (B is a distance between two display surfaces, and θ is a viewing zone angle).
When the width A ′ of the 2D image 106 displayed on the display surface 102 on the side far from the observer 100 is narrower than the width calculated by the above calculation formula, the stereoscopic effect of the three-dimensional stereoscopic image decreases, and the observer When the width A ′ of the 2D image 106 displayed on the display surface 102 on the side far from 100 becomes the same width as the width A of the 2D image 105 displayed on the display surface 101 on the side close to the viewer 100, the three-dimensional solid is displayed. The image is not observed, but is observed as two front and rear two-dimensional images.
As shown in FIG. 4A, the three-dimensional stereoscopic image of the present invention appears in a region where the front and rear two-dimensional images overlap in the right eye image and the left eye image. For this reason, the distance between the front and rear surfaces is greatly separated. For example, as shown in FIG. 4B, the front and rear 2D images (105, 106) do not overlap in the right eye image and the left eye image. Then, the three-dimensional stereoscopic image of the present invention is not observed, but is observed as two front and rear two-dimensional images.
Therefore, in this embodiment, in order to express a three-dimensional stereoscopic image, the depth position between the display surfaces (101, 102) for displaying the 2D image (105, 106) is set to the same display target object. The two 2D images (105, 106) displayed on these surfaces are ranges having a common area when viewed with a single eye from the positions of the right eye and the left eye of the observer 100. That is, in a state that is not a common region, this effect (the effect invented by the three-dimensional stereoscopic image) disappears, and the observer 100 feels the front and rear surfaces apart in the depth direction.

[実施例2]
図5は、本発明の実施例2の3次元表示装置の概略構成を説明するための図である。
本実施例の3次元表示装置は、図5(a)に示すように、まず、2個の2次元表示装置(121,122)と、全反射鏡123(例えば、反射率/透過率=100/0)、部分反射鏡124(例えば、反射率/透過率=50/50)を用いて、前述の実施例で述べた2つの2次元像を配置するための光学系を構成したものである。
各々の配置を変えることにより、2次元表示装置121の表示が全反射鏡123で反射して部分反射鏡124を透過してできる像面125と、2次元表示装置122の表示が部分反射鏡124で反射してできる像面126とを奥行き方向に異なる位置に配置することができる。このような光学系では、鏡のみを用いるため、画質の劣化が少ない利点を有する。
2次元表示装置(121,122)としては、例えば、CRT、液晶ディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、FEDディスプレイ、DMDディスプレイ、プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディスプレイなどを用いる。
但し、本実施例における全反射鏡123を部分反射鏡に代えても、2次元表示装置121の像の輝度は低下するが、本発明の効果は同様に得られることは明らかである。
本実施例では像面の奥行き位置の順序が2次元表示装置の奥行き位置の順序と同じ場合について説明したが、全反射鏡あるいは部分反射鏡から2次元表示装置までの距離を各々変えることにより、この像面奥行き位置の順序を自由に変化できることは明らかである。
[Example 2]
FIG. 5 is a diagram for explaining a schematic configuration of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5A, the three-dimensional display device according to the present embodiment first includes two two-dimensional display devices (121, 122) and a total reflection mirror 123 (for example, reflectance / transmittance = 100). / 0), a partial reflecting mirror 124 (for example, reflectance / transmittance = 50/50) is used to constitute an optical system for arranging the two two-dimensional images described in the above-described embodiments. .
By changing the respective arrangements, the image plane 125 that the display of the two-dimensional display device 121 is reflected by the total reflection mirror 123 and transmitted through the partial reflection mirror 124, and the display of the two-dimensional display device 122 is the partial reflection mirror 124. It is possible to arrange the image plane 126 formed by reflection at a different position in the depth direction. Since such an optical system uses only a mirror, it has an advantage that image quality is hardly deteriorated.
As the two-dimensional display device (121, 122), for example, a CRT, a liquid crystal display, an LED display, a plasma display, an FED display, a DMD display, a projection display, a line drawing display, or the like is used.
However, even if the total reflection mirror 123 in this embodiment is replaced with a partial reflection mirror, the brightness of the image of the two-dimensional display device 121 is lowered, but it is obvious that the effect of the present invention can be obtained similarly.
In the present embodiment, the case where the order of the depth position of the image plane is the same as the order of the depth position of the two-dimensional display device has been described, but by changing the distance from the total reflection mirror or the partial reflection mirror to the two-dimensional display device, It is clear that the order of the image plane depth positions can be freely changed.

また、図5(b)に示すように、全反射鏡123を使わずに2次元表示装置121を直接配置し、部分反射鏡124(例えば、反射率/透過率=50/50)を用いて、前述の実施例で述べた2個の2次元像を配置するための光学系を構成することができる。
即ち、2次元表示装置121の表示が部分反射鏡124を透過してできる像面125と、2次元表示装置122の表示が部分反射鏡124で反射してできる像面126とを奥行き方向に異なる位置に配置することができる。
本実施例では像面の奥行き位置の順序が、2次元表示装置の奥行き位置の順序と同じ場合について説明したが、部分反射鏡から2次元表示装置までの距離を各々変えることにより、この像面奥行き位置の順序を自由に変化できることは明らかである。
Further, as shown in FIG. 5B, the two-dimensional display device 121 is directly arranged without using the total reflection mirror 123, and the partial reflection mirror 124 (for example, reflectance / transmittance = 50/50) is used. The optical system for arranging the two two-dimensional images described in the above embodiments can be configured.
That is, an image plane 125 that can be displayed on the two-dimensional display device 121 through the partial reflector 124 and an image plane 126 that can be displayed on the two-dimensional display device 122 by the partial reflector 124 are different in the depth direction. Can be placed in position.
In the present embodiment, the case where the order of the depth positions of the image plane is the same as the order of the depth positions of the two-dimensional display device has been described, but this image plane can be changed by changing the distance from the partial reflector to the two-dimensional display device. Obviously, the order of the depth positions can be changed freely.

前記光学系にレンズなどを含めることにより、像面の位置をよりフレキシブルに変更できる一実施例を図6に示す。
図6(a)に示すように、2個の2次元表示装置(131,132)と、例えば全反射鏡133(例えば、反射率/透過率=100/0)、部分反射鏡134(例えば、反射率/透過率=50/50)の構成に、例えば、凸レンズ(137,138)を加えて像位置を変えることにより、装置の大きさの制約などにより限られていた像面135と像面136の位置関係をより柔軟に設定できることが分かる。但し、本実施例における全反射鏡133を部分反射鏡に代えても、2次元表示装置131の像の輝度は低下するが、本発明の効果は同様に得られることは明らかである。
本実施例では像面の奥行き位置の順序が2次元表示装置の奥行き位置の順序と同じ場合について説明したが、全反射鏡あるいは部分反射鏡から2次元表示装置までの距離を各々変えることやレンズなどの光学系の配置により、この像面奥行き位置の順序を自由に変化できることは明らかである。
FIG. 6 shows an embodiment in which the position of the image plane can be changed more flexibly by including a lens or the like in the optical system.
As shown in FIG. 6A, two two-dimensional display devices (131, 132), a total reflection mirror 133 (for example, reflectance / transmittance = 100/0), a partial reflection mirror 134 (for example, For example, by adding convex lenses (137, 138) to the configuration of (reflectance / transmittance = 50/50) and changing the image position, the image plane 135 and the image plane are limited due to the size restrictions of the apparatus. It can be seen that the positional relationship 136 can be set more flexibly. However, even if the total reflection mirror 133 in this embodiment is replaced with a partial reflection mirror, the brightness of the image of the two-dimensional display device 131 is lowered, but it is clear that the effect of the present invention can be obtained similarly.
In this embodiment, the case where the order of the depth position of the image plane is the same as the order of the depth position of the two-dimensional display device has been described. However, the distance from the total reflection mirror or the partial reflection mirror to the two-dimensional display device can be changed. It is obvious that the order of the image plane depth positions can be freely changed by the arrangement of the optical system.

また、図6(b)に示すように、全反射鏡133を使わずに2次元表示装置131を直接配置し、部分反射鏡134(例えば、反射率/透過率=50/50)の構成に、例えば、凸レンズ(137,138)を加えて像位置を変えることにより、装置の大きさの制約などにより限られていた像面135と像面136の位置関係をより柔軟に設定できる。
勿論、凸レンズだけでなく組み合わせレンズなどのレンズ光学系を用いることが歪みなどの点で有利になる場合もあることは、通常のレンズ光学系と同様である。また、この場合はレンズの焦点距離よりも近い位置に2次元表示装置を設置した虚像を用いる場合を例として示したが、レンズの焦点距離よりも遠い位置に2次元表示装置を設置する実像を用いる場合でも同様なことができることは明らかである。
本実施例では像面の奥行き位置の順序が2次元表示装置の奥行き位置の順序と同じ場合について説明したが、部分反射鏡から2次元表示装置までの距離を各々変えることやレンズなどの光学系の配置により、この像面奥行き位置の順序を自由に変化できることは明らかである。
Further, as shown in FIG. 6B, the two-dimensional display device 131 is directly arranged without using the total reflection mirror 133, and the configuration of the partial reflection mirror 134 (for example, reflectance / transmittance = 50/50) is obtained. For example, by adding convex lenses (137, 138) and changing the image position, the positional relationship between the image plane 135 and the image plane 136, which is limited by the size restrictions of the apparatus, can be set more flexibly.
Of course, the use of a lens optical system such as a combination lens as well as a convex lens may be advantageous in terms of distortion and the like, as in a normal lens optical system. In this case, the virtual image in which the two-dimensional display device is installed at a position closer than the focal length of the lens is used as an example. However, a real image in which the two-dimensional display device is installed at a position farther than the focal length of the lens is shown. Obviously, the same can be done when used.
In this embodiment, the case where the order of the depth position of the image plane is the same as the order of the depth position of the two-dimensional display device has been described. However, the distance from the partial reflector to the two-dimensional display device can be changed, or an optical system such as a lens. It is clear that the order of the depth positions of the image plane can be freely changed by the arrangement of.

図7にさらに2次元表示装置が増えた場合の一実施例を示す。
例えば、複数の2次元表示装置(141〜145)と、全反射鏡146(例えば、反射率/透過率=100/0)、部分反射鏡147(例えば、反射率/透過率=50/50)、148(例えば、反射率/透過率=33.3/66.7)、149(例えば、反射率/透過率=25/75)、150(例えば、反射率/透過率=20/80)を用いて、複数の2次元像を配置するための光学系を構成した例である。
各々の配置を変えることにより、2次元表示装置141の表示が全反射鏡146で反射して部分反射鏡(147〜150)を透過してできる像面151と、2次元表示装置(142〜145)の表示が各々部分反射鏡(147〜150)で反射して部分反射鏡と透過してできる像面(152〜155)を各々奥行き方向に異なる位置に配置することができる。このような光学系では、鏡のみを用いるため、画質の劣化が少ない利点を有する。
なお、この例では、2次元表示装置が5個の場合について述べたが、それ以外の個数でも同様な構成が可能なことは明らかである。この場合においても、図5に対する図6のようにレンズ光学系を付加することにより、像面の位置を制御しやすくなることは同様に明らかである。但し、本実施例における全反射鏡143を部分反射鏡に代えても、2次元表示装置141の像の輝度は低下するが、本発明の効果は同様に得られることは明らかである。
本実施例では像面の奥行き位置の順序が2次元表示装置の奥行き位置の順序と同じ場合について説明したが、全反射鏡あるいは部分反射鏡から2次元表示装置までの距離を各々変えることにより、この像面奥行き位置の順序を自由に変化できることは明らかである。
FIG. 7 shows an embodiment where the number of two-dimensional display devices is further increased.
For example, a plurality of two-dimensional display devices (141 to 145), a total reflection mirror 146 (for example, reflectance / transmittance = 100/0), and a partial reflection mirror 147 (for example, reflectance / transmittance = 50/50) 148 (for example, reflectivity / transmittance = 33.3 / 66.7), 149 (for example, reflectivity / transmittance = 25/75), 150 (for example, reflectivity / transmittance = 20/80) In this example, an optical system for arranging a plurality of two-dimensional images is configured.
By changing each arrangement, the image plane 151 that the display of the two-dimensional display device 141 is reflected by the total reflection mirror 146 and transmitted through the partial reflection mirrors (147 to 150), and the two-dimensional display devices (142 to 145). ) Can be arranged at different positions in the depth direction. The image planes (152 to 155) are reflected by the partial reflecting mirrors (147 to 150) and transmitted through the partial reflecting mirrors. Since such an optical system uses only a mirror, it has an advantage that image quality is hardly deteriorated.
In this example, the case where the number of the two-dimensional display devices is five has been described. However, it is apparent that the same configuration can be achieved with other numbers. Also in this case, it is apparent that the position of the image plane can be easily controlled by adding a lens optical system as shown in FIG. 6 with respect to FIG. However, even if the total reflection mirror 143 in this embodiment is replaced with a partial reflection mirror, the brightness of the image of the two-dimensional display device 141 is lowered, but it is clear that the effect of the present invention can be obtained similarly.
In the present embodiment, the case where the order of the depth position of the image plane is the same as the order of the depth position of the two-dimensional display device has been described, but by changing the distance from the total reflection mirror or the partial reflection mirror to the two-dimensional display device, It is clear that the order of the image plane depth positions can be freely changed.

図8は2個のプロジェクタ型2次元表示装置(例えば、CRT型、LCD型、ILV型、DMD型など)(161,162)と、散乱板(163,164)を用いて、プロジェクタから散乱板に画像を投影することにより、複数の2次元像を配置するための光学系を構成した一実施例を示す。
ここで、散乱板(163,164)は、例えば、高分子分散型液晶素子、あるいはホログラフィック高分子分散型液晶素子、あるいは液晶とマルチレンズアレイの組合せ素子などのように散乱/透過、あるいは反射/透過を制御でき、また、シャッタ(165,166)は、例えば、ツイストネマティック液晶素子、あるいは強誘電液晶素子、あるいは機械的シャッタ素子などのように透過/遮断を制御できるものとする。
散乱板(163,164)の奥行き位置を変えて配置し、これらの散乱板(163,164)にプロジェクタ型2次元表示装置(161、162)の各々のピント面を合わせて映像を投射し、かつ散乱板(163,164)の散乱/透過のタイミングとシャッタ(163,164)の透過/遮断のタイミングを合わせて駆動することにより、時分割で、散乱板(163,164)上に形成される像面(167,168)の奥行き位置を制御できる。
このように、プロジェクタを用いる場合には、装置のレイアウトの自由度が大きい利点を有する。また、シャッタの代わりに、プロジェクタのランプをON/OFFしてもよいことは明らかである。
また、本実施例においては、3次元表示装置付近、内部あるいはこれより奥に像面がある場合について主に述べたが、これらの像面を光学装置を追加することにより、3次元表示装置より離して、あるいは前面に配置することも容易に可能である。
その一実施例を図9に示す。例えば、図9に示すような光学系181の例えば前面に、例えばレンズ光学系183を配置することにより、例えば内部像面182を外部像面184の位置へ変換できることは明らかである。
このような場合には、像が空間に浮いて再現されるため、像が装置内部や後方にある場合に比べ、観察者にとってより3次元に感じやすいという利点を有する。
8 shows two projector type two-dimensional display devices (for example, CRT type, LCD type, ILV type, DMD type, etc.) (161, 162) and a scattering plate (163, 164). An embodiment in which an optical system for arranging a plurality of two-dimensional images by projecting an image is shown.
Here, the scattering plates (163, 164) are scattered / transmitted or reflected, such as a polymer dispersed liquid crystal element, a holographic polymer dispersed liquid crystal element, or a combination element of a liquid crystal and a multi-lens array. It is assumed that the transmission / blocking can be controlled and the shutters (165, 166) can control the transmission / blocking such as a twisted nematic liquid crystal element, a ferroelectric liquid crystal element, or a mechanical shutter element.
The scattering positions of the scattering plates (163, 164) are changed, and the images are projected onto the scattering plates (163, 164) by aligning the respective focus surfaces of the projector type two-dimensional display devices (161, 162). In addition, it is formed on the scattering plate (163, 164) in a time-sharing manner by driving the scattering / transmission timing of the scattering plate (163, 164) and the transmission / blocking timing of the shutter (163, 164). The depth position of the image plane (167, 168) can be controlled.
Thus, when a projector is used, there is an advantage that the degree of freedom of layout of the apparatus is great. Further, it is obvious that the projector lamp may be turned on / off instead of the shutter.
In this embodiment, the case where there is an image plane in the vicinity of, inside, or behind the three-dimensional display device has been mainly described. By adding an optical device to these image planes, the three-dimensional display device It is also possible to easily arrange them apart or in front.
One example thereof is shown in FIG. For example, it is obvious that the internal image plane 182 can be converted to the position of the external image plane 184, for example, by arranging, for example, a lens optical system 183 on the front surface of the optical system 181 as shown in FIG.
In such a case, since the image is reproduced while floating in the space, there is an advantage that the observer can feel it more three-dimensionally than when the image is inside or behind the apparatus.

[実施例3]
本発明の実施例3は、前述の実施例1における複数の2次元像を配置するための光学系を体積型3次元表示装置を用いて構成した一実施例である。
例えば、「3次元ディスプレイ」(増田千尋著、産業図書(株))に記述されているように、体積型3次元表示装置は、奥行き方向に標本化した2次元像(実施例1における2D化像と同意義)を積層することにより、3次元表示を行う方式である。
この体積型3次元表示装置には、例えば、バリフォーカル・ミラー方式と振動スクリーン方式とがある。
バリフォーカル・ミラー方式の体積型3次元表示装置は、図10に示すように、TV(テレビジョン)等の2次元表示装置204上に表示された映像をハーフミラー201とバリフォーカル・ミラー202を通して観察者100が3次元立体像(虚像)203を観察する構成になっている。
この方法におけるキーデバイスであるバリフォーカル・ミラー202は、例えばウーハー(低音発生用スピーカ)の表面に例えばアルミなどの金属や誘電体多層膜などを塗布して凹面鏡のようにした装置であり、通常のウーハーのように振動させるとこの凹面鏡部分の曲率が変化し、その焦点距離を変化できる。
このため、2次元表示装置204の例えば虚像や実像の位置をこの焦点距離変化に伴って変化できる。したがって、バリフォーカル・ミラー202の焦点距離変化に同期して、2次元表示装置204に奥行き標本化像(3次元物体を奥行き方向に輪切りにして標本化した2次元像)を表示することにより、時分割で3次元立体像を表示できる(残像効果を利用)。
本発明では、この方法と装置を用いて、残像時間内に、2次元表示装置の短時間表示を複数回繰り返すことにより、複数の2次元像面を提供できる。また、バリフォーカル・ミラー202の振動位置によって像面の奥行き位置が指定できる。
したがって、これらの像面に前述の実施例1で述べた2D化像の彩度を変化させて表示することにより、本発明の効果を得ることができる。本方法では、可動部が少ない利点を有する他、像面を複数枚容易に形成できる利点も有する。
[Example 3]
The third embodiment of the present invention is an embodiment in which an optical system for arranging a plurality of two-dimensional images in the first embodiment is configured using a volumetric three-dimensional display device.
For example, as described in “3D Display” (by Chihiro Masuda, Sangyo Tosho Co., Ltd.), a volumetric 3D display device is a 2D image sampled in the depth direction (2D conversion in the first embodiment). This is a method of performing three-dimensional display by stacking the same meanings as images.
Examples of the volume type three-dimensional display device include a varifocal mirror method and a vibrating screen method.
As shown in FIG. 10, the varifocal mirror type volumetric three-dimensional display device transmits an image displayed on a two-dimensional display device 204 such as a TV (television) through a half mirror 201 and a varifocal mirror 202. The observer 100 is configured to observe a three-dimensional stereoscopic image (virtual image) 203.
A varifocal mirror 202, which is a key device in this method, is a device in which, for example, a metal such as aluminum or a dielectric multilayer film is coated on the surface of a woofer (low sound generating speaker) to form a concave mirror. When it is vibrated like a woofer, the curvature of this concave mirror part changes, and its focal length can be changed.
For this reason, the position of, for example, a virtual image or a real image of the two-dimensional display device 204 can be changed with the change in the focal length. Accordingly, in synchronization with the change in the focal length of the varifocal mirror 202, a depth sampled image (a two-dimensional image sampled by cutting a three-dimensional object in the depth direction) is displayed on the two-dimensional display device 204. A three-dimensional stereoscopic image can be displayed in a time-sharing manner (using an afterimage effect).
In the present invention, by using this method and apparatus, a plurality of two-dimensional image planes can be provided by repeating short-time display of the two-dimensional display device a plurality of times within the afterimage time. Further, the depth position of the image plane can be designated by the vibration position of the varifocal mirror 202.
Therefore, the effect of the present invention can be obtained by displaying on these image planes while changing the saturation of the 2D image described in the first embodiment. This method has an advantage that a plurality of image planes can be easily formed, in addition to the advantage that there are few movable parts.

振動スクリーン方式の体積型3次元表示装置は、図11に示すように、奥行き方向に振動する振動スクリーン(例えば、拡散板やレンティキュラ板や縄の目レンズ板など)301と、レンズを含む光学系302と、レーザ光をラスタースキャン(水平・垂直方向走査)するスキャン装置(水平・垂直方向走査器、例えばポリゴンミラーやガルバノミラーなどを用いた光偏向装置などより構成)303と、レーザ光源304などで構成される。
この方法では、振動スクリーン301が所望の奥行き位置にいるときに高速でスキャン装置303を駆動してその奥行き位置における標本化像を書くことを、奥行き位置を変化させて残像時間以内に繰り返すことにより3次元立体像を再現できる。
本発明では、この方法と装置を用いて、残像時間内に、標本化像の振動スクリーン301ヘの高速な書き込みを複数回繰り返すことにより、複数の2次元像面を提供できる。振動スクリーン301の位置によって像面の奥行き位置が指定できる。したがって、これらの像面に前述の実施例1で述べた2D化像の彩度を変化させて表示することにより、本発明の効果を得ることができる。
本方法では、スクリーン面での歪みなどを抑制することが容易である利点と、像面を複数枚容易に形成できる利点を有する。
As shown in FIG. 11, a vibrating screen type volumetric three-dimensional display device includes a vibrating screen 301 that vibrates in the depth direction (for example, a diffusion plate, a lenticular plate, a rope lens plate, etc.), and an optical including a lens. A system 302, a scanning device for raster scanning (horizontal / vertical scanning) of laser light (consisting of a horizontal / vertical scanning device such as a light deflecting device using a polygon mirror, a galvanometer mirror, etc.) 303, and a laser light source 304 Etc.
In this method, when the vibrating screen 301 is at a desired depth position, the scanning device 303 is driven at high speed to write a sampled image at the depth position by changing the depth position and repeating within the afterimage time. A three-dimensional stereoscopic image can be reproduced.
In the present invention, using this method and apparatus, a plurality of two-dimensional image planes can be provided by repeating high-speed writing of a sampled image on the vibrating screen 301 a plurality of times within the afterimage time. The depth position of the image plane can be designated by the position of the vibration screen 301. Therefore, the effect of the present invention can be obtained by displaying on these image planes while changing the saturation of the 2D image described in the first embodiment.
This method has an advantage that distortion on the screen surface can be easily suppressed and an advantage that a plurality of image surfaces can be easily formed.

[実施例4]
本発明の実施例4は、回転LED方式の三次元表示装置であり、図12Aに示すように、LEDアレイよりなるLED表示装置401と、このLED表示装置401を回転させる回転装置402と、映像信号をLED表示装置401に供給する映像供給装置403などで構成される。
この方法では、LED表示装置401の回転軸を中心とする極座標で三次元物体を標本化する必要がある。
このような極座標での標本化像を用いて、LED表示装置401の回転に同期させて極座標で標本化された二次元像をLED表示装置401に表示することを、回転角を変えて繰り返すことにより三次元立体像を再現できる。
本発明では、この方法と装置を用いて、所望の二次元像面を上記極座標に変換し、その変換した位置座標のLEDに残像時間内に高速に表示することを、回転角を変化させながら繰り返すことにより、複数の二次元像面を提供できる。
そして、これらの像面に前記実施例1で述べた2D化像の彩度を変化させて表示することにより、本発明の効果を得ることができる。
本方法では、スクリーン面での歪みなどを抑制することが容易である利点と、LED表示装置401を比較的容易に回転できる利点と、像面を複数枚容易に形成できる利点を有する。
[Example 4]
Example 4 of the present invention is a rotating LED type three-dimensional display device. As shown in FIG. 12A, an LED display device 401 composed of an LED array, a rotating device 402 for rotating the LED display device 401, and an image. A video supply device 403 for supplying a signal to the LED display device 401 is configured.
In this method, it is necessary to sample a three-dimensional object with polar coordinates centered on the rotation axis of the LED display device 401.
Using such a sampled image in polar coordinates, displaying a two-dimensional image sampled in polar coordinates in synchronization with the rotation of the LED display device 401 on the LED display device 401 is repeated while changing the rotation angle. Can reproduce a three-dimensional stereoscopic image.
In the present invention, using this method and apparatus, a desired two-dimensional image plane is converted into the polar coordinates, and the converted position coordinates are displayed at high speed within the afterimage time while changing the rotation angle. By repeating, a plurality of two-dimensional image planes can be provided.
Then, the effect of the present invention can be obtained by changing and displaying the saturation of the 2D image described in the first embodiment on these image planes.
This method has an advantage that it is easy to suppress distortion on the screen surface, an advantage that the LED display device 401 can be rotated relatively easily, and an advantage that a plurality of image surfaces can be easily formed.

[実施例5]
本発明の実施例5は、シンサライザ方式の3次元表示装置であり、図12Bに示すように、2次元像が記録されたフィルムあるいは2次元表示装置(例えばCRTや液晶ディスプレイなど)501と、プリズムやミラーなどの変換光学系502と、投影ドラム503で構成される。504は光源、505はシャッタである。
この方法におけるキーデバイスである投影ドラム503は、厚みの変化した透明材質(例えば、ガラス、あるいはアクリルなどの透明プラスチックなど)からなり、これを通して前述したフィルムあるいは2次元表示装置501の表示を結像させる。
この方法では、投影ドラム503を回転させると厚みが変化し、これにより像面の位置が変化することを利用している。したがって、この像面位置の変化に同期して、2次元表示装置501に奥行き標本化像(3次元物体を奥行き方向に輪切りにして標本化した2次元像)を表示することにより、時分割で3次元立体像を表示できる(残像効果を利用)。
本発明では、この方法と装置を利用して、残像時間内にフィルムあるいは2次元表示装置の短時間表示を複数回繰り返すことにより、複数の2次元像面を提供できる。また、投影ドラムの厚みによって像面の奥行き位置が指定できる。したがって、これらの像面に前述の実施例1で述べた2D化像の彩度を変化させて表示することにより、本発明の効果を得ることができる。本方法では、可動部が少ない利点を有する他、像面を複数枚容易に形成できる利点も有する。
[Example 5]
The fifth embodiment of the present invention is a synthesizer type three-dimensional display device. As shown in FIG. 12B, a film or a two-dimensional display device (for example, a CRT or a liquid crystal display) 501 on which a two-dimensional image is recorded, and a prism. And a conversion optical system 502 such as a mirror and a projection drum 503. Reference numeral 504 denotes a light source, and 505 denotes a shutter.
The projection drum 503, which is a key device in this method, is made of a transparent material having a changed thickness (for example, glass or transparent plastic such as acrylic), and forms an image of the above-described film or the display of the two-dimensional display device 501 through this. Let
This method utilizes the fact that the thickness changes when the projection drum 503 is rotated, thereby changing the position of the image plane. Therefore, in synchronization with this change in the image plane position, a depth sampled image (a two-dimensional image sampled by cutting a three-dimensional object in the depth direction) is displayed on the two-dimensional display device 501 in a time-sharing manner. A three-dimensional stereoscopic image can be displayed (using an afterimage effect).
In the present invention, by using this method and apparatus, a plurality of two-dimensional image planes can be provided by repeating short-time display of a film or a two-dimensional display device a plurality of times within the afterimage time. Further, the depth position of the image plane can be designated by the thickness of the projection drum. Therefore, the effect of the present invention can be obtained by displaying on these image planes while changing the saturation of the 2D image described in the first embodiment. This method has an advantage that a plurality of image planes can be easily formed, in addition to the advantage that there are few movable parts.

[実施例6]
図13は、本発明の実施例6の3次元表示物体の概略構成を示す斜視図であり、図14は、本発明の実施例の3次元物体において、透明な板と表示対象物の図形の2次元画像を印刷した透明フィルムを貼り合わせる前の状態を上から見た図である。
図13、図14において、1は観察者、2は透明な板、11,12は透明な板2の前後の表面、3は表示対象物、21,22は透明な板2に張り合わせた表示対象物の2次元画像を印刷した透明フィルム、31,32はその透明フィルム(21,22)の表示面を示している。
本実施例の3次元表示物体は、表示対象物3として、3次元立体像の図形を表示させた構成であり、図14に示すように、表示対象物3の2次元画像を印刷した2枚の透明フィルム(21,22)を、厚みを持った透明な板2の前後の表面(11、12)に2次元画像の図形が重なるように貼り合わせた構成となっている。
本実施例は、後述するように、前面の透明フィルム21に印刷した2次元画像の図形(本願発明の第1の表示面に表示される第1の表示対象物の2次元画像)のエッジをぼかし(本願発明のグラデーション)、後面の透明フィルム22に印刷した2次元画像の図形(本願発明の第2の表示面に表示される第2の表示対象物の2次元画像)のエッジ領域を、前面の透明フィルム21に印刷した2次元画像の図形よりも大きくすることを特徴とする。
本実施例では、3次元表示の表示対象物3を、観察者1が正面から観察しても、正面からずれた位置から観察しても、表示面(31、32)に表示した2次元画像の図形が連続的につながり、自然な3次元立体像の図形として認識される。
[Example 6]
FIG. 13 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a three-dimensional display object according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 14 illustrates a transparent plate and a graphic of a display target in the three-dimensional object according to the embodiment of the present invention. It is the figure which looked at the state before bonding the transparent film which printed the two-dimensional image from the top.
13 and 14, 1 is an observer, 2 is a transparent plate, 11 and 12 are front and back surfaces of the transparent plate 2, 3 is a display object, and 21 and 22 are display objects attached to the transparent plate 2. A transparent film 31 and 32 on which a two-dimensional image of an object is printed indicates a display surface of the transparent film (21, 22).
The three-dimensional display object of the present embodiment has a configuration in which a three-dimensional stereoscopic image is displayed as the display object 3, and two sheets of two-dimensional images of the display object 3 are printed as shown in FIG. The transparent film (21, 22) is bonded to the front and back surfaces (11, 12) of the transparent plate 2 having a thickness so that the figure of the two-dimensional image overlaps.
In this embodiment, as will be described later, the edge of the figure of the two-dimensional image printed on the transparent film 21 on the front surface (two-dimensional image of the first display object displayed on the first display surface of the present invention) is used. Blur (gradation of the present invention), edge region of a figure of a two-dimensional image printed on the transparent film 22 on the rear surface (two-dimensional image of the second display object displayed on the second display surface of the present invention), It is characterized by being made larger than the figure of the two-dimensional image printed on the transparent film 21 on the front surface.
In this embodiment, the two-dimensional image displayed on the display surface (31, 32), regardless of whether the observer 1 observes the three-dimensional display target 3 from the front or from a position deviated from the front. Are continuously connected and recognized as a natural three-dimensional stereoscopic figure.

図15は、本発明の実施例の3次元画像作成装置の概略構成を示すブロック図であり、図13に示す3次元表示物体における、前面の透明フィルム21に印刷した2次元画像と、後面の透明フィルム22に印刷した2次元画像を生成する3次元画像作成装置の概略構成を示す図である。
図15に示すように、本実施例の3次元画像作成装置は、図形画像データ入力部601と、データ入力部602と、図形輪郭線領域幅決定部603と、図形輪郭線領域幅を変化させた図形画像生成部(以下、図形画像生成部1)605と、図形輪郭線領域にグラデーションを設けた図形画像生成部(以下、図形画像生成部2)606と、前後表示面の図形幅の拡大幅決定部604と、図形幅を太くした図形画像生成部(以下、図形画像生成部3)607と、彩度変換部608と、出力部609とで構成される。
図形輪郭線領域幅決定部603は、データ入力部602から入力された前後の表示面の表示面間隔から図形輪郭線領域の幅を決定する。
図形画像生成部1(605)は、図形画像データ入力部601から入力された図形画像の図形輪郭線領域幅を、図形輪郭線領域幅決定部603で決定した輪郭線領域の幅に設定した図形画像を作成する。
図形画像生成部2(606)は、図形画像生成部1(605)で作成された図形画像の図形輪郭線領域に透明度の変化によるグラデーションを設けた図形画像を作成する。
作成した図形輪郭線領域幅を変化させて、その輪郭線領域(本願発明の輪郭線領域1)にグラデーションを設けた図形画像は、前面表示用の2次元画像(本願発明の第1の表示面に表示される第1の2次元画像)として出力部609から出力される。
FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of the three-dimensional image creating apparatus according to the embodiment of the present invention. In the three-dimensional display object shown in FIG. 13, the two-dimensional image printed on the front transparent film 21 and the rear surface It is a figure which shows schematic structure of the three-dimensional image creation apparatus which produces | generates the two-dimensional image printed on the transparent film.
As shown in FIG. 15, the three-dimensional image creation apparatus of the present embodiment changes the graphic outline data area 601, the data input module 602, the graphic outline area width determination module 603, and the graphic outline area width. The graphic image generation unit (hereinafter, graphic image generation unit 1) 605, the graphic image generation unit (hereinafter, graphic image generation unit 2) 606 provided with gradation in the graphic outline region, and the expansion of the graphic width of the front and rear display surfaces A width determination unit 604, a graphic image generation unit (hereinafter, graphic image generation unit 3) 607 with a large graphic width, a saturation conversion unit 608, and an output unit 609 are configured.
The graphic contour region width determination unit 603 determines the width of the graphic contour region from the display surface interval between the front and rear display surfaces input from the data input unit 602.
The graphic image generation unit 1 (605) sets the graphic outline region width of the graphic image input from the graphic image data input unit 601 to the width of the outline region determined by the graphic contour region width determination unit 603. Create an image.
The graphic image generation unit 2 (606) generates a graphic image in which a gradation due to a change in transparency is provided in the graphic outline region of the graphic image generated by the graphic image generation unit 1 (605).
A graphic image obtained by changing the width of the created graphic contour region and providing gradation in the contour region (contour region 1 of the present invention) is a two-dimensional image for front display (first display surface of the present invention). Is output from the output unit 609 as a first two-dimensional image displayed on the screen.

前後表示面の図形幅の拡大幅決定部604は、データ入力部602から入力された前後の表示面の表示面間隔、および視域角から、前面に表示する図形幅(本願発明の第1の表示面に表示される第1の表示対象物の2次元画像)に対して、後面に表示する図形幅(本願発明の第2の表示面に表示される第2の2次元画像)の拡大幅を決定する。
図形画像生成部3(607)は、図形画像生成部1(605)で作成された図形画像の図形輪郭線領域幅に、前後表示面の図形幅の拡大幅決定部604で決定した後面に表示する図形幅の拡大幅を加え、図形と輪郭線領域(本願発明の輪郭線領域2)を同一の色とした図形画像を作成する。
彩度変換部608は、図形画像生成部3(607)で生成された図形画像の図形の彩度を、データ入力部602から入力された前後の表示面の図形の色の彩度割合によって変化させる。
図形幅を太くして彩度を変化させた図形画像は後面表示用の2次元画像(本願発明の第2の表示面に表示される第2の表示対象物の2次元画像)として出力部609から出力される。
The graphic width enlargement width determining unit 604 of the front / rear display surface is configured to display the graphic width to be displayed on the front surface based on the display surface interval and the viewing zone angle of the front / rear display surface input from the data input unit 602 (first aspect of the present invention). An enlarged width of a graphic width (second 2D image displayed on the second display surface of the present invention) displayed on the rear surface with respect to the 2D image of the first display object displayed on the display surface) To decide.
The graphic image generation unit 3 (607) displays the graphic outline area width of the graphic image created by the graphic image generation unit 1 (605) on the rear surface determined by the enlarged width determination unit 604 of the graphic width of the front and rear display surfaces. A graphic image in which the graphic and the contour region (contour region 2 of the present invention) have the same color is created.
The saturation conversion unit 608 changes the saturation of the figure of the figure image generated by the figure image generation unit 3 (607) according to the saturation ratio of the color of the figure on the display surface before and after being input from the data input unit 602. Let
The graphic image with the graphic width increased and the saturation changed is output as a two-dimensional image for rear display (a two-dimensional image of the second display object displayed on the second display surface of the present invention). Is output from.

図16は、本発明の実施例の3次元画像作成方法の処理手順を示すフローチャートであり、図15に示す3次元画像作成装置において、図形画像データ入力部601から入力した図形画像と、データ入力部602から入力した各データから、前面表示用と後面表示用の図形画像を作成し、前後表示面の2次元画像として出力するまでの手順を示すフローチャートである。
まず、入力図形画像を図形画像データ入力部601から取得する(ステップ611)。
次に、データ入力部602から入力した前後の表示面の表示面間隔(Y)から図形輪郭線領域幅(X)を、X=0.3Yの式によって算出する。この式は、図17に示す、前後の表示面の面間隔に対する図形輪郭線領域幅の関係から得ることができる。
ステップ611で入力した図形画像の図形輪郭線領域を、ステップ612で算出して決定した図形輪郭線領域幅に設定し、図形輪郭線領域幅を変化させた図形画像を作成する(ステップ613)。
次に、ステップ612で変化させた図形輪郭線領域幅において、その輪郭線領域(本願発明の輪郭線領域1)にグラデーションを設ける処理を行う(ステップ614)。グラデーションは、図形の輪郭線領域の内側から外側に向かって段階的に輪郭線領域の色の透明度を高くするが、図18に示す図形輪郭線領域幅内における図形輪郭線領域の色の透明度中間点の設定位置と図形の立体感の関係から、透明度の中間点を図形輪郭線領域幅の30〜60%の位置に設定することで、図形画像を前後の表示面に奥行き方向に重ねて表示したときに自然な立体図形の表現が実現できる。
次に、ステップ614で、輪郭線領域にグラデーションを設ける処理を行った図形画像を前面表示用の2次元画像(本願発明の第1の表示面に表示される第1の2次元画像)として出力する(ステップ615)。
FIG. 16 is a flowchart showing the processing procedure of the 3D image creation method of the embodiment of the present invention. In the 3D image creation apparatus shown in FIG. 15, the graphic image input from the graphic image data input unit 601 and the data input 6 is a flowchart showing a procedure from creating front view and rear view graphic images from each data input from a unit 602 to outputting them as two-dimensional images on the front and rear display surfaces.
First, an input graphic image is acquired from the graphic image data input unit 601 (step 611).
Next, the figure outline region width (X) is calculated from the display surface interval (Y) of the front and rear display surfaces input from the data input unit 602 by the equation X = 0.3Y. This equation can be obtained from the relationship between the width of the graphic contour line area and the distance between the front and rear display surfaces shown in FIG.
The figure contour line area of the figure image input in step 611 is set to the figure outline line area width calculated and determined in step 612, and a figure image in which the figure outline line width is changed is created (step 613).
Next, in the figure outline region width changed in step 612, a process of providing gradation in the outline region (contour line region 1 of the present invention) is performed (step 614). Gradation gradually increases the transparency of the color of the outline region from the inside to the outside of the outline region of the figure, but the transparency of the color of the figure outline region within the figure outline region width shown in FIG. Based on the relationship between the point setting position and the three-dimensionality of the figure, by setting the midpoint of transparency to a position 30 to 60% of the figure outline area width, the figure image is superimposed on the front and back display surfaces in the depth direction. This makes it possible to realize natural 3D graphics.
Next, in step 614, the graphic image subjected to the process of providing gradation in the outline area is output as a front display two-dimensional image (first two-dimensional image displayed on the first display surface of the present invention). (Step 615).

後面表示用の2次元画像を作成する場合は、まず、前後表示面の図形幅の拡大幅をデータ入力部602から入力した前後の表示面の表示面間隔(Y)、視域角(θ)から算出する(ステップ616)。
図19に、視域角(θ)に対する前後の表示面の表示面間隔(Y)と、前後面の図形幅の拡大幅(Z)の関係、図20に、前後の表示面の表示面間隔(Y)に対する視域角(θ)と、前後面の図形幅(Z)の拡大幅の関係を示す。
図19、図20から前後面の図形幅の拡大幅(Z)と前後の表示面の表示面間隔(Y)、視域角(θ)の正接(tanθ)はそれぞれ比例関係にあり、Z=0.1Ytanθの計算式によって、前後面の図形幅の拡大幅(Z)を算出できる。
次に、ステップ616で算出した図形幅の拡大幅を、ステップ613で図形輪郭線領域幅を変化させた図形画像の図形(図形平坦部分+図形輪郭線領域)幅に足すことにより、図形幅を太くした図形画像を作成する(ステップ617)。この時点では、図形の平坦部分と図形輪郭線領域(本願発明の輪郭線領域2)の部分は、ステップ611の入力図形画像の図形と同じ色になっている。
次に、ステップ617で図形幅を太くした図形画像の彩度割合を変換する(ステップ618)。彩度割合は、図21に示すように、前表示面の図形画像の図形の色の彩度割合を100%した場合に対する、後表示面の図形画像の図形の色の彩度割合と図形画像の立体感の関係から、後表示面の図形の色の彩度を、前表示面の図形の色の彩度(100%)に対して10〜50%に設定することで、立体感が増し、奥行き感のある立体図形の表現が実現できる。
なお、図21において、Aは、前表示面の図形に輪郭線領域1を、後表示面の図形に輪郭線領域2を設けた本実施例における図形の立体感を示し、Bは、前表示面の図形に輪郭線領域1を設けず、後表示面の図形に輪郭線領域2を設けた場合における、立体感を示す。
図形幅を太くして彩度を変化させた図形画像を後面表示用の2次元画像(本願発明の第2の表示面に表示される第2の2次元画像)として出力する(ステップ619)。
When creating a two-dimensional image for rear display, first, the display surface interval (Y) and viewing zone angle (θ) of the front and rear display surfaces in which the enlarged width of the graphic width of the front and rear display surfaces is input from the data input unit 602. (Step 616).
FIG. 19 shows the relationship between the display surface interval (Y) of the front and rear display surfaces with respect to the viewing zone angle (θ) and the enlarged width (Z) of the graphic width of the front and rear surfaces, and FIG. 20 shows the display surface interval of the front and rear display surfaces. The relationship between the viewing zone angle (θ) with respect to (Y) and the enlarged width of the figure width (Z) of the front and rear surfaces is shown.
19 and 20, the enlarged width (Z) of the graphic width of the front and rear surfaces, the display surface interval (Y) of the front and rear display surfaces, and the tangent (tan θ) of the viewing zone angle (θ) are proportional to each other, and Z = The enlarged width (Z) of the figure width on the front and rear surfaces can be calculated by the calculation formula of 0.1 Ytan θ.
Next, the figure width is calculated by adding the enlarged width of the figure width calculated in step 616 to the figure (figure flat portion + figure outline area) width of the figure image in which the figure outline area width is changed in step 613. A thickened graphic image is created (step 617). At this time, the flat part of the figure and the part of the figure outline area (contour line area 2 of the present invention) are the same color as the figure of the input figure image in step 611.
Next, the saturation ratio of the graphic image whose graphic width is increased in step 617 is converted (step 618). As shown in FIG. 21, the saturation ratio is the ratio of the color saturation of the figure of the figure image on the rear display surface to the case where the figure color saturation ratio on the figure image on the front display face is 100%, and the figure image. From the relationship of the three-dimensional effect, setting the color saturation of the figure on the rear display surface to 10-50% with respect to the color saturation (100%) of the figure on the front display surface increases the three-dimensional effect. Realization of 3D graphics with a sense of depth.
In FIG. 21, A indicates the three-dimensional effect of the graphic in this embodiment in which the contour area 1 is provided on the graphic on the front display surface and the contour area 2 is provided on the graphic on the rear display surface, and B is the front display. The three-dimensional effect in the case where the contour line area 1 is not provided in the surface graphic and the contour line area 2 is provided in the rear display surface graphic is shown.
A graphic image with the graphic width increased and the saturation changed is output as a two-dimensional image for rear display (second two-dimensional image displayed on the second display surface of the present invention) (step 619).

図22は、図16に示すフローチャートに従って作成した前後の表示面に表示される図形画像の一例を示す図である。
図中の透明フィルム21は、前面表示用の図形画像、透明フィルム22は、後面表示用の図形画像である。
透明フィル21に印刷した図形画像のA0は図形部分、A1は透明度の中間点を図形輪郭線領域幅の30〜60%の位置に設定したグラデーションを設けた図形輪郭線領域部分(本願発明の輪郭線領域1)である。
透明フィルム22に印刷した図形画像のA0’は図形部分、A1’は図形輪郭線領域を拡大した図形輪郭線領域部分(本願発明の輪郭線領域2)である。
図23は、図22に示す2次元画像を用いたときに、図13に示す3次元表示物体で観察者から観察される3次元立体像の図形を示す図である。
観察者1が、図13に示す3次元表示物体を正面から見たときに観察される3次元立体像の図形を図23(a)に示す。実際には、透明フィルム(21,22)の表示面(31、32)には奥行き位置の差があり、また、透明な板2に貼り付けた透明フィルム21に印刷されている図形画像の輪郭線領域の透明度を段階的に高くしてグラデーションを設け、透明フィルム22に印刷されている図形画像(後表示面の図形画像)の図形の彩度を透明フィルム21に印刷されている図形画像(前表示面の図形画像)の彩度よりも低くすることで、図形の3次元立体像が観察される。
また、図13に示す3次元表示物体を正面から表示面に向かって右にずれた位置から、観察者1が観察した様子を図23(b)に示す。
図23(b)に示すように、観察者1が、3次元表示物体の正面からずれた位置から観察した場合でも、透明な板2に貼り付けた透明フィルム21に印刷されている2次元画像の図形の輪郭線領域のグラデーション部分と、透明フィルム22に印刷されている図形輪郭線領域を拡大して図形幅を太くした図形画像とが奥行き方向に連続的につながり、自然な3次元立体像の図形として観察される。
このように、観察者1は頭を動かした状態でも3次元立体像の図形を観察できるため、運動視差による立体表現が可能である。
FIG. 22 is a diagram showing an example of a graphic image displayed on the front and back display surfaces created according to the flowchart shown in FIG.
The transparent film 21 in the figure is a graphic image for front display, and the transparent film 22 is a graphic image for rear display.
A0 of the graphic image printed on the transparent fill 21 is a graphic portion, A1 is a graphic contour region portion provided with a gradation in which the intermediate point of transparency is set at a position of 30 to 60% of the width of the graphic contour region (the contour of the present invention) Line region 1).
A0 'of the graphic image printed on the transparent film 22 is a graphic part, and A1' is a graphic outline area part (contour line area 2 of the present invention) obtained by enlarging the graphic outline area.
FIG. 23 is a diagram illustrating a three-dimensional stereoscopic image observed by an observer with the three-dimensional display object illustrated in FIG. 13 when the two-dimensional image illustrated in FIG. 22 is used.
FIG. 23A shows a three-dimensional stereoscopic image observed when the observer 1 views the three-dimensional display object shown in FIG. 13 from the front. Actually, the display surfaces (31, 32) of the transparent films (21, 22) have different depth positions, and the contour of the graphic image printed on the transparent film 21 attached to the transparent plate 2 The transparency of the line area is increased stepwise to provide gradation, and the graphic image of the graphic image printed on the transparent film 22 (the graphic image of the rear display surface) is printed on the transparent film 21 (graphic image) By lowering the saturation of the graphic image on the front display surface), a three-dimensional stereoscopic image of the graphic is observed.
FIG. 23B shows a state in which the observer 1 observes the three-dimensional display object shown in FIG. 13 from a position shifted rightward from the front toward the display surface.
As shown in FIG. 23B, even when the observer 1 observes from a position shifted from the front of the three-dimensional display object, the two-dimensional image printed on the transparent film 21 attached to the transparent plate 2 The gradation part of the outline area of the figure and the figure image obtained by enlarging the figure outline area printed on the transparent film 22 to increase the figure width are continuously connected in the depth direction, and a natural three-dimensional stereoscopic image It is observed as a figure.
Thus, since the observer 1 can observe the figure of the three-dimensional stereoscopic image even when the head is moved, the stereoscopic expression by motion parallax is possible.

以上説明したように、本実施例によれば、図形の立体表現手法による3次元表示で、前表示面に相当する2次元画像の図形の輪郭領域幅を前後表示面の面間幅に応じて変化させ、その輪郭線領域の透明度を段階的に高くすることと、後表示面に相当する2次元画像の図形幅を前表示面に表示する2次元画像の図形幅よりも太くし、その図形と輪郭線領域の色の彩度割合を、前表示面に表示する2次元画像の図形の色の彩度割合よりも低くすることにより、奥行き方向に重ねて表示したときに、観察者の視線位置がずれても、連続的な奥行き位置表現を可能にし、それによって観察位置の範囲が広くでき、3次元表示装置の表示面のバック光量が少なくても、3次元立体像の立体感の知覚が可能となる効果がある。
なお、本実施例では、透明な板2に透明フィルム(21,22)を張り合わせた構成を例に挙げて説明したが、透明な物(例えば、窓ガラス、グラス、容器)であれば表示可能である。また、3次元表示の表示対象物体として図形を例にとったが、文字、記号、マーク、ロゴでも表示可能である。
また、前述の説明では、図1に示す3次元表示物体について適用した例について説明したが、本発明は、前記観察者から見て異なった奥行き位置にある2つの2次元表示装置に、表示対象物体を観察者の視線方向から射影した2次元像を表示し、かつ、それぞれの表示装置に表示される2次元像の彩度を独立に変更して、3次元立体像を表示する3次元表示装置にも適用可能である。
なお、本発明の3次元画像作成装置は、コンピュータで実行することも可能である。この場合、本発明の3次元画像作成方法は、コンピュータ内のハードディスクなどに格納されるプログラムを、コンピュータが実行することにより行われる。そして、このプログラムは、CD−ROM、あるいは、ネットワークを介したダウンロードにより供給される。
以上、本発明者によってなされた発明を、前述の実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
As described above, according to the present embodiment, the contour area width of the figure of the two-dimensional image corresponding to the front display surface is determined according to the width between the front and rear display surfaces in the three-dimensional display using the three-dimensional representation method. The transparency of the contour area is increased stepwise, and the figure width of the two-dimensional image corresponding to the rear display surface is made wider than the figure width of the two-dimensional image displayed on the front display surface. When the color saturation ratio of the contour area is set lower than the color saturation ratio of the figure of the two-dimensional image displayed on the front display surface, the line of sight of the observer is displayed when superimposed in the depth direction. Even if the position is shifted, continuous depth position expression is possible, thereby widening the range of the observation position, and even when the back light amount on the display surface of the 3D display device is small, the perception of the stereoscopic effect of the 3D stereoscopic image. There is an effect that becomes possible.
In this embodiment, the transparent plate 2 and the transparent film (21, 22) are described as an example. However, a transparent object (for example, window glass, glass, container) can be displayed. It is. Further, although a figure is taken as an example of a display target object for three-dimensional display, it can also be displayed with characters, symbols, marks, and logos.
In the above description, the example applied to the three-dimensional display object shown in FIG. 1 has been described. However, the present invention can be applied to two two-dimensional display devices at different depth positions as viewed from the observer. A three-dimensional display that displays a two-dimensional image by projecting an object from the line of sight of an observer and changing the saturation of the two-dimensional image displayed on each display device independently. It is also applicable to the device.
Note that the three-dimensional image creation apparatus of the present invention can also be executed by a computer. In this case, the three-dimensional image creation method of the present invention is performed by the computer executing a program stored in a hard disk or the like in the computer. This program is supplied by CD-ROM or download via a network.
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above-described embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.

1,100 観察者
2 透明な板
3 表示対象物
11,12 透明な板の前後の表面
21,22 透明フィルム
31,32 透明フィルムの表示面
101,102 面
103 光学系
104 3次元物体
105,106 2D化像
121,122,131,132,141〜145,204 2次元表示装置
123,133,146 全反射鏡
124,134,147〜150 部分反射鏡
125,126,135,136,151〜155、167,168 像面
137,138 凸レンズ
161,162 プロジェクタ型2次元表示装置
163,164 散乱板
165,166,505 シャッタ
182 内部像面
183 レンズ光学系
184 外部像面
201 ハーフミラーを含む光学系
202 バリフォーカル・ミラー
203 虚像
301 振動スクリーン
302 レンズを含む光学系
303 スキャン装置
304 レーザ光源
401 LED表示装置
402 回転装置
403 映像供給装置
501 2次元像が記録されたフィルムまたは2次元表示装置
502 変換光学系
503 投影ドラム
504 光源
601 図形画像データ入力部
602 データ入力部
603 図形輪郭線領域幅決定部
604 前後表示面の図形幅の拡大幅決定部
605 図形輪郭線領域幅を変化させた図形画像生成部(図形画像生成部1)
606 図形輪郭線領域にグラデーションを設けた図形画像生成部(図形画像生成部2)
607 図形幅を太くした図形画像生成部(図形画像生成部3)
608 彩度変換部
609 出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Viewer 2 Transparent board 3 Display object 11,12 Front and back surfaces of transparent board 21,22 Transparent film 31,32 Display surface 101,102 surface 103 Optical system 104 Three-dimensional object 105,106 2D image 121,122,131,132,141-145,204 Two-dimensional display device 123,133,146 Total reflection mirror 124,134,147-150 Partial reflection mirror 125,126,135,136,151-155, 167, 168 Image surface 137, 138 Convex lens 161, 162 Projector type two-dimensional display device 163, 164 Scatter plate 165, 166, 505 Shutter 182 Internal image surface 183 Lens optical system 184 External image surface 201 Optical system 202 including half mirror 202 Burr Focal mirror 203 Virtual image 301 Vibration screen 302 An optical system including a lens 303 Scanning device 304 Laser light source 401 LED display device 402 Rotating device 403 Video supply device 501 Film or two-dimensional display device on which a two-dimensional image is recorded 502 Conversion optical system 503 Projection drum 504 Light source 601 Graphic Image data input unit 602 Data input unit 603 Graphic outline region width determination unit 604 Enlarged width determination unit of graphic width of front and rear display surfaces 605 Graphic image generation unit (graphic image generation unit 1) in which graphic outline region width is changed
606 A graphic image generation unit (graphic image generation unit 2) in which gradation is provided in the graphic outline region
607 A graphic image generation unit (graphic image generation unit 3) having a large graphic width
608 Saturation conversion unit 609 output unit

Claims (25)

奥行き位置の異なる2つの表示面にそれぞれ2次元画像を表示して、3次元立体像を生成する3次元表示方法であって、
観察者から見て異なった奥行き位置にある2つの表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した2次元画像を生成し、
前記生成された2次元画像の彩度を前記各表示面毎に各々独立に変化させて、前記生成された2次元画像を2つの表示面に表示することを特徴とする3次元表示方法。
A three-dimensional display method for generating a three-dimensional stereoscopic image by displaying a two-dimensional image on each of two display surfaces having different depth positions,
Generating a two-dimensional image obtained by projecting the display target object from the viewing direction of the observer on two display surfaces at different depth positions as viewed from the observer;
A three-dimensional display method, wherein the generated two-dimensional image is displayed on two display surfaces by changing the saturation of the generated two-dimensional image independently for each display surface.
前記2つの表示面のうち前記観察者から遠い表示面に表示する前記2次元画像の彩度を、前記観察者に近い表示面に表示する前記2次元画像の彩度よりも低くすることを特徴とする請求項1に記載の3次元表示方法。   Of the two display surfaces, the saturation of the two-dimensional image displayed on the display surface far from the observer is made lower than the saturation of the two-dimensional image displayed on the display surface close to the observer. The three-dimensional display method according to claim 1. 前記2次元画像が前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記2次元画像を前記2つの表示面に表示し、かつ前記観察者から遠い表示面に表示する前記2次元画像の幅を、前記観察者に近い表示面に表示する前記2次元画像の幅よりも大きくすることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の3次元表示方法。   The two-dimensional image is displayed on the two display surfaces so that the two-dimensional image overlaps when viewed from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer, and on a display surface far from the observer The three-dimensional display method according to claim 1 or 2, wherein a width of the two-dimensional image to be displayed is larger than a width of the two-dimensional image displayed on a display surface close to the observer. 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼との間の一点とすることを特徴とする請求項3に記載の3次元表示方法。   The three-dimensional display method according to claim 3, wherein one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer is a point between the right eye and the left eye. 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点を、右眼と左眼の中心点とすることを特徴とする請求項3に記載の3次元表示方法。   The three-dimensional display method according to claim 3, wherein one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer is a center point of the right eye and the left eye. 前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように、前記2つの表示面に表示される2次元画像に対して、前記観察者から見て左右方向に拡大・縮小の変形を加えることを特徴とする請求項3ないし請求項5のいずれか1項に記載の3次元表示方法。   The two-dimensional images displayed on the two display surfaces are enlarged or reduced in the left-right direction as viewed from the observer so as to overlap each other as seen from a point on the line connecting the observer's right eye and left eye. The three-dimensional display method according to claim 3, wherein the three-dimensional display method is added. 前記2次元画像を表示する表示面間の奥行き位置を、同一表示対象物体に対してそれらの表示面に表示された2つの2次元画像が、観察者の右眼と左眼の位置から単眼で見て共通領域を有する範囲とすることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の3次元表示方法。   The two two-dimensional images displayed on the display surfaces of the same display target object with respect to the depth position between the display surfaces for displaying the two-dimensional images are monocular from the positions of the right and left eyes of the observer. The three-dimensional display method according to claim 1, wherein the three-dimensional display method has a common area when viewed. 観察者から見て異なった奥行き位置にある2つの表示面に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した2次元画像を生成する第1の手段と、
前記第1の手段で生成された2次元画像を、前記観察者から見て異なった奥行き位置にある2つの表示面に表示する第2の手段と、
前記2つの表示面に表示される2次元画像の彩度を、各表示面毎に各々独立に変化させる第3の手段とを具備することを特徴とする3次元表示装置。
A first means for generating a two-dimensional image obtained by projecting a display target object from the viewing direction of the observer on two display surfaces at different depth positions as viewed from the observer;
Second means for displaying the two-dimensional image generated by the first means on two display surfaces at different depth positions as viewed from the observer;
A three-dimensional display device comprising: third means for independently changing the saturation of the two-dimensional image displayed on the two display surfaces for each display surface.
前記第2の手段は、2つの2次元表示装置と、
前記2つの2次元表示装置のうち前記観察者に近い奥行き位置に配置される2次元表示装置と組み合わされ、当該2次元表示装置の表示を前記観察者の視線上の像として配置する部分反射鏡とから構成されることを特徴とする請求項8に記載の3次元表示装置。
The second means includes two two-dimensional display devices;
A partial reflector that is combined with a two-dimensional display device disposed at a depth position close to the observer among the two two-dimensional display devices, and arranges the display of the two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer The three-dimensional display device according to claim 8, comprising:
前記第2の手段は、2つの2次元表示装置と、
前記2つの2次元表示装置のうち前記観察者に近い奥行き位置に配置される2次元表示装置と組み合わされ、当該2次元表示装置の表示をそれぞれ前記観察者の視線上の像として配置する部分反射鏡とレンズの組合わせとから構成されることを特徴とする請求項8に記載の3次元表示装置。
The second means includes two two-dimensional display devices;
Of the two two-dimensional display devices, a partial reflection is combined with a two-dimensional display device arranged at a depth position close to the observer, and the display of the two-dimensional display device is arranged as an image on the observer's line of sight. The three-dimensional display device according to claim 8, comprising a combination of a mirror and a lens.
前記第2の手段は、2つの2次元表示装置と、
前記2つの2次元表示装置のうち前記観察者から遠い奥行き位置に配置される2次元表示装置と組み合わされ、当該2次元表示装置の表示を前記観察者の視線上の像として配置する全反射鏡あるいは部分反射鏡と、
前記観察者に近い奥行き位置に配置される2次元表示装置と組み合わされ、当該2次元表示装置の表示を前記観察者の視線上の像として配置する部分反射鏡とから構成されることを特徴とする請求項8に記載の3次元表示装置。
The second means includes two two-dimensional display devices;
A total reflection mirror that is combined with a two-dimensional display device arranged at a depth position far from the observer among the two two-dimensional display devices, and arranges the display of the two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer Or a partial reflector,
It is combined with a two-dimensional display device arranged at a depth position close to the observer, and comprises a partial reflector that arranges the display of the two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer. The three-dimensional display device according to claim 8.
前記第2の手段は、2つの2次元表示装置と、
前記2つの2次元表示装置のうち前記観察者から遠い奥行き位置に配置される2次元表示装置と組み合わされ、当該2次元表示装置の表示を前記観察者の視線上の像として配置する全反射鏡とレンズの組合わせ、あるいは部分反射鏡とレンズの組合わせと、
前記観察者に近い奥行き位置に配置される2次元表示装置と組み合わされ、当該2次元表示装置の表示を前記観察者の視線上の像として配置する部分反射鏡とレンズの組合わせとから構成されることを特徴とする請求項8に記載の3次元表示装置。
The second means includes two two-dimensional display devices;
A total reflection mirror that is combined with a two-dimensional display device arranged at a depth position far from the observer among the two two-dimensional display devices, and arranges the display of the two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer And a combination of lenses, or a combination of partial reflectors and lenses,
A combination of a two-dimensional display device arranged at a depth position close to the observer and a combination of a partial reflector and a lens that arranges the display of the two-dimensional display device as an image on the line of sight of the observer. The three-dimensional display device according to claim 8.
前記第2の手段は、前記観察者から見て異なった奥行き位置に配置した、透過状態と散乱状態の切替制御が可能な2つの散乱板、または反射状態と透過状態の切替制御が可能な2つの反射板と、
前記2つの散乱板または2つの反射板の各々に2次元画像を投射する2つの投射型2次元表示装置と、
前記2つの散乱板または2つの反射板と前記2つの投射型2次元表示装置との間に配置され、前記2つの散乱板の透過状態と散乱状態の切替、または前記2つの反射板の反射状態と透過状態の切替と同期して透過状態と遮断状態を切替る2つのシャッタとから構成されることを特徴とする請求項8に記載の3次元表示装置。
The second means is two scattering plates arranged at different depth positions as viewed from the observer and capable of switching control between a transmission state and a scattering state, or 2 capable of switching control between a reflection state and a transmission state. With two reflectors,
Two projection-type two-dimensional display devices that project a two-dimensional image onto each of the two scattering plates or the two reflection plates;
Between the two scattering plates or the two reflecting plates and the two projection type two-dimensional display devices, switching between the transmitting state and the scattering state of the two scattering plates, or the reflecting state of the two reflecting plates The three-dimensional display device according to claim 8, further comprising two shutters that switch between a transmission state and a blocking state in synchronization with the switching of the transmission state.
前記観察者から見て異なった奥行き位置にある2つの表示面と前記観察者との間に、レンズ光学系を設置したことを特徴とする請求項8ないし請求項13のいずれか1項に記載の3次元表示装置。   14. The lens optical system according to claim 8, wherein a lens optical system is installed between two display surfaces at different depth positions when viewed from the observer and the observer. 3D display device. 前記第2の手段は、2次元表示装置と、
光学系と、
バリフォーカル・ミラーとから構成されることを特徴とする請求項8に記載の3次元表示装置。
The second means includes a two-dimensional display device;
Optical system,
The three-dimensional display device according to claim 8, comprising a varifocal mirror.
前記第2の手段は、奥行き方向に振動する振動スクリーンと、
レンズを含む光学系と、
レーザ光をラスタースキャンするスキャン手段と、
レーザ光源とから構成されることを特徴とする請求項8に記載の3次元表示装置。
The second means includes a vibrating screen that vibrates in the depth direction,
An optical system including a lens;
Scanning means for raster scanning laser light;
The three-dimensional display device according to claim 8, comprising a laser light source.
前記第2の手段は、LEDアレイよりなるLED表示装置と、
前記LED表示装置を並進/回転させる並進/回転装置と、
映像信号をLED表示装置に供給する映像供給装置とから構成されることを特徴とする請求項8に記載の3次元表示装置。
The second means includes an LED display device comprising an LED array;
A translation / rotation device for translating / rotating the LED display;
The three-dimensional display device according to claim 8, comprising a video supply device that supplies a video signal to an LED display device.
前記第2の手段は、2次元画像が記録されたフィルムあるいは2次元表示装置と、
プリズムやミラーを有する変換光学系と、
投影ドラムとから構成されることを特徴とする請求項8に記載の3次元表示装置。
The second means includes a film on which a two-dimensional image is recorded or a two-dimensional display device,
A conversion optical system having a prism and a mirror;
The three-dimensional display device according to claim 8, comprising a projection drum.
前記第2の手段は、前記第1の手段で生成された2次元画像を、前記観察者の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように前記2つの表示面に表示することを特徴とする請求項8ないし請求項18のいずれか1項に記載の3次元表示装置。   The second means displays the two-dimensional image generated by the first means on the two display surfaces so as to overlap each other when viewed from one point on a line connecting the right eye and the left eye of the observer. The three-dimensional display device according to any one of claims 8 to 18, wherein the three-dimensional display device is provided. 前記第2の手段は、前記第1の手段で生成された2次元画像に、前記観察者から見て左右方向に拡大・縮小の変形を加えて、前記2つの表示面に表示することを特徴とする請求項19に記載の3次元表示装置。   The second means adds the deformation of enlargement / reduction in the horizontal direction when viewed from the observer to the two-dimensional image generated by the first means, and displays the two-dimensional image on the two display surfaces. The three-dimensional display device according to claim 19. 第1の表示対象物の2次元画像と第2の表示対象物の2次元画像を任意の奥行き幅を持たせて重ねて表示することにより、3次元立体像を表示する3次元表示物体であって、
観察者に近い第1の表示面に表示される前記第1の2次元画像は、前記第1の表示面と前記観察者から遠い第2の表示面との間の表示面間隔に比例した幅を持つ輪郭線領域1を有し、
前記輪郭線領域1は、前記輪郭線領域1の内部の画像と前記輪郭線領域1との境界部分が前記輪郭線領域1の内部の画像の色と同じであり、かつ、外側に向かって単調に透明度が増加しており、
前記第2の表示面に表示される前記第2の2次元画像は、前記表示面間隔に比例した幅と、前記表示面間隔と所定の視域角の正接の積に比例した幅の和の幅を持つ輪郭線領域2を有し、
前記輪郭線領域2の色は、前記輪郭線領域2の内部の画像の色と等しく、
前記第2の2次元画像の色の彩度は、前記第1の2次元画像の前記輪郭線領域1の内部の画像の彩度よりも低いことを特徴とする3次元表示物体。
A three-dimensional display object that displays a three-dimensional stereoscopic image by displaying a two-dimensional image of a first display object and a two-dimensional image of a second display object with an arbitrary depth width. And
The first two-dimensional image displayed on the first display surface close to the observer has a width proportional to the display surface interval between the first display surface and the second display surface far from the observer. Has a contour region 1 with
The outline area 1 has the same boundary color between the image inside the outline area 1 and the outline area 1 as the color of the image inside the outline area 1 and monotonously outward. Has increased transparency,
The second two-dimensional image displayed on the second display surface is a sum of a width proportional to the display surface interval and a width proportional to a product of the display surface interval and a tangent of a predetermined viewing zone angle. A contour region 2 having a width;
The color of the contour region 2 is equal to the color of the image inside the contour region 2,
A three-dimensional display object, wherein a saturation of a color of the second two-dimensional image is lower than a saturation of an image inside the outline region 1 of the first two-dimensional image.
請求項21に記載の3次元表示物体における、第1の表示面に表示される第1の表示対象物の2次元画像と、第2の表示面に表示される第2の表示対象物の2次元画像とを作成する3次元画像作成装置であって、
表示対象物の画像を取り込む図形画像データ入力手段と、
前記第1の表示面と前記第2の表示面との間の表示面間隔と、所定の視域角と、前記第1の2次元画像に対する前記第2の2次元画像の彩度割合とを入力して保持するデータ入力手段と、
前記表示面間隔に比例した値を図形輪郭線領域幅とする図形輪郭線領域幅決定手段と、
前記表示対象物の画像の輪郭線領域の幅を前記図形輪郭線領域幅とした、輪郭線領域1を有する画像を生成する図形画像生成手段1と、
前記図形画像生成手段1で生成した前記画像の前記輪郭線領域1の透明度を外側に向かって単調に増加させた、輪郭線領域1にグラデーションを設けた画像を生成する図形画像生成手段2と、
前記表示面間隔と前記視域角の正接の積に比例した値を、前記第1の2次元画像の画像サイズに対する前記第2の2次元画像の画像サイズのずれ幅とする図形幅ずれ幅決定手段と、
前記図形画像生成手段1で生成した前記画像の輪郭線領域として、前記輪郭線領域1に前記図形幅ずれ幅決定手段で決定した前記ずれ幅を加えた輪郭線領域2を有し、かつ、前記輪郭線領域2の色を前記図形画像生成手段1で生成した前記画像の前記輪郭線領域1の内部の画像の色と等しくした、輪郭線領域2を有する画像を生成する図形画像生成手段3と、
前記第1の2次元画像に対する前記第2の2次元画像の彩度割合に基づき、前記図形画像生成手段3で生成した前記輪郭線領域2を有する画像の色の彩度を変換する彩度変換部と、
前記図形画師生成手段2で生成した前記輪郭線領域1にグラデーションを設けた画像を前記第1の2次元画像として出力し、前記彩度変換部で彩度を変換した前記輪郭線領域2を有する画像を前記第2の2次元画像として出力する出力手段とを具備することを特徴とする3次元画像作成装置。
The two-dimensional image of the first display object displayed on the first display surface and 2 of the second display object displayed on the second display surface in the three-dimensional display object according to claim 21. A three-dimensional image creation device for creating a three-dimensional image,
Graphic image data input means for capturing an image of a display object;
A display surface interval between the first display surface and the second display surface, a predetermined viewing zone angle, and a saturation ratio of the second two-dimensional image with respect to the first two-dimensional image. Data input means for inputting and holding;
A figure contour line area width determining means having a value proportional to the display surface interval as a figure outline line area width;
A graphic image generating means 1 for generating an image having a contour region 1 in which the width of the contour region of the image of the display object is the graphic contour region width;
A graphic image generating means 2 for generating an image in which a gradation is provided in the contour area 1 in which the transparency of the contour area 1 of the image generated by the graphic image generating means 1 is monotonously increased toward the outside;
Determining the width of the graphic width using a value proportional to the product of the tangent of the display surface interval and the viewing zone angle as a deviation width of the image size of the second two-dimensional image with respect to the image size of the first two-dimensional image Means,
As the contour region of the image generated by the graphic image generating means 1, the contour region 2 is obtained by adding the shift width determined by the graphic width shift width determining unit to the contour region 1, and Graphic image generation means 3 for generating an image having the outline area 2 in which the color of the outline area 2 is equal to the color of the image inside the outline area 1 of the image generated by the graphic image generation means 1; ,
Saturation conversion for converting the saturation of the color of the image having the contour region 2 generated by the graphic image generation means 3 based on the saturation ratio of the second two-dimensional image with respect to the first two-dimensional image. And
An image in which gradation is provided in the contour region 1 generated by the graphic painter generating means 2 is output as the first two-dimensional image, and the contour region 2 is converted by the saturation conversion unit. 3. A three-dimensional image creating apparatus comprising output means for outputting an image as the second two-dimensional image.
請求項21に記載の3次元表示物体における、第1の表示面に表示される第1の表示対象物の2次元画像と、第2の表示面に表示される第2の表示対象物の2次元画像とを作成する3次元画像作成方法であって、
表示対象物の画像と、前記第1の表示面と前記第2の表示面との間の表示面間隔と、所定の視域角と、前記第1の2次元画像に対する前記第2の2次元画像の彩度割合とを取り込んで保持する第1のステップと、
前記表示面間隔に比例した値を図形輪郭線領域幅とする第2のステップと、
前記表示対象物の画像の輪郭線領域の幅を前記図形輪郭線領域幅とした、輪郭線領域1を有する画像を生成する第3のステップと、
前記第3のステップで生成した前記画像の輪郭線領域1の透明度を外側に向かって単調に増加させた、輪郭線領域1にグラデーションを設けた画像を生成する第4のステップと、 前記第4のステップで生成した画像を、第1の2次元画像として出力する第5のステップと、
前記表示面間隔と前記視域角の正接の積に比例した値を、前記第1の2次元画像の画像サイズに対する前記第2の2次元画像の画像サイズのずれ幅とする第6のステップと、
前記第3のステップで生成した前記画像の輪郭線領域として、前記輪郭線領域1に前記第6のステップで決定した前記ずれ幅を加えた輪郭線領域2を有し、かつ、前記輪郭線領域2の色を前記第3のステップで生成した前記画像の前記輪郭線領域1の内部の画像の色と等しくした、輪郭線領域2を有する画像を生成する第7のステップと、
前記第1の2次元画像に対する前記第2の2次元画像の彩度割合に基づき、前記第7のステップで生成した前記輪郭線領域2を有する画像の色の彩度を変換する第8のステップと、
前記第8のステップで彩度を変換した画像を、前記第2の2次元画像として出力する第9のステップとを有することを特徴とする3次元画像作成方法。
The two-dimensional image of the first display object displayed on the first display surface and 2 of the second display object displayed on the second display surface in the three-dimensional display object according to claim 21. A three-dimensional image creation method for creating a three-dimensional image,
An image of a display object, a display surface interval between the first display surface and the second display surface, a predetermined viewing zone angle, and the second two-dimensional image with respect to the first two-dimensional image A first step of capturing and holding the saturation ratio of the image;
A second step in which a value proportional to the display surface interval is set as a graphic contour region width;
A third step of generating an image having a contour region 1 in which the width of the contour region of the image of the display object is the graphic contour region width;
A fourth step of generating an image in which gradation is provided in the contour region 1 in which the transparency of the contour region 1 of the image generated in the third step is monotonously increased toward the outside; A fifth step of outputting the image generated in the step as a first two-dimensional image;
A sixth step in which a value proportional to the product of the display surface interval and the tangent of the viewing zone angle is a deviation width of the image size of the second two-dimensional image with respect to the image size of the first two-dimensional image; ,
As the contour region of the image generated in the third step, there is a contour region 2 obtained by adding the shift width determined in the sixth step to the contour region 1, and the contour region A seventh step of generating an image having a contour region 2 in which the color of 2 is equal to the color of the image inside the contour region 1 of the image generated in the third step;
An eighth step of converting the color saturation of the image having the outline region 2 generated in the seventh step based on the saturation ratio of the second two-dimensional image with respect to the first two-dimensional image. When,
And a ninth step of outputting the image whose saturation has been converted in the eighth step as the second two-dimensional image.
請求項23に記載の3次元画像作成方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute the three-dimensional image creation method according to claim 23. 請求項24に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。   A computer-readable recording medium on which the program according to claim 24 is recorded.
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