JP2012008298A - Three dimensional picture display device - Google Patents

Three dimensional picture display device Download PDF

Info

Publication number
JP2012008298A
JP2012008298A JP2010143416A JP2010143416A JP2012008298A JP 2012008298 A JP2012008298 A JP 2012008298A JP 2010143416 A JP2010143416 A JP 2010143416A JP 2010143416 A JP2010143416 A JP 2010143416A JP 2012008298 A JP2012008298 A JP 2012008298A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
dimensional image
image
dimensional
image display
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010143416A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Miyazaki
大介 宮崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka University NUC
Osaka City University
Original Assignee
Osaka University NUC
Osaka City University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osaka University NUC, Osaka City University filed Critical Osaka University NUC
Priority to JP2010143416A priority Critical patent/JP2012008298A/en
Publication of JP2012008298A publication Critical patent/JP2012008298A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three dimensional (3D) picture display device enabling the viewing person to see, without having to use special eyeglasses or the like that would give a parallax between two eyes, a display image projected in the air without screen or the like with parallaxes both horizontally and perpendicularly, and making possible displaying of moving images observable from 360 degrees around.SOLUTION: A 3D picture display device comprises a 3D picture display means for displaying a 3D picture, a scanning element that changes the angle of emission of incident light from a display unit relative to the angle of incidence by curving the incident light and can rotate in a state in which the element surface is inclined relative to the incident direction of light, and a concave mirror that causes the incident light from the scanning element to form an image.

Description

本発明は、スクリーンや表示パネルが存在しない空中に3次元像を形成し、眼鏡等の装着物を必要とせず、周囲360度から多人数で観察可能な立体表示装置に関するものである。 The present invention relates to a stereoscopic display device that forms a three-dimensional image in the air without a screen or a display panel, and can be observed by a large number of people from around 360 degrees without the need for wearing items such as glasses.

現在、3次元画像表示方法は数多く存在するが、特殊なメガネを用いずに自然な裸眼立体表示ができる手法として、インテグラルフォトグラフィ方式、体積走査法、ホログラフィ等がある。 Currently, there are many three-dimensional image display methods, but there are an integral photography method, a volume scanning method, a holography, and the like as a method capable of natural autostereoscopic display without using special glasses.

インテグラルフォトグラフィ方式とは、被写体から出る光線を取得・再生することにより立体映像をディスプレイ上で映し出す光線再生型立体ディスプレイで、同時に複数の観察者に立体画像を提示することができたり、観察者が顔を横に向けても立体視ができたりする。 The integral photography method is a ray reproduction type 3D display that displays 3D images on the display by acquiring and reproducing the light rays from the subject, and can present 3D images to multiple observers at the same time, Even if a person turns his / her face sideways, stereoscopic viewing is possible.

体積走査法とは、物体の各位置における2次元切断面の画像を結像系の移動に同期させて高速で切り換えて表示し、目の残像効果を利用し空間に像を再生する方法である。この方法では立体視の要因を全て満たした3次元画像が再現できる。 The volume scanning method is a method in which an image of a two-dimensional cut surface at each position of an object is switched and displayed at high speed in synchronization with the movement of the imaging system, and an image is reproduced in space using the afterimage effect of the eyes. . In this method, a three-dimensional image satisfying all the stereoscopic factors can be reproduced.

ホログラフィは、光波の干渉現象を巧みに利用してある面で光波面をホログラムとして記録し、ホログラムに再生光を照射することで回折により記録した波面を再生する技術である。十分な解像度を持つホログラムを作成することができると、実物からの波面を忠実に再現することができる特徴を持つ。 Holography is a technique for recording a light wavefront as a hologram on a certain surface by skillfully utilizing the interference phenomenon of lightwaves, and reproducing the wavefront recorded by diffraction by irradiating the hologram with reproduction light. If a hologram with sufficient resolution can be created, the wavefront from the actual object can be faithfully reproduced.

また、下記特許文献1には、凹面鏡の反射像により、ディスプレイによる等映像を、空間に映し出されて宙に浮いた映像として見ることのできる映像装置が開示されている。 Patent Document 1 below discloses a video apparatus that can display an equal image on a display as an image projected in space and floating in the air by a reflected image of a concave mirror.

実用新案登録306300号公報Utility Model Registration No. 306300

しかしどの方式においても、何もない自由空間に立体像を表示し、あたかも物体が存在するかのように360度全周にわたっての観察ができるディスプレイは未だ存在しない。360度の視野角をもつ表示手法がいくつか開発されているが、その像は回転するスクリーン上やホログラフィの円柱形の記録乾板の内側にできる。また、空間上に表示できる手法も開発されているが、表示像を観察可能な視野が限られる。空間表示と360度の視野といった2つの要素を同時に満たすものに空中プラズマ方式があるが、オクルージョンの表現、カラー化、安全性等に問題がある。なお、特許文献1の映像装置は、2次元画像を空間に宙に浮いた映像として映し出すものであって、立体像を何もない自由空間に表示するものではない。 However, in any method, there is still no display that can display a stereoscopic image in a free space where nothing is present and can observe all around 360 degrees as if an object exists. Several display techniques with a viewing angle of 360 degrees have been developed, but the image can be formed on a rotating screen or inside a holographic cylindrical recording plate. In addition, although a technique capable of displaying in space has been developed, the field of view through which the display image can be observed is limited. There is an air plasma method that satisfies the two elements of spatial display and 360-degree field of view at the same time, but there are problems with the expression, colorization, safety, etc. of occlusion. Note that the video device of Patent Document 1 projects a two-dimensional image as a video floating in the space, and does not display a stereoscopic image in a free space.

そこで本方式では、インテグラルフォトグラフィ方式等によるフルパララクス3次元画像、凹面鏡による結像、ミラースキャナ等の走査素子の回転機構を利用することで、空間に360度の視野角をもつ3次元像を表示するディスプレイの一方式を提案する。 Therefore, in this method, a full parallax three-dimensional image by an integral photography method, an image formed by a concave mirror, and a three-dimensional image having a viewing angle of 360 degrees in space by using a rotating mechanism of a scanning element such as a mirror scanner. We propose a display system that displays

本発明の3次元映像表示装置は、3次元画像を表示する3次元画像表示手段と、上記ディスプレイからの入射光を屈曲させて入射角度に対する出射角度を変えるものであって、素子面が光の入射方向に対して傾斜した状態で回転可能な走査素子と、上記走査素子から入射された光を結像させる凹面鏡とを備える。この走査素子は、凹面鏡の中心付近に配置される。 The three-dimensional image display device of the present invention is a device for changing the emission angle with respect to the incident angle by bending the incident light from the three-dimensional image display means for displaying a three-dimensional image, and the element surface is light. A scanning element that is rotatable in an inclined state with respect to the incident direction, and a concave mirror that forms an image of light incident from the scanning element. This scanning element is arranged near the center of the concave mirror.

上記3次元画像表示手段として、2次元画像を表示する2次元ディスプレイと、上記2次元ディスプレイから発せられる光線の方向を制御する光路制御手段とを用いてもよい。上記光路制御手段には、例えばフライアイレンズやピンホール等を用いることができる。また、上記走査素子には、上記ディスプレイからの入射光を上記凹面鏡に反射させるミラースキャナや、上記ディスプレイからの入射光を屈折させるプリズム等を用いることができる。さらに、本発明の3次元映像表示装置は、上記3次元画像表示手段からの光を結像させる結像手段を備え、上記走査素子が、上記結像手段からの入射光を屈曲させるようにしても良い。 As the three-dimensional image display means, a two-dimensional display for displaying a two-dimensional image and an optical path control means for controlling the direction of light rays emitted from the two-dimensional display may be used. For example, a fly-eye lens or a pinhole can be used as the optical path control means. The scanning element may be a mirror scanner that reflects incident light from the display to the concave mirror, a prism that refracts incident light from the display, or the like. Furthermore, the 3D image display apparatus of the present invention further includes an image forming means for forming an image of the light from the 3D image display means, and the scanning element bends the incident light from the image forming means. Also good.

以上の構成により、3次元画像表示手段から発せられる光線は走査素子付近で結像し、この結像した像が凹面鏡で反射することによって再び凹面鏡の中心付近に実像を作り出し、観察者からは3次元空間上に像が浮かび上がっているかのように見ることができる。 With the above configuration, the light beam emitted from the three-dimensional image display means forms an image in the vicinity of the scanning element, and this formed image is reflected by the concave mirror to create a real image near the center of the concave mirror again. It can be seen as if an image is emerging in the dimensional space.

本発明の3次元画像表示装置によれば、両眼視差を与える特殊な眼鏡等を用いずに、表示像がスクリーン等のない空中に投影され、水平・垂直方向ともに視差を与えることができ、周囲360度から観察可能で、動画表示を行うことができる。 According to the three-dimensional image display device of the present invention, a display image can be projected in the air without a screen or the like without using special glasses that give binocular parallax, and can give parallax both in the horizontal and vertical directions. It is possible to observe from 360 degrees around and display a moving image.

第1の実施形態に係る3次元画像表示装置の概略構成図1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional image display device according to a first embodiment. インテグラルフォトグラフィ方式の撮影と表示についての説明図Illustration of shooting and display of integral photography system インテグラルフォトグラフィの原理について説明するための図Diagram for explaining the principle of integral photography 第1の実施形態における凸レンズの配置を説明する図The figure explaining arrangement | positioning of the convex lens in 1st Embodiment 第2の実施形態に係る3次元画像表示装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a three-dimensional image display apparatus according to the second embodiment 第2の実施形態におけるプリズムシートの概略構成図Schematic configuration diagram of a prism sheet in the second embodiment 第3の実施形態に係る3次元画像表示装置の概略構成図Schematic configuration diagram of a three-dimensional image display device according to a third embodiment

以下、本発明の第1の実施形態を、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る3次元画像表示装置の概略構成図である。3次元画像表示装置1は、インテグラルイメージング光学系A、リレー光学系B、全周囲走査光学系Cに分類される。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional image display apparatus according to the present embodiment. The three-dimensional image display device 1 is classified into an integral imaging optical system A, a relay optical system B, and an all-around scanning optical system C.

まず、インテグラルイメージング光学系Aについて説明する。インテグラルイメージング光学系Aは、3次元画像を表示する3次元画像表示手段であり、本実施形態では、2次元画像を表示する2次元ディスプレイと、上記2次元ディスプレイから発せられる光線の方向を制御する光路制御機構を有するインテグラルフォトグラフィ方式による3次元画像を用いている。なお、3次元画像表示手段は、3次元画像を表示することができれば特に限定されない。 First, the integral imaging optical system A will be described. The integral imaging optical system A is a three-dimensional image display means for displaying a three-dimensional image. In this embodiment, the integral imaging optical system A controls a two-dimensional display for displaying a two-dimensional image and the direction of light emitted from the two-dimensional display. A three-dimensional image by an integral photography system having an optical path control mechanism is used. The 3D image display means is not particularly limited as long as it can display a 3D image.

ここで、インテグラルフォトグラフィ方式(Integral
Photography方式、以下IP方式という)の基本原理について説明する。図2は、IP方式の撮影と表示についての説明図である。
Here, the integral photography method (Integral
The basic principle of the photography method (hereinafter referred to as IP method) will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram of IP-based shooting and display.

本実施形態で用いるIP方式は、フライアイレンズ等のレンズアレイの焦点面に写真乾板を置き、この乾板に種々の異なる方向から眺めた無数の微小等立像(要素画像)を撮影、記録する。この乾板と同寸法に焼き付けた陽画を元の乾板の位置に正確に置き複眼レンズ板を通してみると撮影時と同じ位置に実像が再現されるというものである(図2参照)。 In the IP system used in this embodiment, a photographic dry plate is placed on the focal plane of a lens array such as a fly-eye lens, and innumerable minute isometric images (element images) viewed from various different directions are photographed and recorded on the dry plate. When a positive image baked to the same size as the dry plate is accurately placed at the position of the original dry plate and viewed through the compound eye lens plate, a real image is reproduced at the same position as when photographing (see FIG. 2).

この像は奥行きが反転して見えるという欠点を持つが、これを克服するため撮影した画像をもう一度複眼レンズで撮影する。レンチキュラ方式とは違い水平・垂直ともに視差をもった像を表示することができる。両眼視線の交点(輻輳点)と画像ピント調節点(表示面)が、ほぼ一致するため疲労感も少ない。 This image has the disadvantage that the depth appears to be reversed, but in order to overcome this, the photographed image is taken again with a compound eye lens. Unlike the lenticular method, images with parallax can be displayed both horizontally and vertically. Since the intersection (convergence point) of the binocular line of sight and the image focus adjustment point (display surface) substantially coincide, there is little fatigue.

表示デバイスに要求される解像度や計算処理量は比較的少ない点、撮影は行わずに光線追跡とコンピュータグラフィックスにより表示画像を作成することも可能である点等の理由から、本実施形態ではIP方式を採用しているが、IP方式以外にも、例えば体積走査法、ホログラフィ等の公知の3次元画像表示技術を用いてもよい。 In the present embodiment, the display device requires a relatively small resolution and calculation processing amount, and it is also possible to create a display image by ray tracing and computer graphics without performing photographing. Although a method is adopted, other than the IP method, for example, a known three-dimensional image display technique such as a volume scanning method or holography may be used.

体積走査法は、物体の各位置における2次元切断面の画像を結像系の移動に同期させて高速で切り換えて表示し、目の残像効果を利用し空間に像を再生する方法である。この方法では立体視の要因を全て満たした3次元画像が再現できる。 The volume scanning method is a method in which an image of a two-dimensional cut surface at each position of an object is displayed while being switched at high speed in synchronization with the movement of the imaging system, and an image is reproduced in space using the afterimage effect of the eyes. In this method, a three-dimensional image satisfying all the stereoscopic factors can be reproduced.

ホログラフィは、光波の干渉現象を巧みに利用してある面で光波面をホログラムとして記録し、ホログラムに再生光を照射することで回折により記録した波面を再生する技術である。十分な解像度を持つホログラムを作成することができると、実物からの波面を忠実に再現することができる。 Holography is a technique for recording a light wavefront as a hologram on a certain surface by skillfully utilizing the interference phenomenon of lightwaves, and reproducing the wavefront recorded by diffraction by irradiating the hologram with reproduction light. If a hologram with sufficient resolution can be created, the wavefront from the real object can be faithfully reproduced.

本実施形態では、IP方式を採用しているため、2次元ディスプレイ2とレンズアレイ3で構成されており、2次元ディスプレイ2からの光をレンズアレイ3に通過させて、観察方向により異なる画像を提示する。 In this embodiment, since the IP system is adopted, the two-dimensional display 2 and the lens array 3 are used, and light from the two-dimensional display 2 is passed through the lens array 3 so that different images depending on the observation direction are displayed. Present.

ここで、2次元ディスプレイ2とは、画面に映像を表示する一般的な意味でのディスプレイ装置だけでなく、プロジェクタ等で投射された映像を映すスクリーン等の映像を表示可能なもの全般を含み、表示面は平面だけでなく曲面であってもよい。液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ等種々のものを用いることができる。 Here, the two-dimensional display 2 includes not only a display device in a general sense of displaying an image on a screen but also a general display capable of displaying an image such as a screen that projects an image projected by a projector, The display surface may be a curved surface as well as a flat surface. Various things such as a liquid crystal display, a plasma display, and an organic EL display can be used.

本実施形態の2次元ディスプレイ2は、光源から光を照射してその反射光を利用することで、表示させる物体の切断面画像を作成する。すでに実用化されているディスプレイを用いればよく、例えば高速に画像を切り替えることが可能なTexas Instruments社製の「DMD Discover1100 ControllerBoard」を使用することができる。 The two-dimensional display 2 of the present embodiment creates a cut surface image of an object to be displayed by irradiating light from a light source and using the reflected light. A display that has already been put into practical use may be used. For example, a “DMD Discover1100 ControllerBoard” manufactured by Texas Instruments that can switch images at high speed can be used.

レンズアレイ3は、複数の凸レンズ3aが同一面上に配置されたフライアイレンズからなり、各凸レンズ3aを通過する光を結像させる。図3を用いてインテグラルフォトグラフィの原理について説明する。観察者が実際の物体を観察できるのは、物体に光が当たりその反射光が観察者の眼に届くためである。IP方式では、この反射光と同じ光線を再現する。 The lens array 3 includes a fly-eye lens in which a plurality of convex lenses 3a are arranged on the same surface, and forms an image of light passing through each convex lens 3a. The principle of integral photography will be described with reference to FIG. The observer can observe the actual object because light hits the object and the reflected light reaches the observer's eyes. In the IP system, the same light beam as this reflected light is reproduced.

凸レンズ3aの焦点面の1点(点光源)から出る光は、点光源とレンズ3aの中心を通る直線方向にレンズと同等の径で平行光として進む(図3(a))。この原理を利用し3次元空間上のある1点にいくつかの平行光線を集めれば、平行光線の進む方向から光を観察すると、観察者にとってはその1点から光が発せられているかのように見える(図3(b))。この点をいくつも並べることで面を作成し、空間上に3次元画像を投影することができる。 Light emitted from one point (point light source) on the focal plane of the convex lens 3a travels as parallel light with a diameter equivalent to that of the lens in a linear direction passing through the point light source and the center of the lens 3a (FIG. 3A). Using this principle, if several parallel rays are collected at a certain point in the three-dimensional space, when the light is observed from the direction in which the parallel rays travel, it is as if the viewer is emitting light from that one point. (FIG. 3B). A surface can be created by arranging a number of these points, and a three-dimensional image can be projected onto the space.

投影された3次元画像Oが画面からどれくらい飛び出して表示されるか、どの程度の視野角で観察できるかは、観察者の眼に入る光線の数と実現できる光線の角度に依存する。この光線の数と角度は、レンズアレイ3の1つの凸レンズ3aの裏にある画素数、レンズ径、焦点距離によって決定される。 How much the projected three-dimensional image O is projected from the screen and how much it can be observed depends on the number of rays entering the observer's eyes and the angle of rays that can be realized. The number and angle of light rays are determined by the number of pixels behind the one convex lens 3a of the lens array 3, the lens diameter, and the focal length.

なお、上記2次元ディスプレイから発せられる光線の方向を制御する光路制御手段として、上記フライアイレンズに代えてピンホールアレイやその他回折素子を用いることもできる。 Note that a pinhole array or other diffractive elements can be used in place of the fly-eye lens as an optical path control means for controlling the direction of light rays emitted from the two-dimensional display.

次に、リレー光学系Bについて説明する。リレー光学系Bは2枚の平凸レンズ4a、4bで構成されており、インテグラルイメージング光学系からの光を全周囲走査光学系に導くための結像光学系である。 Next, the relay optical system B will be described. The relay optical system B is composed of two plano-convex lenses 4a and 4b, and is an imaging optical system for guiding light from the integral imaging optical system to the omnidirectional scanning optical system.

インテグラルフォトグラフィの原理に基づき表示された3次元像の各光線は、2枚の平凸レンズ4a、4bを通る。ここで2枚の平凸レンズ4a、4bを組み込んだ理由を説明する。 Each light beam of the three-dimensional image displayed based on the principle of integral photography passes through two plano-convex lenses 4a and 4b. Here, the reason why the two plano-convex lenses 4a and 4b are incorporated will be described.

図4は、本実施形態における凸レンズの配置を説明する図である。インテグラルフォトグラフィ方式による3次元像の解像度とサイズを大きくするためには、3次元像の形成位置をインテグラルイメージング光学系に近くするほうが有利である。すると3次元像と後述する回転ミラー5との距離が長くなる。 FIG. 4 is a diagram for explaining the arrangement of convex lenses in the present embodiment. In order to increase the resolution and size of a three-dimensional image by the integral photography system, it is advantageous to make the formation position of the three-dimensional image close to the integral imaging optical system. Then, the distance between the three-dimensional image and the rotating mirror 5 described later becomes longer.

2次元ディスプレイ2とフライアイレンズ3自体を回転ミラー5近傍に設置することは、最終的に3次元像が再生される位置にかぶさるためできない。結像位置を伸ばすだけなら凸レンズ1枚でも可能であるが、像からの光線はフライアイレンズから出る光線を正確に再現することができない。この様子を図4(a)に示す。像から発せされる光線は外向きに広がる光線となるため、像の両端を同時に観察することができなくなる。 It is impossible to install the two-dimensional display 2 and the fly-eye lens 3 in the vicinity of the rotary mirror 5 because the three-dimensional image is finally covered. If only the image forming position is extended, a single convex lens can be used, but the light from the image cannot accurately reproduce the light from the fly-eye lens. This is shown in FIG. Since the light emitted from the image becomes a light that spreads outward, it becomes impossible to observe both ends of the image simultaneously.

また、図4(b)に示されるように、2枚の平凸レンズを焦点距離の2倍離して挿入するだけでは光線を再現できない。図4(c)のようにデルタfを調整することで正確な光線の向きを再現できる。 Further, as shown in FIG. 4B, it is not possible to reproduce the light beam by simply inserting two plano-convex lenses separated by twice the focal length. By adjusting the delta f as shown in FIG. 4C, it is possible to reproduce the exact light direction.

以上のようにして、2次元ディスプレイ2の各画素から発せられる光線は、フライアイレンズ3と2枚の平凸レンズ4a、4bを通過する。 As described above, the light beam emitted from each pixel of the two-dimensional display 2 passes through the fly-eye lens 3 and the two plano-convex lenses 4a and 4b.

次に、全周囲走査光学系Cについて説明する。全周囲走査光学系Cは、回転ミラー5と凹面鏡6により構成され、ミラー5を回転させて凹面鏡6への光の入射位置を変えることにより,異なる方向から観察できる立体映像を形成する。 Next, the omnidirectional scanning optical system C will be described. The omnidirectional scanning optical system C includes a rotating mirror 5 and a concave mirror 6, and forms a stereoscopic image that can be observed from different directions by rotating the mirror 5 and changing the incident position of light on the concave mirror 6.

回転ミラー5は、上記平凸レンズ4a、4bを通過した光を反射するもので、サイズ、材質等については特に限定されない。回転ミラー5は、平凸レンズ4a、4bから入射した光の軸方向に対して傾斜した状態で設けられており、その光軸を中心に回転可能となっている。 The rotating mirror 5 reflects light that has passed through the plano-convex lenses 4a and 4b, and is not particularly limited in size, material, and the like. The rotating mirror 5 is provided in a state of being inclined with respect to the axial direction of the light incident from the plano-convex lenses 4a and 4b, and is rotatable around the optical axis.

回転ミラー5を高速に回転させ、その角度に応じて見える画像を表示することで全周囲立体映像を形成することができる。すなわち、回転ミラー5を水平方向に人の眼の残像閾値である18Hz以上の速さで回転させ、2次元ディスプレイ2に回転ミラー5の向きに同期した画像を表示することで、空間上に360度の視野角と滑らかな視差を持つ3次元像Oを再現することができる。 By rotating the rotating mirror 5 at a high speed and displaying an image that can be seen according to the angle, it is possible to form an all-around stereoscopic image. That is, the rotating mirror 5 is rotated in the horizontal direction at a speed of 18 Hz or more, which is the afterimage threshold value of the human eye, and an image synchronized with the direction of the rotating mirror 5 is displayed on the two-dimensional display 2. A three-dimensional image O having a viewing angle of degrees and smooth parallax can be reproduced.

以上のように、2枚の平凸レンズ4a、4bにより回転ミラー5近傍に結像した3次元像は、凹面鏡6により再び凹面鏡6の中心付近の空間に結像し、これを3次元画像Oとして観察することができる。 As described above, the three-dimensional image formed in the vicinity of the rotating mirror 5 by the two plano-convex lenses 4a and 4b is formed again in the space near the center of the concave mirror 6 by the concave mirror 6, and this is formed as a three-dimensional image O. Can be observed.

次に、第2の実施形態に係る3次元映像表示装置51について説明する。第1の実施形態と共通する点は説明を省略し、主として異なる点について説明する。図5は、本実施形態に係る3次元画像表示装置51の概略構成図である。本実施形態と第1の実施形態が異なる点は走査素子としてプリズムシート55が用いられている点であり、2次元ディスプレイ52、フライアイレンズ53、凸レンズ54a、54b、凹面鏡56は第1の実施形態と同様の構成となっている。図5のプリズムシート55は、素子面が入射光の入射方向に対して直交した状態であるが、傾斜した状態であっても構わない。 Next, the 3D image display apparatus 51 according to the second embodiment will be described. Description of points common to the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional image display device 51 according to the present embodiment. The difference between this embodiment and the first embodiment is that a prism sheet 55 is used as a scanning element. The two-dimensional display 52, the fly-eye lens 53, the convex lenses 54a and 54b, and the concave mirror 56 are the first embodiment. It has the same configuration as the form. The prism sheet 55 of FIG. 5 is in a state where the element surface is orthogonal to the incident direction of incident light, but may be inclined.

図6は、本実施形態におけるプリズムシート55を斜め上から見た概念図である。プリズムシート55は、スリット状の細長いプリズム55Aを断面鋸刃状に並べたものであり、素子面から入射した光を別方向に屈折させて出射させる。従って、素子面に垂直な軸を中心に面内方向で回転させることにより、入射光に対するプリズム角度が変化していき、光線走査ができる。 FIG. 6 is a conceptual diagram of the prism sheet 55 according to the present embodiment as viewed obliquely from above. The prism sheet 55 is formed by arranging slit-like elongated prisms 55A in a sawtooth cross section, and refracts and emits light incident from the element surface in another direction. Accordingly, by rotating in the in-plane direction around an axis perpendicular to the element surface, the prism angle with respect to the incident light changes, and light beam scanning can be performed.

図6中の下側の平らな部分に光を入射させ、上側の鋸刃状の部分から出射させる。このように、走査部分にプリズムシート55を用いることで反射光学系よりも光学系の構成が簡易になり、システムを小型化することができる。なお、本実施形態のプリズムシート55は、図6のように、プリズムシートの片方の面(すなわち、入射光が入射する面と反対側の面)のみに対して、断面が鋸刃状になるように形成されているが、光線の集束状態の向上などを目的として、その反対側の面(すなわち、入射光が入射する面)も断面が鋸刃状になるように形成してもよい。 Light is incident on the lower flat portion in FIG. 6 and is emitted from the upper saw-tooth portion. Thus, by using the prism sheet 55 in the scanning portion, the configuration of the optical system becomes simpler than that of the reflective optical system, and the system can be miniaturized. As shown in FIG. 6, the prism sheet 55 of the present embodiment has a saw-tooth cross section only on one side of the prism sheet (that is, the surface opposite to the surface on which incident light is incident). However, for the purpose of improving the focusing state of the light beam, the opposite surface (that is, the surface on which the incident light is incident) may be formed so that the cross section thereof is a saw-tooth shape.

次に、第3の実施形態に係る3次元映像表示装置について説明する。第1の実施形態と共通する点は説明を省略し、主として異なる点について説明する。図7は、本実施形態に係る3次元画像表示装置71の概略構成図である。本実施形態の3次元映像表示装置71は、第1の実施形態と同様、2次元ディスプレイ72と、レンズアレイ73と、凸レンズ74A、74Bと、回転ミラー75と、凹面鏡76とで構成されている。 Next, a 3D video display apparatus according to the third embodiment will be described. Description of points common to the first embodiment will be omitted, and different points will be mainly described. FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a three-dimensional image display device 71 according to the present embodiment. Similar to the first embodiment, the three-dimensional image display device 71 of the present embodiment includes a two-dimensional display 72, a lens array 73, convex lenses 74A and 74B, a rotating mirror 75, and a concave mirror 76. .

本実施形態が第1の実施形態と異なる点は、構成要素の配置である。すなわち、第1の実施形態のインテグラルイメージング光学系(2次元ディスプレイ2、レンズアレイ3)は、凹面鏡6の正面側(すなわち、凹面鏡が結像する焦点側)に配設しているが、本実施形態のインテグラルイメージング光学系(2次元ディスプレイ72、レンズアレイ73)は、凹面鏡76の焦点側の反対側である背面側に配設している。 The difference between this embodiment and the first embodiment is the arrangement of components. That is, the integral imaging optical system (two-dimensional display 2, lens array 3) of the first embodiment is disposed on the front side of the concave mirror 6 (that is, the focal side on which the concave mirror forms an image). The integral imaging optical system (two-dimensional display 72, lens array 73) of the embodiment is disposed on the back side, which is the opposite side to the focal side of the concave mirror 76.

これにより、インテグラルイメージング光学系からの光は凹面鏡76の背面側から回転ミラー75へと入射し、凹面鏡76の正面側に3次元画像Oが結像される。こうすることで、インテグラルイメージング光学系(2次元ディスプレイ72、レンズアレイ73)が、最終的に3次元像Oが再生される位置にかぶさることはない。また、凹面鏡76の焦点側から見る観察者が、インテグラルイメージング光学系からの光路(2次元ディスプレイ72から回転ミラー75への光路)を遮断してしまうということもない。 As a result, light from the integral imaging optical system enters the rotary mirror 75 from the back side of the concave mirror 76, and a three-dimensional image O is formed on the front side of the concave mirror 76. By doing so, the integral imaging optical system (two-dimensional display 72, lens array 73) does not cover the position where the three-dimensional image O is finally reproduced. Further, the observer viewing from the focal side of the concave mirror 76 does not block the optical path from the integral imaging optical system (the optical path from the two-dimensional display 72 to the rotating mirror 75).

1 3次元画像表示装置
2 2次元ディスプレイ
3 レンズアレイ
4a、4b 平凸レンズ
5 回転ミラー
6 凹面鏡
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D image display apparatus 2 2D display 3 Lens array 4a, 4b Plano-convex lens 5 Rotating mirror 6 Concave mirror

Claims (5)

3次元画像を表示する3次元画像表示手段と、
上記3次元画像表示手段からの入射光を屈曲させて入射角度に対する出射角度を変える、回転可能な走査素子と、
上記走査素子から入射された光を結像させる凹面鏡と、
を備える3次元映像表示装置。
3D image display means for displaying a 3D image;
A rotatable scanning element that bends incident light from the three-dimensional image display means and changes an output angle with respect to an incident angle;
A concave mirror for imaging light incident from the scanning element;
A three-dimensional image display device.
上記3次元画像表示手段が、
2次元画像を表示する2次元ディスプレイと、
上記2次元ディスプレイから発せられる光線の方向を制御する光路制御手段と、
を備える請求項1記載の3次元映像表示装置。
The three-dimensional image display means
A two-dimensional display for displaying a two-dimensional image;
Optical path control means for controlling the direction of light rays emitted from the two-dimensional display;
The three-dimensional image display apparatus according to claim 1, further comprising:
上記走査素子が、上記3次元画像表示手段からの入射光を上記凹面鏡に反射させる、素子面が入射光の入射方向に対して傾斜した状態で回転可能なミラースキャナである
請求項1又は2記載の3次元映像表示装置。
3. The mirror scanner, wherein the scanning element is a mirror scanner that reflects incident light from the three-dimensional image display means to the concave mirror and is rotatable with the element surface inclined with respect to the incident light incident direction. 3D image display device.
上記走査素子が、上記3次元画像表示手段からの入射光を屈折させる、素子面が入射光の入射方向に対して直交又は傾斜した状態で回転可能なプリズムである
請求項1又は2記載の3次元映像表示装置。
3. The prism according to claim 1, wherein the scanning element is a prism that refracts incident light from the three-dimensional image display means and is rotatable in a state where the element surface is orthogonal or inclined with respect to the incident direction of the incident light. Dimensional image display device.
さらに、上記3次元画像表示手段からの光を結像させる結像手段を備え、
上記走査素子が、上記結像手段からの入射光を屈曲させる
請求項1から4の何れかに記載の3次元映像表示装置。


Furthermore, an image forming means for forming an image of light from the three-dimensional image display means is provided,
The three-dimensional image display apparatus according to claim 1, wherein the scanning element bends incident light from the imaging unit.


JP2010143416A 2010-06-24 2010-06-24 Three dimensional picture display device Pending JP2012008298A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010143416A JP2012008298A (en) 2010-06-24 2010-06-24 Three dimensional picture display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010143416A JP2012008298A (en) 2010-06-24 2010-06-24 Three dimensional picture display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012008298A true JP2012008298A (en) 2012-01-12

Family

ID=45538935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010143416A Pending JP2012008298A (en) 2010-06-24 2010-06-24 Three dimensional picture display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012008298A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013210592A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 National Institute Of Information & Communication Technology Stereoscopic display
CN107202549A (en) * 2017-05-27 2017-09-26 南开大学 A kind of high precision three-dimensional measurement method and measuring instrument
US11126008B2 (en) 2019-02-27 2021-09-21 Samsung Electronics Co., Ltd. 3D image display apparatus, 3D image display method, and 3D image generating and displaying system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013210592A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 National Institute Of Information & Communication Technology Stereoscopic display
CN107202549A (en) * 2017-05-27 2017-09-26 南开大学 A kind of high precision three-dimensional measurement method and measuring instrument
CN107202549B (en) * 2017-05-27 2019-08-23 南开大学 A kind of high precision three-dimensional measurement method and measuring instrument
US11126008B2 (en) 2019-02-27 2021-09-21 Samsung Electronics Co., Ltd. 3D image display apparatus, 3D image display method, and 3D image generating and displaying system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9310769B2 (en) Coarse integral holographic display
US7261417B2 (en) Three-dimensional integral imaging and display system using variable focal length lens
US9304492B2 (en) Scalable and tileable holographic displays
US9036003B2 (en) Multi-pitching angle suspended 3D display device with 360-degree field of view
US20190007677A1 (en) Systems and Methods for Convergent Angular Slice True-3D Display
JP2008146221A (en) Image display system
JP4404146B2 (en) Projection type 3D image reproduction device
WO2015043098A1 (en) Multi-viewing angle naked-eye three-dimensional display system and display method therefor
JPH0627923B2 (en) Device for obtaining four-dimensional images
US20030137730A1 (en) Autostereoscopic display
Kakeya MOEVision: simple multiview display with clear floating image
Miyazaki et al. Floating three-dimensional display viewable from 360 degrees
JP2012008298A (en) Three dimensional picture display device
JP5888742B2 (en) 3D display device
JP2006259058A (en) Three-dimensional picture display device
JP2008536159A (en) Non-stereoscopic three-dimensional observation apparatus that does not require a three-dimensional imaging camera and glasses
US20130128014A1 (en) System for stereoscopically viewing motion pictures
JP2004226928A (en) Stereoscopic picture display device
JP5487935B2 (en) Display device and display method
JP2001056450A (en) Stereoscopic picture reproducing device using optical filter
JP2008046525A (en) Stereoscopic image photographing apparatus and display device
JP4492208B2 (en) 3D image playback device
KR101093929B1 (en) Method and system for displaying 3-dimensional images using depth map
Jang et al. 100-inch 3D real-image rear-projection display system based on Fresnel lens
JP6232229B2 (en) 3D image display device