JP2014132308A - Method for correcting image distortion for three-dimensional image display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は三次元表示装置に係り、幾何学的に正確な三次元画像を表示する画像歪補正方法に関する。 The present invention relates to a three-dimensional display device, and more particularly to an image distortion correction method for displaying a geometrically accurate three-dimensional image.
特許文献1に、「光ビームを二次元走査し空中に投影する基本ユニットを複数個二次元的に配列するとともに、該各基本ユニットに所定の画像信号を入力し、二次元走査の動きに対応して該ビーム光源を輝度変調することを特徴とする三次元画像表示装置」が提案されていて、従来のレンズアレイを用いたインテグラルフォトグラフィでは不可避なレンズの収差をなくすことが可能である。
特許文献1では、二次元走査を可動鏡で行っていたので、その温度特性や経時変化があり、時間とともに各可動鏡の温度が上昇すると、可動鏡を支えているネジリバネのバネ定数や共振周波数が変化し、各基本ユニットから投影される光線の方向や走査角度が変化し、空間に投影される三次元像が歪むという問題があった。
In
本発明では、光ビームを二次元走査し空中に投影する基本ユニットの可視光ビームに不可視光ビームを重畳し、不可視光を検出できるカメラを基準視域あるいは基準視域相当の数カ所に配し、全ての基本ユニットからフレームごとにパターンの異なる不可視光画像を投影し、投影画像の歪みをカメラで検出することで画像の歪みを補正することを特徴とした三次元画像表示方法により、温度変化等で、走査ミラーの走査特性が変化しても、常に幾何的な歪みの少ない三次元画像表示提供することにある。 In the present invention, the invisible light beam is superimposed on the visible light beam of the basic unit that two-dimensionally scans the light beam and is projected in the air, and the cameras that can detect the invisible light are arranged in several places corresponding to the reference viewing area or the reference viewing area, A three-dimensional image display method that corrects image distortion by projecting invisible light images with different patterns for each frame from all basic units, and detecting distortion of the projected image with a camera. Therefore, it is intended to always provide a three-dimensional image display with little geometric distortion even when the scanning characteristic of the scanning mirror changes.
上記課題を解決するために、本発明では以下の手段を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention provides the following means.
ビーム光源から射出する光ビームを二次元走査し空中に投影する基本ユニットを複数個二次元的に配列するとともに、各基本ユニットに所定の画像信号を入力し、二次元走査の動きに対応して該ビーム光源輝度変調する三次元画像表示方法において、基本ユニットの可視光ビームに不可視光ビームを重畳し、不可視光を検出できるカメラを基準視域あるいは基準視域相当の数カ所に配し、全ての基本ユニットからフレームごとにパターンの異なる不可視光画像を投影し、投影画像の歪みをカメラで検出することで画像の歪みを補正することを特徴とした三次元画像表示方法により、温度変化等で、走査ミラーの走査特性が変化しても、常に幾何的な歪みの少ない三次元画像が表示できる。 A plurality of basic units that two-dimensionally scan the light beam emitted from the beam light source and project it into the air are arranged two-dimensionally, and a predetermined image signal is input to each basic unit, corresponding to the movement of the two-dimensional scanning. In the three-dimensional image display method for modulating the luminance of the beam light source, the invisible light beam is superimposed on the visible light beam of the basic unit, and cameras capable of detecting invisible light are arranged in several places corresponding to the reference viewing area or the reference viewing area. By projecting invisible light images with different patterns for each frame from the basic unit, and correcting the distortion of the image by detecting the distortion of the projected image with a camera, with a temperature change etc., Even if the scanning characteristics of the scanning mirror change, a three-dimensional image with little geometric distortion can always be displayed.
本発明では、光ビームを二次元走査し空中に投影する基本ユニットの可視光ビームに不可視光ビームを重畳し、不可視光を検出できるカメラを基準視域あるいは基準視域相当の数カ所に配し、全ての基本ユニットからフレームごとにパターンの異なる不可視光画像を投影し、投影画像の歪みをカメラで検出することで、三次元画像の表示中にリアルタイムで画像の歪みを補正するので、温度変化等で、走査ミラーの走査特性が変化しても、常に幾何的な歪みの少ない三次元画像表示を実現できる。 In the present invention, the invisible light beam is superimposed on the visible light beam of the basic unit that two-dimensionally scans the light beam and is projected in the air, and the cameras that can detect the invisible light are arranged in several places corresponding to the reference viewing area or the reference viewing area, By projecting invisible light images with different patterns for each frame from all basic units and detecting the distortion of the projected image with a camera, the distortion of the image is corrected in real time during the display of the three-dimensional image. Thus, even if the scanning characteristics of the scanning mirror change, it is possible to always realize a three-dimensional image display with little geometric distortion.
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図1から図4は、従来例である特許文献1の概要を示す図である。
1 to 4 are diagrams showing an outline of
図1は、基本構成例を示す図で、8a、8b、8c・・・は基本ユニット、9a・・・はレーザーダイオード、10a・・・はビーム整形機、11a・・・は固定ミラー、12a・・・は二軸走査ミラーである。 FIG. 1 is a diagram showing an example of a basic configuration. 8a, 8b, 8c,... Are basic units, 9a,... Are laser diodes, 10a,. ... Are biaxial scanning mirrors.
レーザーダイオード9a・・・から射出した光線は、ビーム整形器10a・・・を通すことによって、ほぼ距離に比例して広がる傾向の鋭い光ビームとなり、固定ミラー11a・・・を介して二軸走査ミラー12a・・・に入射している。
3’a、3’b、3’c・・・は基本ユニットに供給される画像信号で、G3’は全ての基本ユニット群に供給される信号群である。
The light beams emitted from the
3′a, 3′b, 3′c... Are image signals supplied to the basic units, and G3 ′ is a signal group supplied to all the basic unit groups.
ここで重要なことは、例えば7という三次元画像が歪み無く表示されるためには、その三次元像の各点(A、B、C・・・)を表現している光線が所定の点に集光していることである。 What is important here is that, for example, a three-dimensional image of 7 is displayed without distortion, the light rays representing the points (A, B, C...) Of the three-dimensional image are predetermined points. It is that it concentrates on.
図2は、同三次元表示装置の構成例の斜視図であり、基本ユニット8a、8b、8c・・・は縦横それぞれ数十個から数千個を二次元的に配列してあり、G8は二次元的に配列された基本ユニット群全体である。
FIG. 2 is a perspective view of a configuration example of the same three-dimensional display device.
図3は、カラー表示可能な基本ユニットの構成例で、赤のレーザーダイオード9R、緑のレーザーダイオード9G、青のレーザーダイオード9Bから射出した光を、ビーム成形機10R、10G、10Bを通してほぼ距離に比例して広がる傾向の鋭い光ビームとし、ダイクロイックプリズム13で1本の光ビームに合成し、固定ミラー11を介して二軸走査ミラー12に入射し、その反射で空中に画像を投影する。
FIG. 3 is a configuration example of a basic unit capable of color display. Light emitted from the
図4は、カラー表示可能な基本ユニットの他の構成例で、9Rは赤のレーザーダイオード、9Gは緑のレーザーダイオード、9Bは青のレーザーダイオードで、それぞれシングルモード光ファイバ14R、14G、14Bに結合されている。シングルモード光ファイバのコア径は波長程度なので端面のコア部分が各色の点光源となる。さらに、該各色点光源を焦点とした凸レンズ(コリメートレンズ15R、15G、15B)を介してほぼ距離に比例して広がる傾向の鋭い光ビームにした後、該各色光ビームの光軸が平行になるように接近して並べる。
FIG. 4 shows another configuration example of the basic unit capable of color display, in which 9R is a red laser diode, 9G is a green laser diode, and 9B is a blue laser diode, respectively, for the single mode
光軸が平行で接近して並べられた該光ビームは、固定ミラー11を介して二軸走査ミラー12に入射し、その反射で空中に画像を投影する。
The light beams whose optical axes are parallel and close to each other are incident on the
ここに、該各色光ビームには広がる傾向があるため、離れた位置にある視域では各色の光ビームが太くなり、各色が混ざりあった領域が大部分の光ビームになるので、視域にいる観察者にとっては、図11に示した光ビームとほぼ同等の光を観察することができる。 Here, since each color light beam tends to spread, the light beam of each color becomes thick in the viewing zone at a distant position, and the region where each color is mixed becomes most of the light beam. For an observer, it is possible to observe light substantially equivalent to the light beam shown in FIG.
図5は、本発明における基本ユニットの一実施例を示す図である。 FIG. 5 is a diagram showing an embodiment of the basic unit in the present invention.
従来例にもある、赤のレーザーダイオード9R、緑のレーザーダイオード9G、青のレーザーダイオード9Bに加え、赤外線レーザーダイオード9−IRから射出した光を、ビーム成形機10R、10G、10B、10−IRを通してほぼ距離に比例して広がる傾向の鋭い光ビームとし、ダイクロイックプリズム13で1本の光ビームに合成し、固定ミラー11を介して二軸走査ミラー12に入射し、その反射で空中に画像を投影する。
In addition to the
赤外線レーザーダイオード9−IRから射出した光は、可視光と一緒に視域に向かって投影されるが、人間には不可視なのでどの様な画像信号で変調されていても、視域にいる人間には感じられない。 The light emitted from the infrared laser diode 9-IR is projected to the viewing zone together with the visible light, but is invisible to humans, so even if it is modulated with any image signal, I can't feel it.
図6は、本発明における基本ユニットの他の実施例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of the basic unit in the present invention.
従来例にもある、赤のレーザーダイオード9R、緑のレーザーダイオード9G、青のレーザーダイオード9Bに加え、赤外線レーザーダイオード9−IRは、シングルモード光ファイバ14R、14G、14B、14−IRに結合されている。シングルモード光ファイバのコア径は波長程度なので端面のコア部分が各色の点光源となる。さらに、該各色点光源を焦点とした凸レンズ(コリメートレンズ15R、15G、15B、15−IR)を介してほぼ距離に比例して広がる傾向の鋭い光ビームにした後、該各色光ビームの光軸が平行になるように接近して並べる。
In addition to the
光軸が平行で接近して並べられた該光ビームは、固定ミラー11を介して二軸走査ミラー12に入射し、その反射で空中に画像を投影する。
The light beams whose optical axes are parallel and close to each other are incident on the
この実施例でも、赤外線レーザーダイオード9−IRから射出した光は、可視光と一緒に視域に向かって投影されるが、人間には不可視なのでどの様な画像信号で変調されていても、視域にいる人間には感じられない。 In this embodiment as well, the light emitted from the infrared laser diode 9-IR is projected toward the viewing zone together with the visible light. However, since it is invisible to humans, it can be viewed with any image signal. It is not felt by human beings in the area.
図7は、本発明の要である全ての基本ユニットから投影される画像の歪みを、リアルタイムに検出する方法の一実施例を示す図である。 FIG. 7 is a diagram showing an embodiment of a method for detecting in real time the distortion of images projected from all the basic units, which is the key of the present invention.
ここに、G8は基本ユニット8a、8b、8c、8d・・・を二次元的に配列した基本ユニット群で、基準視域16の四隅に、可視光にはほとんど感度が無く赤外線レーザーダイオード9−IRからの光の波長には感じるカメラ17a、17b、17c,17dを配し、全基本ユニットから射出される赤外線画像を監視する。
Here, G8 is a basic unit group in which the
観察者は基準視域16に目を置き、該基本ユニット群G8からの光線群を観察する。
The observer places his eyes on the
当然のことながら、観察者には基本ユニット群G8から投影される光線の内の可視光のみを認識し、不可視光である赤外線の光線は認識できない。 As a matter of course, the observer recognizes only visible light among the light rays projected from the basic unit group G8, and cannot recognize infrared rays which are invisible light.
図8は、基準視域面に於ける、各基本ユニット8a、8b、8c、8d・・・から投影される画像範囲(走査範囲)18a、18b、18c、18d・・・の一例を示した図で、一般的に基本ユニットの個体差によりばらつきがある。
FIG. 8 shows an example of image ranges (scanning ranges) 18a, 18b, 18c, 18d... Projected from the respective
図9は、一つの基本ユニット8aから投影される画像範囲(走査範囲)の温度変化の例を示したもので、ある温度の時投影される画像範囲(走査範囲)18a−1が、温度変化により可動鏡を支えているネジリバネのバネ定数や共振周波数が変化し、別の温度では投影される画像範囲(走査範囲)は例えば18a−2のようになり、走査範囲の大きさや位置が変化する。
FIG. 9 shows an example of the temperature change of the image range (scanning range) projected from one
この温度変化は、前記基本ユニット群G8を用いた三次元画像表示装置に電源を入れ、該基本ユニット群G8のレーザーダイオード群や二軸走査ミラー群に駆動電力を供給することで、時間とともに該基本ユニット群の温度が上昇することなどによる。 This temperature change is caused by turning on the power of the three-dimensional image display device using the basic unit group G8 and supplying driving power to the laser diode group and the biaxial scanning mirror group of the basic unit group G8. This is due to the temperature rise of the basic unit group.
また、周辺部の基本ユニットは放熱が良く温度上昇は少ないが、中央部や上部の基本ユニットは放熱が悪かったり、他の基本ユニットの熱の影響を受けるので温度上昇が大きくなる傾向があり、各基本ユニットの温度上昇は個々にばらつきがあるので個別に補償する必要がある。 In addition, the basic unit in the peripheral part has good heat dissipation and the temperature rise is small, but the central unit and the basic unit in the upper part tend to have a high temperature rise due to poor heat dissipation or the influence of the heat of other basic units, Since the temperature rise of each basic unit varies individually, it must be individually compensated.
図10は、可視光線に重畳する赤外線による投影画像3’において点滅させる画素の順番例を示したもので、変化のパターンの実施例を図11に示す。
FIG. 10 shows an example of the order of pixels to be blinked in the projected
図11に示した赤外線画像パターン変化は、図10に示した番号の画素を順次点灯し、点灯している画素数をフレームごと増加させ、所定の画素数に達すると再度、全ての画素が非点灯に戻り、画素を順次点灯し、点灯している画素数をフレームごと増加させることを繰り返す(黒で塗りつぶした画素は点灯していることを示している)。 The infrared image pattern change shown in FIG. 11 sequentially turns on the pixels with the numbers shown in FIG. 10 and increases the number of lit pixels for each frame. Returning to lighting, the pixels are sequentially lit, and the number of lit pixels is repeatedly increased for each frame (the pixels painted in black indicate that they are lit).
このフレームごとに変化する赤外線の画像は、三次元画像の観察者には見えないので、三次元画像の観察をなんら妨げることはない。 Since the infrared image that changes from frame to frame is not visible to the observer of the three-dimensional image, it does not interfere with the observation of the three-dimensional image.
図10のように点灯する画素順序を決めた赤外線画像3’は、基準視域面では例えば図12に示した画像18−aのように歪む。
The
図13はこのように歪んだ画像の歪み検出方法を説明する図で、歪んだ赤外線画像18a−1を、基準視域の四隅に配置したカメラ17a、17b、17c、17dで計測すると、17aのカメラでは第00フレームから第06フレームまでは赤外線が検出されず、第07フレームから第25フレームの間は赤外線が検出される。
FIG. 13 is a diagram for explaining a distortion detection method for such a distorted image. When the distorted
同様に、17bのカメラでは第00フレームから第16フレームまでは赤外線が検出されず、第17フレームから第25フレームの間は赤外線が検出され、17cのカメラでは第00フレームでは赤外線が検出されず、第02フレームから第25フレームの間は赤外線が検出され、17dのカメラでは第00フレームから第07フレームまでは赤外線が検出されず、第08フレームから第25フレームの間は赤外線が検出される。 Similarly, in the camera of 17b, infrared rays are not detected from the 00th frame to the 16th frame, infrared rays are detected from the 17th frame to the 25th frame, and in the 17c camera, infrared rays are not detected in the 00th frame. Infrared light is detected from the 02nd frame to the 25th frame. In the 17d camera, infrared light is not detected from the 00th frame to the 07th frame, and infrared light is detected from the 08th frame to the 25th frame. .
図14は、図13に示した方法で検出した画像歪の情報を用いて歪みを補正する方法を示した図で、各カメラで最初に赤外線が検出された画素が画像の走査範囲19a−1の四隅になるように二軸走査ミラーの駆動信号を補正する。
FIG. 14 is a diagram showing a method for correcting distortion using information on image distortion detected by the method shown in FIG. 13, and the first detected infrared ray of each camera is the
その結果、基本ユニット8aから投影される画像の四隅は、基準視域16に於いてカメラ17a、17b、17c、17dの位置に合致し、投影画像として本来の歪みのない状態になる。
As a result, the four corners of the image projected from the
図15は図13の状態から温度が変化し画像の歪が変化した状態を示す図で、歪んだ赤外線画像18a−2を、基準視域の四隅に配置したカメラ17a、17b、17c、17dで計測すると、17aのカメラでは第00フレームから第07フレームまでは赤外線が検出されず、第08フレームから第25フレームの間は赤外線が検出される。
FIG. 15 is a diagram illustrating a state in which the temperature has changed from the state of FIG. 13 and the distortion of the image has changed. The distorted
同様に、17bのカメラでは第00フレームから第17フレームまでは赤外線が検出されず、第18フレームから第25フレームの間は赤外線が検出され、17cのカメラでは第00フレームから第07フレームまでは赤外線が検出されず、第08フレームから第25フレームの間は赤外線が検出され、17dのカメラでは第00フレームから第12フレームまでは赤外線が検出されず、第13フレームから第25フレームの間は赤外線が検出される。 Similarly, in the camera of 17b, infrared rays are not detected from the 00th frame to the 17th frame, infrared rays are detected from the 18th frame to the 25th frame, and in the camera of 17c, the infrared rays are detected from the 00th frame to the 07th frame. Infrared light is not detected, infrared light is detected between the 08th frame and 25th frame, and the 17d camera does not detect infrared light from the 00th frame to the 12th frame, and between the 13th frame and the 25th frame. Infrared is detected.
図16は、図15に示した方法で検出した画像歪の情報を用いて歪みを補正する方法を示した図で、図14の場合と同様に各カメラで最初に赤外線が検出された画素が画像の走査範囲19a−2の四隅になるように二軸走査ミラーの駆動信号を補正する。
FIG. 16 is a diagram showing a method for correcting distortion using information on image distortion detected by the method shown in FIG. 15. As in the case of FIG. 14, the pixels where infrared rays are first detected by each camera are shown. The drive signals for the biaxial scanning mirror are corrected so as to be at the four corners of the
その結果、温度が変化して投影画像の大きさや位置が変化した場合でも、基本ユニット8aから投影される画像の四隅は、基準視域16に於いてカメラ17a、17b、17c、17dの位置に合致し、投影画像として本来の歪みのない状態になる。
As a result, even when the temperature changes and the size and position of the projected image change, the four corners of the image projected from the
図14および図16に示したように、補正された状態は、カメラ17a、17b、17c、17dには第00フレームでは赤外線が検出されず、第00フレームから第25フレームの間は赤外線が検出される状態である。
As shown in FIGS. 14 and 16, in the corrected state, the
つまり、本発明の画像補整とは、カメラ17a、17b、17c、17dには第00フレームでは赤外線が検出されず、第00フレームから第25フレームの間は赤外線が検出される状態になるように画像を補整するようなサーボをかけているとも説明できる。
That is, the image correction according to the present invention is such that the
ここに、画像歪みの変化の原因は主に温度変化であるので、数フレームで急激に変化するようなものではなく、分単位での変化であるから、実施例のように26フレーム周期での検出は十分早い検出間隔であり、分単位での画像変化に対しては実質遅れ無しで補正される。 Here, the cause of the change in image distortion is mainly a temperature change, so it does not change suddenly in several frames, but changes in units of minutes. The detection is a sufficiently fast detection interval, and the image change in minutes is corrected without substantial delay.
基本ユニット8a、8b、8c、8d・・・はそれぞれ温度特性が異なるので、全ての基本ユニットの画像歪みを独立に検出する必要があるが、図7に示した構成でこのことが実現していることを次に述べる。
Since the
図7に於いて、基本ユニット8a、8b、8c、8d・・・からカメラ17aに入射する光線は到来方向が異なるので、カメラ17aの撮像素子の異なる画素に入射する。
In FIG. 7, light beams incident on the
結果、どの基本ユニットの画像歪を検出するかは、対応する所定の画素の出力に着目すればよく、全ての基本ユニットを別画素として独立に検出できる。 As a result, which basic unit image distortion is detected can be determined by paying attention to the output of the corresponding predetermined pixel, and all the basic units can be detected independently as different pixels.
同様に、他のカメラ17b、17c、17dに於いても、基本ユニット8a、8b、8c、8d・・・からの光線は各々異なる画素に入射するので、どの基本ユニットからの光線かは独立に検出できる。
Similarly, in the
結局、どの基本ユニットからの光線かは撮像素子の画素位置として識別され、各基本ユニットの画像歪みは26フレーム周期の時間信号として識別されることになり、全ての基本ユニットからの投影画像に対し独立に補正できる。 Eventually, the light beam from which basic unit is identified as the pixel position of the image sensor, and the image distortion of each basic unit is identified as a time signal with a period of 26 frames. Can be corrected independently.
本発明の画像歪補正方式で最も特徴的なことは、三次元画像中は常に全基本ユニットの画像歪みをリアルタイムで補正しているので、常に歪みの少ない三次元画像表示が保たれ、幾何的に正確な三次元像が安定して表示されることである。 The most characteristic feature of the image distortion correction method of the present invention is that the image distortion of all the basic units is always corrected in real time in the 3D image, so that the 3D image display with less distortion is always maintained and the geometric distortion is maintained. In other words, an accurate three-dimensional image is stably displayed.
図17は、赤外線画像の点灯画素の順序の他の実施例を示す図で、番号順に画素を点灯していけば、26フレーム周期の間にカメラで赤外線が検出された最初のフレームから、基準視域のコーナーに配置すべき画素位置が検出できることにかわりはない。 FIG. 17 is a diagram showing another embodiment of the order of the lit pixels of the infrared image. If the pixels are lit in the numerical order, the reference frame from the first frame in which infrared is detected by the camera during the 26 frame period is used. It does not change that the pixel position to be arranged at the corner of the viewing zone can be detected.
画素点灯順序は、歪み検出さえできれば図10や図17に限定されない。 The pixel lighting order is not limited to FIGS. 10 and 17 as long as distortion can be detected.
また、順次赤外線を点灯する画素数を増加していく実施例で説明したが、各フレームではそのフレーム番号の画素のみを点灯するような点灯方法でも画像の歪みは検出できるし、フレームごとに画素を消灯していく方法でも検出できる等、画像の歪みが検出できるのであればその点灯シーケンスは任意である。 Further, in the embodiment in which the number of pixels for sequentially turning on infrared rays is increased, image distortion can be detected by a lighting method in which only the pixel of the frame number is lit in each frame, and the pixel for each frame. If the distortion of the image can be detected, for example, it can be detected by a method of turning off the light, the lighting sequence is arbitrary.
実施例では不可視光線として赤外線で説明したが、紫外線を用いても同様の効果を得られるので、画像歪み検出用の画像投影には不可視光線であればどの様なものを用いてもよい。 In the embodiments, infrared rays have been described as invisible rays. However, since similar effects can be obtained even when ultraviolet rays are used, any image invisible rays may be used for image projection for image distortion detection.
図18は本発明の第二の実施例の概要を示す図で、G8は基本ユニット群、16は基準視域、20は平面のハーフミラー(ビームスプリッタ)、21は凸レンズ、16’はハーフミラー20と凸レンズ21によりる縮小光学系により形成された基準視域と同じ光線が到達するエリアで、該エリアの四隅にはカメラ17a〜17dが配置されていて図7の実施例1と同様の信号を得る。
FIG. 18 is a diagram showing an outline of the second embodiment of the present invention. G8 is a basic unit group, 16 is a reference viewing zone, 20 is a flat half mirror (beam splitter), 21 is a convex lens, and 16 ′ is a half mirror. In the area where the same light rays as the reference viewing area formed by the reduction
このように構成することで、観察者のいる基準視域にカメラが配置されず、三次元画像の観察の邪魔にならない利点を生じる。 With this configuration, there is an advantage that the camera is not arranged in the reference viewing zone where the observer is present and does not interfere with the observation of the three-dimensional image.
図19は本発明の第三の実施例の概要を示す図で、G8は基本ユニット群、16は基準視域、22は凹面のハーフミラー(ビームスプリッタ)、16’は凹面のハーフミラー22による縮小光学系により形成された基準視域と同じ光線が到達するエリアで、該エリアの四隅にはカメラ17a〜17dが配置されていて図18の実施例と同様の信号を得る。
FIG. 19 is a diagram showing an outline of the third embodiment of the present invention. G8 is a basic unit group, 16 is a reference viewing zone, 22 is a concave half mirror (beam splitter), and 16 ′ is a
このように構成することで、図18の実施例2と同様に、観察者のいる基準視域にカメラが配置されず、三次元画像の観察の邪魔にならない利点を生じる。 With this configuration, as in the second embodiment of FIG. 18, the camera is not arranged in the reference viewing area where the observer is present, and there is an advantage that the three-dimensional image is not obstructed.
図7、図18および図19に示した実施例では、4台のカメラの場合について説明したが、全基本ユニットの二軸走査の温度による画像歪みがあらかじめ測定されていて、かつその変化が安定している場合は、歪みを検知しやすい代表的な位置に1から3台のカメラを配してもよい。 In the embodiments shown in FIGS. 7, 18 and 19, the case of four cameras has been described. However, the image distortion due to the biaxial scanning temperature of all the basic units is measured in advance, and the change is stable. In such a case, one to three cameras may be arranged at representative positions where distortion can be easily detected.
本発明による三次元画像表示装置に於いては、全ての基本ユニットについて、画像表示している間は常に画像歪みを検出し補正しているので、常に幾何的に正確な三次元像が表示できる。この特徴は、特に位置の正確さが求められる手術のナビゲーション用の三次元画像に用いるときに価値が高い。 In the three-dimensional image display apparatus according to the present invention, image distortion is always detected and corrected for all the basic units while the image is displayed, so that a geometrically accurate three-dimensional image can always be displayed. . This feature is particularly valuable when used for three-dimensional images for surgical navigation where position accuracy is required.
3’ 基本ユニットに入力される画像信号
3’−2 基本ユニットの不可視光レーザーに入力される画像信号のフレーム毎に変化させる画像の画素配列の他の例
3’a、3’b、3’c・・・ 各基本ユニットに入力される画像信号
7 ある三次元像
8 基本ユニット
8a、8b、8c・・・ 各基本ユニット
9 レーザーダイオード
9a・・・ 各レーザーダイオード
9B 青色レーザーダイオード
9G 緑色レーザーダイオード
9R 赤色レーザーダイオード
9−IR 不可視光レーザーダイオード
10 ビーム整形器
10a・・・ 各ビーム整形器
10B 青色レーザーダイオード用ビーム整形器
10G 緑色レーザーダイオード用ビーム整形器
10R 赤色レーザーダイオード用ビーム整形器
10−IR 不可視光レーザーダイオード用ビーム整形器
11 固定ミラー
11a・・・ 各固定ミラー
12 二軸走査ミラー
12a・・・ 各二軸走査ミラー
13 ダイクロイックプリズム
14B 青色光用シングルモード光ファイバ
14G 緑色光用シングルモード光ファイバ
14R 赤色光用シングルモード光ファイバ
14−IR 不可視光用シングルモード光ファイバ
15B 青色光用コリメートレンズ
15G 緑色光用コリメートレンズ
15R 赤色光用コリメートレンズ
15−IR 不可視光用コリメートレンズ
16 基準視域
16’ 基準視域と同じ光線が到達するエリア
17a、17b・・・ 不可視光用カメラ
18a、18b、18c・・・ 基準視域の面における基本ユニット8a、8b、8c・・・から投影される画像の範囲
18a−1 ある温度での、基準視域の面における基本ユニット8aから投影される画像の範囲
18a−2 別の温度での、基準視域の面における基本ユニット8aから投影される画像の範囲
19a−1 ある温度での、基準視域の面における基本ユニット8aから投影される補正された画像の範囲
19a−1 別の温度での、基準視域の面における基本ユニット8aから投影される補正された画像の範囲
20 平面ハーフミラー
21 凸レンズ
22 凹面ハーフミラー
A ある三次元像の第一の頂点
B ある三次元像の第二の頂点
C ある三次元像の第三の頂点
G3’ 全基本ユニットに入力される画像信号群
G8 基本ユニット群
3 'Image signal input to basic unit 3'-2 Other examples of image pixel arrangement changed for each frame of image signal input to invisible laser of basic unit 3'a, 3'b, 3' c:
Claims (3)
該各基本ユニットに所定の画像信号を入力し、二次元走査の動きに対応して該ビーム光源を輝度変調する三次元画像表示方法に於いて、
該ビーム光源として、可視光線以外に不可視光線のビームも重畳し、不可視光線による画像も空中に投影するとともに、
不可視光線による投影画像のパターンをフレームごとに変化させ、
基準視域の1箇所から数箇所に配した、該不可視光線を検出可能なカメラで、全ての投影基本ユニットからの画像投影の歪みを検出し、
不可視光線による投影画像が視域において十分歪みの少ない状態になるように、可視光線と不可視光線を重畳したビームで投影する画像を変形させるか、可視光線と不可視光線を重畳したビームの二次元走査の形状を変化させることを特徴とした三次元画像表示の画像歪補正方法。 A plurality of basic units for two-dimensionally scanning a light beam emitted from a monochromatic or multi-color beam light source and projecting it in the air are arranged two-dimensionally,
In a three-dimensional image display method for inputting a predetermined image signal to each of the basic units and modulating the intensity of the beam light source in response to a two-dimensional scanning movement,
As the beam light source, a beam of invisible light other than visible light is superimposed, and an image by invisible light is projected in the air,
Change the pattern of the projected image by invisible rays for each frame,
With a camera that can detect the invisible light, arranged in one to several places in the reference viewing area, it detects distortion of image projection from all projection basic units,
Two-dimensional scanning of a beam with visible light and invisible light superimposed, or by deforming the image projected with a beam of visible light and invisible light so that the projected image with invisible light is sufficiently distorted in the viewing zone An image distortion correction method for three-dimensional image display, characterized in that the shape of the image is changed.
該各基本ユニットに所定の画像信号を入力し、二次元走査の動きに対応して該ビーム光源を輝度変調する三次元画像表示方法に於いて、
該ビーム光源として、可視光線以外に不可視光線のビームも重畳し、不可視光線による画像も空中に投影するとともに、
不可視光線による投影画像のパターンをフレームごとに変化させ、
複数個二次元的に配列した前記基本ユニット群と基準視域との間にハーフミラーを用いた縮小光学系を設け、該縮小光学系により縮小された基準視域に相当する領域の1箇所から数箇所に配した、該不可視光線を検出可能なカメラで、全ての投影基本ユニットからの画像投影の歪みを検出し、
不可視光線による投影画像が視域において十分歪みの少ない状態になるように、可視光線と不可視光線を重畳したビームで投影する画像を変形させるか、可視光線と不可視光線を重畳したビームの二次元走査の形状を変化させることを特徴とした三次元画像表示の画像歪補正方法。 A plurality of basic units for two-dimensionally scanning a light beam emitted from a monochromatic or multi-color beam light source and projecting it in the air are arranged two-dimensionally,
In a three-dimensional image display method for inputting a predetermined image signal to each of the basic units and modulating the intensity of the beam light source in response to a two-dimensional scanning movement,
As the beam light source, a beam of invisible light other than visible light is superimposed, and an image by invisible light is projected in the air,
Change the pattern of the projected image by invisible rays for each frame,
A reduction optical system using a half mirror is provided between a plurality of two-dimensionally arranged basic unit groups and a reference viewing area, and from one location corresponding to the reference viewing area reduced by the reduction optical system With cameras that can detect the invisible light arranged in several places, distortion of image projection from all projection basic units is detected,
Two-dimensional scanning of a beam with visible light and invisible light superimposed, or by deforming the image projected with a beam of visible light and invisible light so that the projected image with invisible light is sufficiently distorted in the viewing zone An image distortion correction method for three-dimensional image display, characterized in that the shape of the image is changed.
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