JP2018010055A - Image display system - Google Patents

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隼人 渡邉
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直人 岡市
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display system that efficiently improves resolution of three-dimensional images.SOLUTION: An image display system comprises a plurality of image projection units, a light control lens, and a lens array. Each of the plurality of image projection units projects an element image on a projection surface. The light control lens is disposed in parallel with the projection surface to converge incident projection light from the plurality of image projection units. The lens array comprises a plurality of arrayed element lenses for converging incident projection light from the light control lens. A distance between the projection surface and the light control lens equals a distance between the light control lens and a focal length (focal point).SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、画像表示システムに関する。   The present invention relates to an image display system.

立体画像を表示する方式には、インテグラル方式がある。その原理は、立体映像のもととなる複数の要素画像の光線を、それぞれ対応する要素レンズからなるレンズアレイを介して提示することである。要素画像は、各視点において取得される共通の被写体を表す画像である。各要素画像の光線で表される被写体の像は、その被写体が存在する位置に結像する。そのため、被写体の自然な立体表示が可能になる。インテグラル方式は、IP(Integral Photography)方式と呼ばれることもある。以下、インテグラル方式によって表示される立体画像をインテグラル立体像、または単に立体像と呼ぶことがある。   There is an integral method for displaying a stereoscopic image. The principle is that the light beams of a plurality of element images that are the basis of a stereoscopic image are presented through a lens array including corresponding element lenses. The element image is an image representing a common subject acquired at each viewpoint. The image of the subject represented by the light rays of each element image is formed at the position where the subject exists. Therefore, natural three-dimensional display of the subject becomes possible. The integral method is sometimes called an IP (Integral Photography) method. Hereinafter, a stereoscopic image displayed by the integral method may be referred to as an integral stereoscopic image or simply a stereoscopic image.

インテグラル立体像について、解像度の向上、視域の拡大、奥行き再現性能の向上などの高品質化が期待されている。しかしながら、例えば、解像度が8Kを超える高精細映像にインテグラル方式を適用することは困難を伴う。高品質化には、高精細な要素画像や微小な要素レンズを必要とするためである。   Integral stereoscopic images are expected to improve in quality, such as improved resolution, expanded viewing zone, and improved depth reproduction performance. However, for example, it is difficult to apply the integral method to a high-definition video having a resolution exceeding 8K. This is because high quality requires a high-definition element image and a minute element lens.

そこで、複数のプロジェクタを用いてインテグラル立体像を高品質化する方式が提案されている。例えば、非特許文献1には、複数台のプロジェクタを用いて立体像の視域を広げる方式について記載されている。非特許文献1に記載の方式では、複数のプロジェクタで形成される立体表示の視域が連続的に接続されるように、構成要素が配置される。   Therefore, a method for improving the quality of an integral stereoscopic image using a plurality of projectors has been proposed. For example, Non-Patent Document 1 describes a method of expanding a stereoscopic image viewing area using a plurality of projectors. In the method described in Non-Patent Document 1, the components are arranged such that stereoscopic viewing zones formed by a plurality of projectors are continuously connected.

非特許文献2には、複数台のプロジェクタを用いてインテグラル立体像の解像度を向上する方式が提案されている。この方式において、複数台のプロジェクタは、それぞれ要素画像の投射光をレンズアレイに直接投射する。レンズアレイを形成する要素レンズは、投射光を集光して複数の輝点を出力面に形成する。輝点の数は、インテグラル立体像の画素数に相当する。プロジェクタを増加することによって、解像度を向上することができる。   Non-Patent Document 2 proposes a method for improving the resolution of an integral stereoscopic image using a plurality of projectors. In this method, each of the plurality of projectors directly projects the projection light of the element image onto the lens array. The element lens forming the lens array collects the projection light and forms a plurality of bright spots on the output surface. The number of bright spots corresponds to the number of pixels of the integral stereoscopic image. The resolution can be improved by increasing the number of projectors.

佐々木 久幸,三浦 雅人,洗井 淳,2012年映像情報メディア学会年次大会講演予稿集,「複数のMEMSレーザープロジェクタを用いた視域拡大型インテグラル立体映像表示」,14−8,2012年8月29日Hisayuki Sasaki, Masato Miura, Satoshi Washi, Proceedings of 2012 Annual Conference of the Institute of Image Information and Television Engineers, “Integrated stereoscopic image display with multiple viewing areas using multiple MEMS laser projectors”, 14-8, 2012 8 29th of May 山崎眞見,小池崇文,宇都木 契,3次元画像コンファレンス2008,「重畳投影した複数の実像と偏向光学系を用いたライトフィールド高密度化技術」,4−4,2009年7月10日Yamazaki Tadashi, Koike Takafumi, Utsugi Satoshi, 3D Image Conference 2008, "Light Field Densification Technology Using Multiple Real Images and Deflection Optical System", 4-4, July 10, 2009

しかしながら、非特許文献1に記載の方式において、インテグラル立体像の解像度を向上するためには、より微細な要素レンズや、より高密度な表示デバイスが必要となる。そのため、さらに高精細化することは困難である。また、非特許文献2に記載の方式によれば、各視点方向の要素画像が直接レンズアレイに投射されるので、投射光はプロジェクタから離れるほど広がる。輝点の数や位置の分布が画面内において均等ではなく、観察位置によっても異なる。そのため、インテグラル立体像の解像度は、必ずしも効率よく向上することができなかった。また、プロジェクタ配置やレンズアレイへの光投射方向も不均一であるため、表示装置で再現する光線を測定後、それにあわせて要素画像を作成する必要がある。   However, in the method described in Non-Patent Document 1, in order to improve the resolution of the integral stereoscopic image, a finer element lens and a higher-density display device are required. Therefore, it is difficult to further increase the definition. Further, according to the method described in Non-Patent Document 2, the element image in each viewpoint direction is directly projected onto the lens array, so that the projection light spreads away from the projector. The number of bright spots and the distribution of positions are not uniform in the screen, and differ depending on the observation position. For this reason, the resolution of the integral stereoscopic image cannot always be improved efficiently. Further, since the projector arrangement and the light projection direction to the lens array are not uniform, it is necessary to create an element image in accordance with the measurement after the light beam reproduced by the display device is measured.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、効率的に立体像の解像度を向上することができる画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an image display device that can efficiently improve the resolution of a stereoscopic image.

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、[1]本発明の一態様は、投射面上に要素画像をそれぞれ投射する複数の投射部と、前記投射面と平行に配置され、前記複数の投射部から入射する投射光を収束する光制御レンズと、前記光制御レンズから入射する投射光を収束する複数の要素レンズを配列してなるレンズアレイと、を備え、前記投射面と前記光制御レンズとの距離は、前記光制御レンズの焦点距離と等しいことを特徴とする画像表示システムである。
[1]の構成によれば、光制御レンズを透過する複数の投射部からの投射光は、平行光となって要素レンズに入射する。各要素レンズの焦点が分布する面には、要素レンズを透過した複数の投射部からの投射光の一部をなす光線がそれぞれ収束して輝点が形成される。立体像を表す画素として作用する輝点は、要素レンズの焦点よりも空間的に密に形成され、各輝点からの投射光が互いに重畳して放射される。そのため、投射部の投射素子や要素レンズの径を微細にしなくても、立体像の解像度を向上することができる。
The present invention has been made to solve the above-described problems. [1] One aspect of the present invention is a plurality of projection units that project element images on a projection surface, and are arranged in parallel with the projection surface. And a light control lens for converging the projection light incident from the plurality of projection units, and a lens array in which a plurality of element lenses for converging the projection light incident from the light control lens are arranged, and the projection The distance between the surface and the light control lens is equal to the focal length of the light control lens.
According to the configuration of [1], the projection light from the plurality of projection units that pass through the light control lens becomes parallel light and enters the element lens. On the surface on which the focus of each element lens is distributed, the light rays that form part of the projection light from the plurality of projection units that have passed through the element lens converge to form a bright spot. Bright spots that act as pixels representing a stereoscopic image are formed spatially denser than the focal points of the element lenses, and projection light from each bright spot is emitted in a superimposed manner. Therefore, the resolution of a three-dimensional image can be improved without reducing the diameters of the projection elements and element lenses of the projection unit.

[2]本発明の一態様は、上述の画像表示システムであって、前記複数の投射部は、前記投射面上の少なくとも一方向に一定の間隔で配置され、または、前記複数の投射部は、前記投射面上の一方向と前記一方向に交差する他の方向に、方向毎に一定の間隔で配置され、前記間隔は、隣接する要素レンズの間隔に、前記要素レンズの焦点距離に対する前記光制御レンズの焦点距離の比を乗じて得られる距離の1/N(但し、Nは、2以上の整数)であることを特徴とする。
[2]の構成によれば、レンズアレイからの投射光が進行する方向の距離が焦点距離となる前焦点面において、投射部が配置される方向の各等分点に輝点が形成される。複数の投射部で形成された輝点位置が均等になるため、立体像の解像度が向上するとともに、複数の投射部で異なる投射方向から投射して輝点を形成するため、立体像が観察される視域を拡大することができる。
[2] One aspect of the present invention is the above-described image display system, wherein the plurality of projection units are arranged at regular intervals in at least one direction on the projection surface, or the plurality of projection units are , One direction on the projection surface and the other direction intersecting the one direction are arranged at a constant interval for each direction, and the interval is an interval between adjacent element lenses and the focal length of the element lens It is characterized by being 1 / N of the distance obtained by multiplying the focal length ratio of the light control lens (where N is an integer of 2 or more).
According to the configuration of [2], a bright spot is formed at each equally divided point in the direction in which the projection unit is arranged on the front focal plane in which the distance in the direction in which the projection light from the lens array travels becomes the focal length. . Since the positions of the bright spots formed by the plurality of projection units are uniform, the resolution of the stereoscopic image is improved, and the projection images are projected from different projection directions by the plurality of projection units to form the bright spots, so that the stereoscopic image is observed. The viewing area can be enlarged.

[3]本発明の一態様は、上述の画像表示システムであって、前記複数の投射部の光軸方向は、それぞれ前記複数の要素レンズの光軸方向に平行であることを特徴とする。
[3]の構成によれば、各投射部からの要素画像を表す投射光は、各要素レンズの光軸方向に入射する。そのため、レンズアレイから投射光が受光される方向の距離が焦点距離となる後焦点面において、各投射部からの要素画像の全体が結像する。各輝点から到来する光線を統合して得られる要素画像の全体が互いに重畳して観察されるので、確実に立体像が視認される。
[3] One aspect of the present invention is the above-described image display system, wherein the optical axis directions of the plurality of projection units are parallel to the optical axis directions of the plurality of element lenses, respectively.
According to the configuration of [3], the projection light representing the element image from each projection unit enters the optical axis direction of each element lens. Therefore, the entire element image from each projection unit is formed on the rear focal plane where the distance in the direction in which the projection light is received from the lens array is the focal length. Since the entire element images obtained by integrating the light rays coming from the respective bright spots are observed while being superimposed on each other, the stereoscopic image is surely visually recognized.

[4]本発明の一態様は、上述の画像表示システムであって、前記複数の投射部から入射する投射光が前記複数の要素レンズを通過して形成される輝点の位置に基づいて、前記複数の投射部に共通の被写体をそれぞれ異なる視点から観察される画像を前記要素画像として取得する画像取得部を備える。
[4]の構成によれば、後焦点面に形成される輝点が、各視点から観察される共通の被写体を表す要素画像の画素として生成される。各輝点の位置は、投射部の位置に基づいて一意に定まるため、その投射部に投射させる要素画像を容易に制作することができる。
[4] One aspect of the present invention is the above-described image display system, wherein projection light incident from the plurality of projection units is based on a position of a bright spot formed through the plurality of element lenses. An image acquisition unit that acquires, as the element image, an image obtained by observing a subject common to the plurality of projection units from different viewpoints.
According to the configuration of [4], a bright spot formed on the back focal plane is generated as a pixel of an element image representing a common subject observed from each viewpoint. Since the position of each bright spot is uniquely determined based on the position of the projection unit, an element image to be projected on the projection unit can be easily produced.

本発明によれば、効率的に立体像の解像度を向上し、視域を拡大することができる。   According to the present invention, it is possible to efficiently improve the resolution of a stereoscopic image and to enlarge the viewing zone.

本発明の実施形態に係る画像表示システムの構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the image display system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像表示システムの光学配置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the optical arrangement | positioning of the image display system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像表示システムの構成要素間の位置関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the positional relationship between the components of the image display system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るプロジェクタユニットの一般化した配置例を示す図である。It is a figure which shows the example of a general arrangement | positioning of the projector unit which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像表示システムにより形成される輝点の配置パターンの例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of the arrangement pattern of the bright spot formed with the image display system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像表示システムにおけるプロジェクタユニットの配置例を示す正面図である。It is a front view which shows the example of arrangement | positioning of the projector unit in the image display system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像表示システムにおけるプロジェクタユニットの配置例を示す側面図である。It is a side view which shows the example of arrangement | positioning of the projector unit in the image display system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る画像表示システムによる視域の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the viewing zone by the image display system which concerns on embodiment of this invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る画像表示システム1の構成例を示すブロック図である。
画像表示システム1は、立体映像生成部10と、映像記録再生部11と、プロジェクタアレイ12と、光制御レンズ13と、レンズアレイ14と、を含んで構成される。プロジェクタアレイ12は、複数のプロジェクタユニットを含み、それらを所定の方向に配列して形成される。レンズアレイ14は、複数の要素レンズを含み、それらを共通の平面内に配列して形成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an image display system 1 according to the present embodiment.
The image display system 1 includes a stereoscopic video generation unit 10, a video recording / playback unit 11, a projector array 12, a light control lens 13, and a lens array 14. The projector array 12 includes a plurality of projector units and is formed by arranging them in a predetermined direction. The lens array 14 includes a plurality of element lenses and is formed by arranging them in a common plane.

立体映像生成部10は、立体映像を表す複数の要素画像を生成する。立体映像生成部10は、被写体の立体的形状を示す3次元データと、各プロジェクタユニットの位置とレンズアレイ14の特性に基づいて、各プロジェクタユニットについて視点が異なる共通の被写体を表す要素画像を生成する。レンズアレイ14の特性として、例えば、レンズピッチ、各要素レンズの位置、焦点距離など、輝点(後述)の位置を定めるための要件が含まれる。レンズピッチとは、互いに隣接する要素レンズの間隔である。輝点は、立体像を表す画素に相当する点であり、プロジェクタユニットおよび要素レンズの組毎に形成される。そこで、立体映像生成部10は、共通な被写体をプロジェクタユニット毎に異なる視点から観察される画像を、当該プロジェクタユニットに係る複数の輝点を用いて表される画像を要素画像として生成する。立体映像生成部10は、生成した要素画像を示す要素画像データを映像記録再生部11に出力する。   The stereoscopic video generation unit 10 generates a plurality of element images representing a stereoscopic video. The stereoscopic video generation unit 10 generates an element image representing a common subject having a different viewpoint for each projector unit based on the three-dimensional data indicating the stereoscopic shape of the subject, the position of each projector unit, and the characteristics of the lens array 14. To do. The characteristics of the lens array 14 include requirements for determining the position of a bright spot (described later), such as the lens pitch, the position of each element lens, and the focal length. The lens pitch is an interval between adjacent element lenses. A bright spot is a point corresponding to a pixel representing a stereoscopic image, and is formed for each set of projector unit and element lens. Therefore, the stereoscopic video generation unit 10 generates an image in which a common subject is observed from different viewpoints for each projector unit, and an image represented by using a plurality of bright spots related to the projector unit as an element image. The stereoscopic video generation unit 10 outputs element image data indicating the generated element image to the video recording / playback unit 11.

映像記録再生部11は、立体映像生成部10から入力されたプロジェクタユニット毎の要素画像データを記録する記憶媒体を含んで構成される。映像記録再生部11は、記憶媒体に記録された要素画像データまたは立体映像生成部10から入力された要素画像データを、それぞれ対応するプロジェクタユニットに出力する。   The video recording / playback unit 11 includes a storage medium that records element image data for each projector unit input from the stereoscopic video generation unit 10. The video recording / playback unit 11 outputs the element image data recorded in the storage medium or the element image data input from the stereoscopic video generation unit 10 to the corresponding projector unit.

プロジェクタアレイ12を構成するプロジェクタユニットは、それぞれ映像記録再生部11から入力される要素画像データが示す要素画像を表す光線を生成し、生成した光線を光制御レンズ13に投射する。以下、プロジェクタユニットが投射する光線を、投射光と呼ぶ。   The projector units constituting the projector array 12 generate light beams representing the element images indicated by the element image data input from the video recording / reproducing unit 11 and project the generated light beams onto the light control lens 13. Hereinafter, the light beam projected by the projector unit is referred to as projection light.

光制御レンズ13は、各プロジェクタユニットから入射する投射光の広がりを制御し、透過した投射光を平行光にする。光制御レンズ13から透過した投射光は、レンズアレイ14に投射される。レンズアレイ14を形成する各要素レンズから要素画像の投射光の一部をなす光線が透過する。透過した光線が表す要素画像の一部を要素レンズ間で統合してなる要素画像が、プロジェクタユニット間で互いに重なり合って観察されることによって、被写体の立体的形状を表すインテグラル立体像が視認される。なお、光制御レンズ13の形状が球面であると仮定すると、斜めに入射して透過する光線の平行度が、入射角が大きくなるほど低下することがある。そこで、プロジェクタユニットから光線が入射される入射角の範囲内において、透過する光線が平行光または平行光に十分に近似される光線が得られる形状であれば、光制御レンズ13の形状は、非球面形状であってもよい。光制御レンズ13は、例えば、フレネルレンズである。フレネルレンズが採用されることにより、大画面化しても厚くならずに済む。光制御レンズ13の大きさとして、画面の大きさと同等の大きさが要求されるためである。   The light control lens 13 controls the spread of the projection light incident from each projector unit, and makes the transmitted projection light parallel light. The projection light transmitted from the light control lens 13 is projected onto the lens array 14. Light rays that form part of the projection light of the element image are transmitted from each element lens forming the lens array 14. An integral 3D image representing the 3D shape of the subject can be visually recognized by observing the element images, which are part of the element image represented by the transmitted light beam, integrated between the element lenses so as to overlap each other. The Assuming that the shape of the light control lens 13 is a spherical surface, the parallelism of light rays incident and transmitted obliquely may decrease as the incident angle increases. Therefore, the shape of the light control lens 13 is not limited as long as the transmitted light beam has a shape that allows the transmitted light beam to be sufficiently close to the parallel light beam or the parallel light beam within the range of the incident angle where the light beam is incident from the projector unit. It may be spherical. The light control lens 13 is, for example, a Fresnel lens. By adopting a Fresnel lens, it is not necessary to increase the thickness even if the screen is enlarged. This is because the size of the light control lens 13 is required to be equal to the size of the screen.

(光学配置)
次に、本実施形態に係る画像表示システム1の光学配置の一例について説明する。
図2は、本実施形態に係る画像表示システム1の光学配置の一例を示す図である。
図2に示す例では、プロジェクタアレイ12は、N台のプロジェクタユニット12〜12を含んで構成される。Nは、2以上の整数である。また、図2において、立体映像生成部10と映像記録再生部11の図示が省略されている。
(Optical arrangement)
Next, an example of the optical arrangement of the image display system 1 according to the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an optical arrangement of the image display system 1 according to the present embodiment.
In the example illustrated in FIG. 2, the projector array 12 includes N projector units 12 1 to 12 N. N is an integer of 2 or more. Further, in FIG. 2, illustration of the stereoscopic video generation unit 10 and the video recording / playback unit 11 is omitted.

プロジェクタアレイ12は、光制御レンズ13からの光軸方向の距離が焦点距離Fと等しい距離に配置される。焦点距離Fは、光制御レンズ13の焦点距離である。つまり、プロジェクタユニット12〜12のそれぞれの光学中心と光制御レンズ13との距離が焦点距離と等しくなる位置にプロジェクタユニット12〜12が配置される。以下の説明では、プロジェクタユニット12〜12のそれぞれの光学中心が配置される平面を投射面と呼ぶ。投射面は、光制御レンズ13が配置される方向に平行である。この配置により、光制御レンズ13を透過するプロジェクタユニット12〜12のそれぞれからの投射光が平行光となる。光制御レンズ13と図2において破線、実線で表されるプロジェクタユニット12、12からの投射光は、光制御レンズ13を透過して平行光としてレンズアレイ14に投射される。 The projector array 12 is arranged such that the distance in the optical axis direction from the light control lens 13 is equal to the focal length F. The focal length F is the focal length of the light control lens 13. That is, the projector unit 12 1 to 12 projector distance becomes equal to the focal length position of the respective optical center and the light control lens 13 of N unit 12 1 to 12 N is arranged. In the following description, a plane on which the optical centers of the projector units 12 1 to 12 N are arranged is referred to as a projection surface. The projection surface is parallel to the direction in which the light control lens 13 is arranged. With this arrangement, the projection light from each of the projector units 12 1 to 12 N that passes through the light control lens 13 becomes parallel light. Projection light from the light control lens 13 and the projector units 12 1 and 12 2 represented by broken lines and solid lines in FIG. 2 passes through the light control lens 13 and is projected onto the lens array 14 as parallel light.

レンズアレイ14を構成する複数の要素レンズは、共通の平面内に互いに重なり合わないように配列される。以下の説明では、要素レンズが配列される平面を配列平面と呼ぶ。要素レンズの光軸の方向は、それぞれ配列平面に垂直な方向である。各要素レンズは、光制御レンズ13を透過した投射光の一部をなす光線を収束する凸レンズで構成される。他方、光制御レンズ13を透過した投射光のレンズアレイ14への入射角は、プロジェクタユニット12〜12の位置に応じて異なる。それぞれの投射光は平行光であるので、各要素レンズを透過した光線は、それぞれ異なる位置に収束し輝点を形成する。そのうち、光軸の方向に入射する光線は、各要素レンズの焦点に収束する。形成される輝点は、焦点が分布する平面上に分布する。以下の説明では、レンズアレイ14よりも投射光が透過する方向に焦点が分布する平面を前焦点面15と呼び、レンズアレイ14よりも光制御レンズ13に焦点が分布する平面を後焦点面17と呼ぶ。よって、レンズアレイ14の配列平面から前焦点面15、後焦点面17のそれぞれまでの距離は、各要素レンズの焦点距離と等しい。また、プロジェクタユニット12〜12のそれぞれからの投射光の焦点は、後焦点面17に合わせている。そのため、後焦点面17には、プロジェクタユニット12〜12のそれぞれからの要素画像が投射され、各要素レンズの主面には要素画像の一部が結像する。各要素レンズに結像する要素画像の一部は、プロジェクタユニット12〜12間で視差を制御可能な単位となり、要素画像を構成する画素に相当する。以下の説明では、この要素画像の一部を要素画像単位と呼ぶことがある。 The plurality of element lenses constituting the lens array 14 are arranged so as not to overlap each other in a common plane. In the following description, a plane on which element lenses are arranged is referred to as an arrangement plane. The direction of the optical axis of the element lens is a direction perpendicular to the arrangement plane. Each element lens is formed of a convex lens that converges a light beam that forms part of the projection light transmitted through the light control lens 13. On the other hand, the incident angle of the projection light transmitted through the light control lens 13 to the lens array 14 varies depending on the positions of the projector units 12 1 to 12 N. Since each projection light is parallel light, the light rays transmitted through each element lens converge at different positions to form a bright spot. Of these, the light rays incident in the direction of the optical axis converge at the focal point of each element lens. The bright spots that are formed are distributed on a plane on which the focal points are distributed. In the following description, the plane in which the focal point is distributed in the direction in which the projection light is transmitted through the lens array 14 is referred to as the front focal plane 15, and the plane in which the focal point is distributed in the light control lens 13 rather than the lens array 14 is the rear focal plane 17. Call it. Therefore, the distance from the arrangement plane of the lens array 14 to each of the front focal plane 15 and the rear focal plane 17 is equal to the focal length of each element lens. Further, the projection light from each of the projector units 12 1 to 12 N is focused on the rear focal plane 17. Therefore, element images from the projector units 12 1 to 12 N are projected onto the rear focal plane 17, and a part of the element image is formed on the main surface of each element lens. A part of the element image formed on each element lens is a unit capable of controlling the parallax between the projector units 12 1 to 12 N , and corresponds to a pixel constituting the element image. In the following description, a part of this element image may be called an element image unit.

図2に示す例では、破線、実線は、それぞれプロジェクタユニット12、12から投射された投射光を示す。プロジェクタユニット12からの投射光は、要素レンズの光軸に平行に入射するため○印で示す焦点に収束する。プロジェクタユニット12からの投射光は、その要素レンズの光軸よりも上方から平行に入射する。その要素レンズを透過した光線は、△印で示す輝点に収束する。輝点は、前焦点面15内に分布するが、焦点よりも下方に形成される。このように、各プロジェクタユニット12〜12からの投射光に基づく輝点は、要素レンズの焦点とは異なる位置に形成されうる。各輝点において収束した要素画素単位を表す光線が、視聴空間に放射され、要素レンズ間で要素画素単位を統合して形成される要素画素がプロジェクタユニット間で重畳して観察されることによって、立体像が視認される。上述したように、輝点は、立体像を形成する要素画像単位に対応する。従って、要素レンズの焦点よりも密に輝点を分布させ、かつ間隔を均等にすることにより、インテグラル立体像の解像度を向上させることができる。輝点の位置は、次に説明するように画像表示システム1の構成要素間の位置関係に依存する。 In the example illustrated in FIG. 2, the broken line and the solid line indicate the projection light projected from the projector units 12 1 and 12 2 , respectively. Projection light from the projector unit 12 2, converges on the focal indicated by ○ mark to incident parallel to the optical axis of the element lenses. Projection light from the projector unit 12 1 is parallel incident from above the optical axis of the element lens. The light beam that has passed through the element lens converges to the bright spot indicated by the Δ mark. The bright spots are distributed in the front focal plane 15, but are formed below the focal point. Thus, the bright spot based on the projection light from each projector unit 12 1 to 12 N can be formed at a position different from the focal point of the element lens. Rays representing element pixel units converged at each bright spot are radiated to the viewing space, and element pixels formed by integrating element pixel units between element lenses are observed by being superimposed between projector units, A stereoscopic image is visually recognized. As described above, the bright spot corresponds to an element image unit that forms a stereoscopic image. Therefore, the resolution of the integral stereoscopic image can be improved by distributing the bright spots more densely than the focal points of the element lenses and making the intervals uniform. The position of the bright spot depends on the positional relationship between the components of the image display system 1 as described below.

次に、本実施形態に係る画像表示システム1の構成要素間の位置関係について説明する。図3は、本実施形態に係る画像表示システム1の構成要素間の位置関係の一例を示す図である。図3に示す例では、画像表示システム1を構成するプロジェクタユニットの個数は3台である。3台のプロジェクタユニット12〜12は、x方向に一列に一定間隔にその順序で配置されている。ここで、x方向は、光制御レンズ13の光軸の方向とは直交する投射面上の垂直方向である。プロジェクタユニット12の光学中心は、光制御レンズ13の光軸上に配置される。プロジェクタユニット12、12の光学中心の位置は、それぞれプロジェクタユニット12の光学中心からx方向に距離Lだけ離れた位置である。光制御レンズ13までのプロジェクタユニット12〜12からの、光制御レンズ13の光軸方向の距離は、光制御レンズ13の焦点距離Fに相当する。そのため、プロジェクタユニット12から光制御レンズ13のへの投射角θは、式(1)で表されるように、焦点距離Fに対する距離Lの比の逆正接に相当する。 Next, the positional relationship between the components of the image display system 1 according to the present embodiment will be described. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a positional relationship between components of the image display system 1 according to the present embodiment. In the example shown in FIG. 3, the number of projector units constituting the image display system 1 is three. The three projector units 12 1 to 12 3 are arranged in that order at regular intervals in a line in the x direction. Here, the x direction is a vertical direction on the projection plane orthogonal to the direction of the optical axis of the light control lens 13. Optical center of the projector unit 12 2 is disposed on the optical axis of the light control lens 13. The positions of the optical centers of the projector units 12 1 and 12 3 are positions separated from the optical center of the projector unit 12 2 by a distance L in the x direction. The distance in the optical axis direction of the light control lens 13 from the projector units 12 1 to 12 3 to the light control lens 13 corresponds to the focal length F of the light control lens 13. Therefore, the projection angle θ from the projector units 12 1 to the light control lens 13 is given as the formula (1), corresponding to the arctangent of the ratio of the distance L with respect to the focal length F.

Figure 2018010055
Figure 2018010055

投射角θは、光制御レンズ13の主点HL1からプロジェクタユニット12の光学中心の方向と、光制御レンズ13の光軸AL1の方向となす角度である。プロジェクタユニット12からの投射光は、光制御レンズ13を通過して平行光となる。光制御レンズ13を透過した投射光も、レンズアレイ14に投射角θに相当する入射角で入射する。そして、レンズアレイ14の要素レンズは、その光軸から投射角θだけ離れた方向に入射した投射光の一部をなす光線を収束し、前焦点面15上に輝点が形成される。他方、プロジェクタユニット12からの投射光は、光制御レンズ13の光軸AL1の方向に透過し、その方向はレンズアレイ14の要素レンズの光軸の方向と同一である。従って、要素レンズを透過したプロジェクタユニット12からの投射光の一部をなす光線は、その要素レンズの焦点に収束し、輝点が形成される。図3では、プロジェクタユニット12、12、12のそれぞれの投射光に基づく輝点が、△印、○印、□印で表される。プロジェクタユニット12、12のそれぞれの投射光による輝点間の距離mは、式(2)で表されるように、距離Lに、光制御レンズ13の焦点距離Fに対する要素レンズの焦点距離fの比を乗じて得られる距離に相当する。 Projection angle θ is the direction of the optical center from the principal point H L1 of the projector unit 12 1 of the light control lens 13 is an angle formed between the direction of the optical axis A L1 of the light control lens 13. Projection light from the projector unit 12 1, the parallel light passes through the light control lens 13. The projection light transmitted through the light control lens 13 also enters the lens array 14 at an incident angle corresponding to the projection angle θ. Then, the element lens of the lens array 14 converges the light beam that forms part of the projection light incident in the direction away from the optical axis by the projection angle θ, and a bright spot is formed on the front focal plane 15. On the other hand, the projected light from the projector unit 12 2 is transmitted in the direction of the optical axis A L1 of the light control lens 13, that direction is the same as the direction of the optical axis of the element lenses of the lens array 14. Therefore, light rays which form a part of the projection light from the projector unit 12 2 which has passed through the element lens is converged at the focal point of the element lenses, bright spots are formed. In FIG. 3, the bright spots based on the projection lights of the projector units 12 1 , 12 2 , and 12 3 are represented by Δ marks, ◯ marks, and □ marks. The distance m between the luminescent spots by the projection light of each of the projector units 12 1 and 12 2 is the distance L and the focal length of the element lens with respect to the focal length F of the light control lens 13 as represented by the equation (2). It corresponds to the distance obtained by multiplying by the ratio of f.

Figure 2018010055
Figure 2018010055

輝点間の距離mを、レンズピッチpの2等分、すなわちm=p/2に設定するには、距離Lを、p・F/(2・f)と設定すればよい。レンズピッチpは、互いに隣接する要素レンズ間の距離である。プロジェクタユニット12、12のそれぞれの投射光に基づく輝点間の距離もmとなる。
また、レンズピッチp内で、プロジェクタユニット12〜12のそれぞれの投射光に基づく輝点を3等分、すなわち均等にm=p/3と設定する場合には、距離Lをp・F/(3・f)と設定すればよい。
In order to set the distance m between the bright spots to be equal to the lens pitch p, ie, m = p / 2, the distance L may be set to p · F / (2 · f). The lens pitch p is a distance between element lenses adjacent to each other. The distance between the bright spots based on the projection lights of the projector units 12 2 and 12 3 is also m.
Further, when the bright spots based on the projection lights of the projector units 12 1 to 12 3 are set to be equally divided into three, that is, m = p / 3 within the lens pitch p, the distance L is set to p · F. / (3 · f) may be set.

次に、x方向に2N+1台のプロジェクタユニット12−N〜12がその順序で配列されている場合に一般化する。次に説明する例では、Nは1以上の整数である。図4は、本実施形態に係るプロジェクタユニットの一般化した配置例を示す図である。図4に示す例において、プロジェクタユニット12の光学中心が光制御レンズ13の光軸上に配置されている。プロジェクタユニット12から光制御レンズ13への投射角θ+nは、式(3)で与えられる。 Next, it is generalized when 2N + 1 projector units 12 -N to 12 N are arranged in that order in the x direction. In the example described below, N is an integer of 1 or more. FIG. 4 is a diagram showing a generalized arrangement example of the projector unit according to the present embodiment. In the example shown in FIG. 4, the optical center of the projector unit 12 0 it is disposed on the optical axis of the light control lens 13. The projection angle θ + n from the projector unit 12 n to the light control lens 13 is given by Expression (3).

Figure 2018010055
Figure 2018010055

式(3)において、L+nは、光制御レンズ13からプロジェクタユニット12の光学中心へのx方向の距離を示す。このとき、要素レンズの焦点からプロジェクタユニット12の投射光に基づく輝点までの距離m+nは、式(4)で与えられる。 In Expression (3), L + n indicates the distance in the x direction from the light control lens 13 to the optical center of the projector unit 12 n . The distance m + n from the focal point of the element lenses to a bright spot based on the projection light of the projector unit 12 n is given by equation (4).

Figure 2018010055
Figure 2018010055

従って、プロジェクタユニット12の投射光に基づく輝点とそれに隣接するプロジェクタユニット12n−1の投射光に基づく輝点の間の輝点間隔Δsは、式(5)で与えられる。 Therefore, the bright spot interval Δs between the bright spot based on the projection light of the projector unit 12 n and the bright spot based on the projection light of the projector unit 12 n−1 adjacent to the bright spot is given by Expression (5).

Figure 2018010055
Figure 2018010055

式(5)において、ΔLは、プロジェクタユニット12の光学中心とプロジェクタユニット12n−1の光学中心の間の距離を示す。式(5)は、輝点間隔Δsが、プロジェクタユニット間の間隔ΔLの光制御レンズ13の焦点距離Fに対する要素レンズの焦点距離dの比を乗じて得られることを示す。
従って、レンズピッチpのM等分の位置、即ち、Δs=p/Mとなる位置に輝点を形成するには、M+1台またはM台のプロジェクタユニットを間隔ΔLで均等に配列すればよい。Mは、2以上の整数である。このとき、間隔ΔLは、式(6)で与えられるように、レンズピッチpに、要素レンズの焦点距離fに対する光制御レンズ13の焦点距離Fの比F/fを乗じて得られる距離p・F/fをM等分した値となる。
In the formula (5), [Delta] L indicates the distance between the optical center and the projector unit 12 n-1 of the optical center of the projector unit 12 n. Equation (5) indicates that the bright spot interval Δs is obtained by multiplying the ratio of the focal length d of the element lens to the focal length F of the light control lens 13 of the interval ΔL between the projector units.
Therefore, in order to form a bright spot at a position where the lens pitch p is equally divided into M, that is, a position where Δs = p / M, M + 1 or M projector units may be evenly arranged at an interval ΔL. M is an integer of 2 or more. At this time, the distance ΔL is obtained by multiplying the lens pitch p by the ratio F / f of the focal length F of the light control lens 13 to the focal length f of the element lens, as given by Expression (6). This is a value obtained by dividing F / f into M equal parts.

Figure 2018010055
Figure 2018010055

以上、図2〜図4に示す例では、x方向にプロジェクタユニットが配列される場合に形成される輝点を例にしたが、これには限られない。プロジェクタユニットがy方向に配列される場合、x−y平面内に2次元的に分散配置される場合についても、同様にプロジェクタユニット間の間隔と、輝点間の間隔との関係を導くことができる。ここで、x−y平面は、上述した投射面を示す。y方向は、x−y平面において、x方向に直交する方向、即ち、水平方向である。   As described above, in the examples illustrated in FIGS. 2 to 4, the bright spots formed when the projector units are arranged in the x direction are exemplified, but the present invention is not limited thereto. When the projector units are arranged in the y direction, the relationship between the spacing between the projector units and the spacing between the bright spots can be similarly derived when the projector units are two-dimensionally distributed in the xy plane. it can. Here, the xy plane indicates the projection plane described above. The y direction is a direction orthogonal to the x direction in the xy plane, that is, a horizontal direction.

(輝点の配置パターンの例)
次に、前焦点面15内に等間隔に形成される輝点の配置パターンの例について説明する。図5(a)に示す例では、輝点の配置パターンは正方配列である。つまり、輝点は、正方格子の各格子点上にx、y方向それぞれに等間隔に配列されている。破線で示す正方形の領域は、その中心が各1個の要素レンズの焦点fとなる領域である。正方形は、周期的に繰り返して形成される正方格子の単位図形に相当する。各領域は、それぞれの要素レンズに対応する。1つの領域には、4個の輝点が含まれる。図5(a)において、a、b、c、dは、それぞれプロジェクタユニットの投射光に基づく輝点を示す。x方向の輝点間隔Δxは、x方向のレンズピッチpの1/2に相当する。y方向の輝点間隔Δyは、y方向のレンズピッチpの1/2に相当する。なお、図5(a)に示す例では、x方向の輝点間隔Δxは、y方向の輝点間隔Δyと等しい。
(Example of bright spot arrangement pattern)
Next, an example of the arrangement pattern of bright spots formed at equal intervals in the front focal plane 15 will be described. In the example shown in FIG. 5A, the arrangement pattern of the bright spots is a square arrangement. That is, the bright spots are arranged at equal intervals in the x and y directions on each square lattice point. Square area indicated by a broken line is a region where the center is the focal point f 0 of each one element lens. A square corresponds to a unit figure of a square lattice formed periodically and repeatedly. Each region corresponds to a respective element lens. One region includes four bright spots. In FIG. 5A, a, b, c, and d respectively indicate bright spots based on the projection light of the projector unit. bright point interval Δx in the x direction corresponds to half the x-direction of the lens pitch p x. bright point interval Δy in the y direction corresponds to 1/2 of the lens pitch p y in the y direction. In the example shown in FIG. 5A, the bright spot interval Δx in the x direction is equal to the bright spot interval Δy in the y direction.

図5(b)に示す例では、輝点の配置パターンはデルタ配列である。デルタ配列は、行間隔が各行内の輝点間隔の半分であって、隣接する行間における輝点の位置のずれが各行内の輝点間隔の半分となる配列である。x方向、y方向の輝点間隔は、それぞれ2Δx’、2Δy’である。また、Δx’はΔy’と等しい。x−y平面内において、x方向から左回りに45度傾いた方向の輝点間隔は、√2Δx’である。以下の説明では、この45度傾いた方向を、交差方向と呼ぶ。各要素レンズに対応する正方形の領域には、13個の輝点が含まれる。図5(b)において、a’〜m’は、それぞれプロジェクタユニットの投射光に基づく輝点を示す。輝点g’は、要素レンズの焦点f’の位置に形成される。x方向の輝点間隔2Δx’は、x方向のレンズピッチpの1/2に相当する。y方向の輝点間隔2Δy’は、y方向のレンズピッチpの1/2に相当する。また、交差方向の輝点間隔√2Δx’は、レンズピッチpの1/2√2に相当する。 In the example shown in FIG. 5B, the arrangement pattern of the bright spots is a delta arrangement. The delta arrangement is an arrangement in which the line interval is half of the bright spot interval in each row, and the shift of the bright spot position between adjacent rows is half of the bright spot interval in each row. The bright spot intervals in the x and y directions are 2Δx ′ and 2Δy ′, respectively. Δx ′ is equal to Δy ′. In the xy plane, the bright spot interval in the direction inclined 45 degrees counterclockwise from the x direction is √2Δx ′. In the following description, the direction inclined 45 degrees is referred to as a crossing direction. A square area corresponding to each element lens includes 13 bright spots. In FIG.5 (b), a'-m 'shows the bright spot based on the projection light of a projector unit, respectively. The bright spot g ′ is formed at the position of the focal point f 0 ′ of the element lens. x-direction of the bright point interval 2Derutax 'corresponds to half the x-direction of the lens pitch p x. y-direction of the bright point interval 2Derutawai 'corresponds to 1/2 of the lens pitch p y in the y direction. Moreover, the bright point interval √2Δx cross direction 'is equivalent to 1 / 2√2 lens pitch p x.

(プロジェクタユニットの配置例)
次に、プロジェクタユニットの配置例について説明する。
図6(a)は、プロジェクタユニット12〜12の配置例を示す。プロジェクタユニット12〜12の光学中心の位置は、投射面上の単位図形に相当する正方形の各頂点に配置される。輝点a〜dのx−y平面内の配列方向は、それぞれ対応するプロジェクタユニット12〜12のx−y平面内の配列方向と逆方向である。より具体的には、プロジェクタユニット12〜12は、下方から上方、右方から左方の順に配列されているのに対し、輝点a〜dは、上方から下方、左方から右方の順に配列されている。輝点a〜dの中心点Fは、要素レンズの焦点fに対応する点である。また、x、y方向に隣接するプロジェクタユニット間の間隔ΔL、ΔLは、それぞれΔx・F/f、Δy・F/fである。レンズピッチp、pを用いて表すと、間隔ΔL、ΔLは、それぞれp・F/(2・f)、p・F/(2・f)となる。従って、中心点Fを中心とするx方向の幅がp・F/f、y方向の幅がp・F/fとなる正方形の領域内にプロジェクタユニット12〜12が配置されることで、クロストークが回避される。
(Projector unit layout example)
Next, an arrangement example of the projector unit will be described.
6 (a) shows an example of the arrangement of the projector unit 12 a to 12 d. The position of the optical center of the projector units 12 a to 12 d is arranged at each vertex of a square corresponding to the unit graphic on the projection surface. The arrangement direction of the bright spots a to d in the xy plane is opposite to the arrangement direction of the corresponding projector units 12 a to 12 d in the xy plane. More specifically, the projector units 12 a to 12 d are arranged in the order from the bottom to the top and from the right to the left, whereas the bright spots a to d are from the top to the bottom and from the left to the right. It is arranged in the order. The center point F 0 of the bright spots a to d is a point corresponding to the focal point f 0 of the element lens. Further, the intervals ΔL x and ΔL y between projector units adjacent in the x and y directions are Δx · F / f and Δy · F / f, respectively. When expressed using the lens pitches p x and p y , the intervals ΔL x and ΔL y are p x · F / (2 · f) and p y · F / (2 · f), respectively. Therefore, the width in the x direction around the center point F 0 is p x · F / f, in the region of the square width in the y direction is p y · F / f projector unit 12 a to 12 d are disposed By doing so, crosstalk is avoided.

図6(b)は、プロジェクタユニット12a’〜12m’の配置例を示す。投射面上に配置されるプロジェクタユニット12a’〜12m’の光学中心の位置は、図5(b)に示す輝点a’〜m’にそれぞれ対応する。従って、プロジェクタユニット12a’〜12m’の配列も、デルタ配列となる。また、プロジェクタユニット12a’〜12m’の配列方向は、輝点a’〜m’の配列方向とは、逆方向である。プロジェクタユニット12g’の光学中心の位置は、プロジェクタユニット12a’〜12m’の中心点F’に相当する。そして、プロジェクタユニット12g’からの投射光の輝点g’が要素レンズの焦点f’に位置する。2つのプロジェクタユニットの光学中心間のx方向の間隔、例えば、プロジェクタユニット12j’、12l’間の間隔ΔL’は、Δx’・F/fである。また、2つのプロジェクタユニットの光学中心間のy方向の間隔、例えば、プロジェクタユニット12h’、12j’間の間隔ΔL’は、Δy’・F/fである。また、2つのプロジェクタユニットの光学中心間の間隔ΔLx−y’は、√2Δx’・F/fである。レンズピッチp、pを用いて表すと、間隔ΔL、ΔL、ΔLx−yは、それぞれp・F/(4・f)、p・F/(4・f)、p・F/(2√2・f)となる。つまり、図6(b)に示すプロジェクタユニットの配置パターンは、一方の正方配列が他方の正方配列から交差方向に√2ΔL’だけずれてなり、それぞれの正方配列のx、y方向の間隔が2ΔL’、2ΔL’となる。この例においても、中心点F’を中心とするx方向の幅がp・F/f、y方向の幅がp・F/fとなる正方形の領域内にプロジェクタユニット12a’〜12m’が配置されることで、クロストークが回避される。 FIG. 6B shows an arrangement example of the projector units 12 a ′ to 12 m ′ . The positions of the optical centers of the projector units 12 a ′ to 12 m ′ arranged on the projection surface respectively correspond to the bright spots a ′ to m ′ shown in FIG. Therefore, the arrangement of the projector units 12 a ′ to 12 m ′ is also a delta arrangement. Further, the arrangement direction of the projector units 12 a ′ to 12 m ′ is opposite to the arrangement direction of the bright spots a ′ to m ′ . The position of the optical center of the projector unit 12 g ′ corresponds to the center point F 0 ′ of the projector units 12 a ′ to 12 m ′ . The bright spot g ′ of the projection light from the projector unit 12 g ′ is located at the focal point f 0 ′ of the element lens. A distance in the x direction between the optical centers of the two projector units, for example, a distance ΔL x ′ between the projector units 12 j ′ and 12 l ′ is Δx ′ · F / f. Further, a distance in the y direction between the optical centers of the two projector units, for example, a distance ΔL y ′ between the projector units 12 h ′ and 12 j ′ is Δy ′ · F / f. The distance ΔL xy ′ between the optical centers of the two projector units is √2Δx ′ · F / f. Lens pitch p x, expressed using p y, distance ΔL x, ΔL y, ΔL x -y is, p x · F / (4 · f) , respectively, p y · F / (4 · f), p x · F / (2√2 · f). That is, in the arrangement pattern of the projector unit shown in FIG. 6B, one square arrangement is shifted from the other square arrangement by √2ΔL x ′ in the crossing direction, and the intervals in the x and y directions of the square arrangements are different. 2ΔL x ′, 2ΔL y ′. In this example, the center point F 0 'width x direction around the p x · F / f, y direction width p y · F / f become projector unit 12 in a square in the area a' ~ By arranging 12 m ′ , crosstalk is avoided.

なお、図5(b)に示す例では、輝点a’、c’、k’、m’は、他の3つの要素レンズに対応する領域の頂点でもある。そのため、プロジェクタユニット12a’、12c’、12k’、12m’のうち、いずれか3台までは省略されてもよい。また、輝点b’、l’は、それぞれ注目する要素レンズに対して上方、下方に隣接する要素レンズに対応する領域の辺上にある。そのため、プロジェクタユニット12b’、12l’のいずれかが省略されてもよい。また、輝点f’、h’は、それぞれ注目する要素レンズに対して左方、右方に隣接する要素レンズに対応する領域の辺上にある。そのため、12f’、12h’のいずれかが省略されてもよい。例えば、プロジェクタユニット12a’〜12m’のうち、プロジェクタユニット12c’、12h’、12k’、12l’、12m’が省略されてもよい。 In the example shown in FIG. 5B, the bright points a ′, c ′, k ′, and m ′ are also vertices of the regions corresponding to the other three element lenses. Therefore, any three projector units 12 a ′ , 12 c ′ , 12 k ′ , and 12 m ′ may be omitted. Further, the bright spots b ′ and l ′ are on the sides of the region corresponding to the element lens adjacent above and below the element lens of interest. Therefore, any one of the projector units 12 b ′ and 12 l ′ may be omitted. Further, the bright spots f ′ and h ′ are on the sides of the region corresponding to the element lens adjacent to the left and the right, respectively, with respect to the element lens of interest. Therefore, either 12 f ′ or 12 h ′ may be omitted. For example, among the projector units 12 a ′ to 12 m ′ , the projector units 12 c ′ , 12 h ′ , 12 k ′ , 12 l ′ , and 12 m ′ may be omitted.

上述したように、各プロジェクタユニットからの投射される要素画像が、後焦点面17内に結像されることが望ましい。例えば、図7(a)に示すようにレンズアレイ14を構成する要素レンズの光軸AL2に対して交差する方向にプロジェクタユニット12の投射光軸AP1を傾けて配置する場合を仮定する。プロジェクタユニット12が投射する要素画像が結像する結像面17’は、光軸AP1に対して直交するので、後焦点面17に対して傾倒する。そのため、後焦点面17に要素画像の全体が結像しない。 As described above, it is desirable that the element image projected from each projector unit is formed in the rear focal plane 17. For example, assume a case of arranging tilting the projector unit 12 x projection optical axis A P1 of the direction crossing the optical axis A L2 of element lenses constituting the lens array 14 as shown in FIG. 7 (a) . The imaging plane 17 ′ on which the element image projected by the projector unit 12 x forms an image is orthogonal to the optical axis AP 1 , and therefore tilts with respect to the rear focal plane 17. Therefore, the entire element image is not formed on the rear focal plane 17.

そこで、本実施形態では、図7(b)に示すように、プロジェクタユニット12の投射光軸AP1を、レンズアレイ14を構成する要素レンズの光軸AL2に平行に配置する。つまり、投射光軸AP1の方向を、光制御レンズ13の光軸AL1の方向とも平行に設置する。そして、プロジェクタユニット12において映像表示素子18の中心点を、光軸AP1よりも上方に所定の距離だけシフトして配置させておく。これにより、映像表示素子18からの投射光が光軸AL2に交差する方向に光制御レンズ13を介して投射されても、要素画像を後焦点面17に結像させることができる。なお、図7(b)に示す例では、映像表示素子18の光軸AP1からの変位d(シフト量)を、プロジェクタユニット12の投射レンズ19の焦点距離fに対する比d/fが、投射光の光軸AL2に対する投射角θの正接tanθとなるように設定しておけばよい。 Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 7 (b), the projection optical axis A P1 of the projector unit 12 x, is arranged parallel to the optical axis A L2 of element lenses constituting the lens array 14. In other words, the direction of the projection optical axis A P1, with the direction of the optical axis A L1 of the light control lens 13 is installed in parallel. Then, in the projector unit 12 x , the center point of the video display element 18 x is shifted from the optical axis AP1 by a predetermined distance and arranged. Thereby, even if the projection light from the image display element 18 x is projected through the light control lens 13 in the direction intersecting the optical axis AL2 , the element image can be formed on the rear focal plane 17. In the example shown in FIG. 7B, the displacement d (shift amount) of the image display element 18 x from the optical axis AP 1 is set to a ratio d / of the focal length f p of the projection lens 19 x of the projector unit 12 x. f p is, may be set so that the tangent tanθ projection angle θ with respect to the optical axis a L2 of the projected light.

画像表示システム1を構成する複数のプロジェクタユニット間において、解像度、輝度範囲、色域などの表示特性が共通していてもよい。これにより、各プロジェクタユニットからの投射光に基づく要素画像を重畳して視認される立体像の品質の視点による変化が少なくなる。立体像の品質の要素には、輝度、色、奥行再現性能などが含まれる。なお、複数のプロジェクタユニット間において、表示特性は必ずしも共通でなくてもよい。例えば、プロジェクタユニット間において解像度が異なっていてもよい。投射光の光軸AL2に対する投射角θが0に近くなるように配置されるプロジェクタユニットほど解像度が高いプロジェクタユニットが用いられ、投射角θが大きくなるように配置されるプロジェクタユニットほど解像度が低いプロジェクタユニットが用いられてもよい。投射角θが0に近くなることは、対応する輝点の位置が要素レンズの焦点に近くなること(図5参照)、つまり、プロジェクタユニットの光学中心の位置が焦点に対応する単位図形の中心点に近接すること(図6参照)を意味する。その場合には、レンズアレイ14の正面に近い視域について立体像の解像度が高くなる。正面から離れた周辺視域ほど、解像度の低下が許容されるので主観品質が維持される。従って、視域を拡大するために解像度が低いプロジェクタユニットを追加することで、コストの増加が抑制される。 Display characteristics such as resolution, luminance range, and color gamut may be common among a plurality of projector units constituting the image display system 1. Thereby, the change by the viewpoint of the quality of the stereo image visually recognized by superimposing the element image based on the projection light from each projector unit decreases. Elements of stereoscopic image quality include brightness, color, depth reproduction performance, and the like. Note that the display characteristics are not necessarily common among the plurality of projector units. For example, the resolution may be different between projector units. A projector unit having a higher resolution is used for a projector unit arranged so that the projection angle θ of the projection light with respect to the optical axis A L2 is close to 0, and a resolution is lower for a projector unit arranged to have a larger projection angle θ. A projector unit may be used. When the projection angle θ is close to 0, the position of the corresponding bright spot is close to the focal point of the element lens (see FIG. 5), that is, the position of the optical center of the projector unit is the center of the unit figure corresponding to the focal point. This means that the point is close (see FIG. 6). In that case, the resolution of the stereoscopic image becomes high in the viewing zone close to the front surface of the lens array 14. As the peripheral viewing zone is farther from the front, a reduction in resolution is allowed and subjective quality is maintained. Therefore, an increase in cost can be suppressed by adding a projector unit having a low resolution in order to enlarge the viewing zone.

(視域)
次に、図3に例示される画像表示システム1を例にして、視認される立体像の視域について説明する。図8は、視域の一例を示す図である。プロジェクタユニット12〜12のそれぞれからの投射光は、レンズアレイ14を構成する要素レンズにより収束され、前焦点面15内に輝点l、l、lが形成される。輝点lは、その要素レンズの焦点に相当する。視聴者は、輝点l、l、lからそれぞれ放射される光線が表す像を視認する。θは、プロジェクタユニット12からの投射光に基づく像が視認される視域1の視域角を示す。視域角θは、輝点lに対向する要素レンズの見込み角、つまり、輝点lから端点eの方向と、輝点lから端点eとのなす角度に相当する。従って、視域角θは、2・arctan(p/(2・f))となる。θは、プロジェクタユニット12、12のそれぞれからの投射光に基づく像が視認される視域2の視域角を示す。視域角θは、輝点lから端点eの方向と、輝点lから端点eの方向とのなす角度に相当する。端点eは、輝点lに対向する要素レンズに対して、輝点lから輝点lの方向に隣接する要素レンズの端点である。端点eは、輝点lに対向する要素レンズに対して、輝点lから輝点lの方向に隣接する要素レンズの端点である。従って、視域角θは、2・arctan(p/f)と、視域角θよりも大きい。網掛けで塗りつぶされた領域は、領域1、2が重なり合う領域3である。領域3は、3つの輝点l、l、lの全てから放射される投射光に基づく像が観察され領域である。言い換えれば、レンズアレイ14の正面となる領域3から解像度が高い立体像が観察される。
(Viewing zone)
Next, the viewing area of the stereoscopic image to be viewed will be described using the image display system 1 illustrated in FIG. 3 as an example. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the viewing zone. Projection light from each of the projector units 12 1 to 12 3 is converged by the element lenses constituting the lens array 14, and bright spots l 1 , l 2 , and l 3 are formed in the front focal plane 15. Bright spots l 2 corresponds to the focal point of the element lens. The viewer visually recognizes the images represented by the light rays emitted from the bright spots l 1 , l 2 , and l 3 . theta 1 shows the viewing angle of the viewing area 1 image is viewed based on the projection light from the projector unit 12 2. The viewing zone angle θ 1 corresponds to the prospective angle of the element lens facing the bright spot l 2 , that is, the angle formed by the direction from the bright spot l 2 to the end point e 2 and from the bright spot l 2 to the end point e 3 . Accordingly, the viewing zone angle θ 1 is 2 · arctan (p / (2 · f)). θ 2 represents the viewing zone angle of the viewing zone 2 where an image based on the projection light from each of the projector units 12 1 and 12 3 is visually recognized. The viewing zone angle θ 2 corresponds to an angle formed by the direction from the bright spot l 1 to the end point e 1 and the direction from the bright spot l 3 to the end point e 4 . Endpoint e 1, to the element lenses facing the bright spots l 1, is the end point of the element lenses adjacent the bright spots l 2 in the direction of the bright points l 1. End point e 4, to the element lenses facing the bright spots l 3, an end point of the element lenses adjacent the bright spots l 2 in the direction of the bright spots l 3. Accordingly, the viewing zone angle θ 2 is 2 · arctan (p / f), which is larger than the viewing zone angle θ 1 . The area filled with shading is the area 3 where the areas 1 and 2 overlap. The region 3 is a region where an image based on the projection light emitted from all of the three bright spots l 1 , l 2 and l 3 is observed. In other words, a high-resolution stereoscopic image is observed from the region 3 that is the front surface of the lens array 14.

また、視域2は、視域1よりも広いため、視域1を含まない斜め方向の領域が存在する。この斜め方向の領域では、2つの輝点l、lから放射される投射光の視点の異なる像を重畳して観察されるので立体像が視認される。つまり、領域3で視認される立体像よりも解像度が低下するが、立体像が視認される領域が領域2に拡張されることを示す。言い換えれば、正面からの観察によれば、解像度が高い立体像が視認され、解像度が低下する代わりに立体像が観察される周辺領域が追加される。このことは、解像度の向上と視域の拡大を両立するとともに、運動視差による解像度の変化をもって立体感が強調されることを示す。このことによっても、効果的な立体像の提示が実現される。 In addition, since the viewing zone 2 is wider than the viewing zone 1, there is a diagonal region that does not include the viewing zone 1. In this oblique region, a stereoscopic image is visually recognized because images with different viewpoints of the projection light emitted from the two bright spots l 1 and l 3 are observed in a superimposed manner. That is, the resolution is lower than that of the stereoscopic image visually recognized in the area 3, but the area where the stereoscopic image is visually recognized is expanded to the area 2. In other words, according to the observation from the front, a stereoscopic image with a high resolution is visually recognized, and a peripheral region where the stereoscopic image is observed is added instead of a decrease in resolution. This indicates that the improvement of the resolution and the expansion of the viewing zone are compatible, and the stereoscopic effect is enhanced by the change in resolution due to motion parallax. This also realizes effective stereoscopic image presentation.

以上に説明したように、本実施形態に係る画像表示システム1は、投射面上に要素画像をそれぞれ投射する複数のプロジェクタユニットと、投射面と平行に配置され、複数のプロジェクタユニットから入射する投射光を収束する光制御レンズ13を備える。画像表示システム1は、光制御レンズ13から入射する投射光を収束する複数の要素レンズをそれぞれの光軸に垂直な面に配列してなるレンズアレイ14を備える。そして、投射面と光制御レンズ13との距離は、光制御レンズ13の焦点距離Fと等しい。   As described above, the image display system 1 according to the present embodiment includes a plurality of projector units that project element images on the projection surface, and a projection that is arranged in parallel to the projection surface and is incident from the plurality of projector units. A light control lens 13 for converging light is provided. The image display system 1 includes a lens array 14 in which a plurality of element lenses that converge the projection light incident from the light control lens 13 are arranged on a plane perpendicular to each optical axis. The distance between the projection surface and the light control lens 13 is equal to the focal length F of the light control lens 13.

この構成によれば、複数のプロジェクタユニット、例えば、プロジェクタユニット12〜12から光制御レンズ13を透過する投射光は平行光となって要素レンズに入射する。各要素レンズの焦点が分布する前焦点面15には、要素レンズを透過した複数のプロジェクタユニットからの投射光の一部をなす光線がそれぞれ収束して輝点が形成される。各輝点からの投射光は、互いに重畳して放射される。複数のプロジェクタユニットが用いられることで、立体像を形成する要素画像の画素として作用する輝点が、要素レンズの焦点よりも空間的に密に形成される。そのため、プロジェクタユニットの投射素子や要素レンズの径を微細にすることなく、効率的に立体像の解像度が向上する。例えば、非特許文献2に記載の方式では、レンズアレイに投射される投射光は平行光ではないため、立体像が観察される視域が必ずしも所望の方向や角度に形成されない。これに対して、本実施形態に係る画像表示システム1では、プロジェクタユニットの位置に応じて輝点の位置が定まる。そのため、輝点の配置に基づいて立体像が観察される視域が所望の方向や角度に形成される。そこで、表示装置の仕様に適した要素画像をプロジェクタユニット毎にあらかじめ作成しておき、作成した要素画像を対応するプロジェクタユニットから投射することにより立体像を再生することができる。 According to this arrangement, a plurality of projector units, e.g., projection light transmitted through the light control lens 13 from the projector unit 12 1 to 12 N is incident on the element lenses as parallel light. On the front focal plane 15 where the focus of each element lens is distributed, the light rays forming part of the projection light from the plurality of projector units that have passed through the element lens are converged to form a bright spot. Projection light from each bright spot is emitted in a superimposed manner. By using a plurality of projector units, bright spots that act as pixels of an element image that forms a three-dimensional image are formed spatially denser than the focal point of the element lens. Therefore, the resolution of the stereoscopic image is efficiently improved without reducing the diameter of the projection element and element lens of the projector unit. For example, in the method described in Non-Patent Document 2, since the projection light projected on the lens array is not parallel light, the viewing zone where the stereoscopic image is observed is not necessarily formed in a desired direction or angle. On the other hand, in the image display system 1 according to the present embodiment, the position of the bright spot is determined according to the position of the projector unit. Therefore, a viewing zone in which a stereoscopic image is observed based on the arrangement of bright spots is formed in a desired direction and angle. Therefore, a three-dimensional image can be reproduced by creating an element image suitable for the specifications of the display device in advance for each projector unit and projecting the created element image from the corresponding projector unit.

また、本実施形態に係る画像表示システム1において、複数のプロジェクタユニットは、投射面上の少なくとも一方向、例えば、x方向に、一定の間隔で配置される。または、複数のプロジェクタユニットは、投射面上の一方向とその一方向に交差する方向、例えば、x方向と、x方向に45度に交差する方向に、方向毎に一定の間隔で配置される。その間隔は、方向毎のプロジェクタユニットの間隔に、要素レンズの焦点距離fに対する光制御レンズの焦点距離Fの比を乗じて得られる距離の1/Nである。但し、Nは、2以上の整数である。
この構成によれば、レンズアレイ14からの投射光が進行する方向の距離が焦点距離fである前焦点面15において、プロジェクタユニットが配置される方向の各等分点に輝点が形成される。複数の投射部で形成された輝点位置が均等になるため、立体像の解像度が向上するとともに、複数の投射部で異なる投射方向から投射し、輝点を形成するため立体像が観察される視域を拡大することができる。例えば非特許文献2に記載の方式では、レンズアレイに投射される投射光は平行光ではないため、インテグラル立体像が観察される視域が必ずしも所望の方向や角度に形成されない。これに対して、本実施形態に係る画像表示システム1では、立体像の解像度の向上と立体像が視認される視域の拡大とを両立することができる。
In the image display system 1 according to the present embodiment, the plurality of projector units are arranged at regular intervals in at least one direction on the projection surface, for example, the x direction. Alternatively, the plurality of projector units are arranged at regular intervals for each direction in one direction on the projection surface and a direction intersecting the one direction, for example, the x direction and the direction intersecting the x direction at 45 degrees. . The interval is 1 / N of the distance obtained by multiplying the interval of the projector unit in each direction by the ratio of the focal length F of the light control lens to the focal length f of the element lens. However, N is an integer of 2 or more.
According to this configuration, a bright spot is formed at each equally divided point in the direction in which the projector unit is arranged on the front focal plane 15 where the distance in the direction in which the projection light from the lens array 14 travels is the focal length f. . Since the bright spot positions formed by the plurality of projection units are uniform, the resolution of the stereoscopic image is improved, and the projection is performed from different projection directions by the multiple projection units, and the stereoscopic image is observed to form the bright spot. The viewing area can be enlarged. For example, in the method described in Non-Patent Document 2, since the projection light projected on the lens array is not parallel light, the viewing zone where the integral stereoscopic image is observed is not necessarily formed in a desired direction or angle. On the other hand, in the image display system 1 according to the present embodiment, it is possible to improve both the resolution of the stereoscopic image and the expansion of the viewing area where the stereoscopic image is visually recognized.

また、本実施形態に係る画像表示システム1において、複数のプロジェクタユニットの光軸方向は、それぞれ複数の要素レンズの光軸方向に平行である。
この構成によれば、各プロジェクタユニットからの要素画像を表す投射光は、各要素レンズの光軸方向に入射する。そのため、レンズアレイ14から投射光が受光される方向の距離が焦点距離fである後焦点面17において、各プロジェクタユニットからの要素画像の全体が偏らずに結像する。各輝点から放射される各プロジェクタユニットから到来する光線を統合して得られる要素画像の全体が互いに重畳して観察されるので、確実に立体像が視認される。例えば、非特許文献2に記載の方式では、複数のプロジェクタは、レンズアレイの表面に対してそれぞれ異なる角度で傾斜して配置されるので、多方向から投射光が投射される。そのため、レンズアレイから各要素レンズの焦点距離だけ離れた平面に各投射画像の焦点が結像されないことがある。従って、投射される投射光の一部が、対応する要素レンズに隣接する隣接レンズに投射されるクロストークが発生し、不要な立体像が形成されることがある。これに対し、本実施形態に係る画像表示システム1によれば、要素画像間におけるクロストークが回避されるので、不要な立体像の形成を防止することができる。
In the image display system 1 according to the present embodiment, the optical axis directions of the plurality of projector units are parallel to the optical axis directions of the plurality of element lenses, respectively.
According to this configuration, the projection light representing the element image from each projector unit enters the optical axis direction of each element lens. Therefore, the entire element image from each projector unit is imaged without deviation on the rear focal plane 17 where the distance in the direction in which the projection light is received from the lens array 14 is the focal length f. Since the whole of the element images obtained by integrating the light rays coming from the projector units radiated from the bright spots are superposed on each other, the stereoscopic image is surely visually recognized. For example, in the method described in Non-Patent Document 2, since the plurality of projectors are arranged at different angles with respect to the surface of the lens array, projection light is projected from multiple directions. For this reason, the focus of each projection image may not be formed on a plane separated from the lens array by the focal length of each element lens. Therefore, a crosstalk in which a part of the projected light to be projected is projected onto an adjacent lens adjacent to the corresponding element lens may occur, and an unnecessary stereoscopic image may be formed. On the other hand, according to the image display system 1 according to the present embodiment, since crosstalk between element images is avoided, formation of an unnecessary stereoscopic image can be prevented.

また、本実施形態に係る画像表示システム1は、画像取得部として、例えば、立体映像生成部10を備える。立体映像生成部10は、複数の投射部から入射する投射光が複数の要素レンズを通過して形成される輝点の位置に基づいて、複数の投射部に共通の被写体をそれぞれ異なる視点から観察される画像を要素画像として生成する。
この構成によれば、各視点から観察される共通の被写体を表す要素画像を、形成される輝点を画素として生成することができる。各輝点の位置は、投射部、光制御レンズ、ならびに要素レンズの位置、および、光制御レンズならびに要素レンズの焦点距離に基づいて一意に定まる。例えば、非特許文献2に記載の方式では、輝点の位置が不均一であるため、実際の表示装置の表示特性を予め実測しておき、その特性に応じて要素画像を生成する必要があった。これに対し、本実施形態に係る画像表示システム1では、表示特性を予め実測することなく各投射部に投射させる要素画像を容易に制作することができる。そのため、立体像を表示する画像表示システム1の実用性が向上する。
In addition, the image display system 1 according to the present embodiment includes, for example, a stereoscopic video generation unit 10 as an image acquisition unit. The stereoscopic image generation unit 10 observes a subject common to the plurality of projection units from different viewpoints based on the positions of bright spots formed by the projection light incident from the plurality of projection units passing through the plurality of element lenses. The generated image is generated as an element image.
According to this configuration, it is possible to generate an element image representing a common subject observed from each viewpoint using the formed bright spot as a pixel. The position of each bright spot is uniquely determined based on the positions of the projection unit, the light control lens, and the element lens, and the focal lengths of the light control lens and the element lens. For example, in the method described in Non-Patent Document 2, since the positions of the bright spots are not uniform, it is necessary to actually measure display characteristics of an actual display device in advance and generate an element image according to the characteristics. It was. On the other hand, in the image display system 1 according to the present embodiment, it is possible to easily produce an element image to be projected on each projection unit without actually measuring display characteristics in advance. Therefore, the practicality of the image display system 1 that displays a stereoscopic image is improved.

以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。   As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to

例えば、上述した画像表示システム1が要素画像を取得する画像取得部として、立体映像生成部10と映像記録再生部11とを備える場合を例にしたが、これには限られない。画像表示システム1において、立体映像生成部10が省略されてもよい。また、画像取得部は、画像表示システム1とは別個の機器から要素画像を示す要素画像データが入力されるデータ入力インタフェースを含んで構成されてもよい。   For example, although the case where the image display system 1 described above includes the stereoscopic video generation unit 10 and the video recording / playback unit 11 as an image acquisition unit that acquires an element image is described as an example, the present invention is not limited thereto. In the image display system 1, the stereoscopic video generation unit 10 may be omitted. Further, the image acquisition unit may include a data input interface to which element image data indicating an element image is input from a device separate from the image display system 1.

また、上述したレンズアレイ14は、単位図形が正方形である正方格子の各格子点に、それぞれの要素レンズの中心点を配置して形成される場合を例にしたが、これには限られない。要素レンズの中心点は、所定の周期をもって空間的に繰り返される平行移動対称性を有する格子の各格子点に配置されればよい。そのような格子には、例えば、矩形格子、正三角格子、二等辺三角格子などがある。複数のプロジェクタユニットの光学中心は、各要素レンズの焦点に対応する位置を中心点とする単位図形の領域内に配置されればよい。   In addition, the lens array 14 described above is an example in which the center point of each element lens is arranged at each lattice point of a square lattice whose unit figure is a square. However, the present invention is not limited to this. . The center point of the element lens may be arranged at each lattice point of a lattice having parallel movement symmetry that is spatially repeated with a predetermined period. Examples of such a lattice include a rectangular lattice, a regular triangular lattice, and an isosceles triangular lattice. The optical centers of the plurality of projector units may be arranged in a unit graphic region having a center point at a position corresponding to the focal point of each element lens.

画像表示システム1を構成する立体映像生成部10、映像記録再生部11、プロジェクタアレイ12、光制御レンズ13およびレンズアレイ14は、互いに別体であってもよいし、それらの複数の組毎に一体化されてもよい。例えば、立体映像生成部10と映像記録再生部11の組と、複数のプロジェクタユニット12〜12の組と、光制御レンズ13とレンズアレイ14の組が、それぞれ別体であって、各組が一体化されてもよい。 The stereoscopic video generation unit 10, the video recording / playback unit 11, the projector array 12, the light control lens 13, and the lens array 14 that constitute the image display system 1 may be separate from each other, or for each of a plurality of sets thereof. It may be integrated. For example, a set of the stereoscopic video generation unit 10 and the video recording / playback unit 11, a set of the plurality of projector units 12 1 to 12 N , and a set of the light control lens 13 and the lens array 14 are separate from each other. The set may be integrated.

また、上述した画像表示システム1の一部、例えば、立体映像生成部10および映像記録再生部11をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、立体映像生成部10および映像記録再生部11に内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
また、上述した実施形態における立体映像生成部10および映像記録再生部11の一部、または全部をLSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現してもよい。立体映像生成部10および映像記録再生部11の各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
Moreover, you may make it implement | achieve a part of image display system 1 mentioned above, for example, the three-dimensional video generation part 10 and the video recording / reproducing part 11, with a computer. In that case, the program for realizing the control function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read by the computer system and executed. Here, the “computer system” is a computer system built in the stereoscopic video generation unit 10 and the video recording / playback unit 11 and includes hardware such as an OS and peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Furthermore, the “computer-readable recording medium” is a medium that dynamically holds a program for a short time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line, In this case, a volatile memory inside a computer system that serves as a server or a client may be included that holds a program for a certain period of time. The program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
Moreover, you may implement | achieve part or all of the three-dimensional video generation part 10 and the video recording / reproducing part 11 in embodiment mentioned above as integrated circuits, such as LSI (Large Scale Integration). Each functional block of the stereoscopic video generation unit 10 and the video recording / playback unit 11 may be individually made into a processor, or a part or all of them may be integrated into a processor. Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. In addition, when an integrated circuit technology that replaces LSI appears due to the advancement of semiconductor technology, an integrated circuit based on the technology may be used.

1…画像表示システム、10…立体映像生成部、11…映像記録再生部、12…プロジェクタアレイ、13…光制御レンズ、14…レンズアレイ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image display system, 10 ... Stereoscopic image production | generation part, 11 ... Video recording / reproducing part, 12 ... Projector array, 13 ... Light control lens, 14 ... Lens array

Claims (4)

投射面上に要素画像をそれぞれ投射する複数の投射部と、
前記投射面と平行に配置され、前記複数の投射部から入射する投射光を収束する光制御レンズと、
前記光制御レンズから入射する投射光を収束する複数の要素レンズを配列してなるレンズアレイと、
を備え、
前記投射面と前記光制御レンズとの距離は、前記光制御レンズの焦点距離と等しいこと
を特徴とする画像表示システム。
A plurality of projecting units each projecting an element image on a projection surface;
A light control lens that is arranged in parallel with the projection surface and converges the projection light incident from the plurality of projection units;
A lens array in which a plurality of element lenses for converging projection light incident from the light control lens are arranged;
With
The distance between the projection surface and the light control lens is equal to the focal length of the light control lens.
前記複数の投射部は、前記投射面上の少なくとも一方向に一定の間隔で配置され、または
前記複数の投射部は、前記投射面上の一方向と前記一方向に交差する他の方向に、方向毎に一定の間隔で配置され、
前記間隔は、隣接する要素レンズの間隔に、前記要素レンズの焦点距離に対する前記光制御レンズの焦点距離の比を乗じて得られる距離の1/N(但し、Nは、2以上の整数)であること
を特徴とする請求項1に記載の画像表示システム。
The plurality of projection units are arranged at a constant interval in at least one direction on the projection surface, or the plurality of projection units in one direction on the projection surface and the other direction intersecting the one direction, Arranged at regular intervals in each direction,
The distance is 1 / N of a distance obtained by multiplying the distance between adjacent element lenses by the ratio of the focal length of the light control lens to the focal length of the element lens (where N is an integer of 2 or more). The image display system according to claim 1, wherein:
前記複数の投射部の光軸方向は、それぞれ前記複数の要素レンズの光軸方向に平行であること
を特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像表示システム。
The image display system according to claim 1, wherein the optical axis directions of the plurality of projection units are parallel to the optical axis directions of the plurality of element lenses, respectively.
前記複数の投射部から入射する投射光が前記複数の要素レンズを通過して形成される輝点の位置に基づいて、前記複数の投射部に共通の被写体をそれぞれ異なる視点から観察される画像を前記要素画像として取得する画像取得部を備える
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の画像表示システム。
Based on the position of a bright spot formed by the projection light incident from the plurality of projection units passing through the plurality of element lenses, images observed from different viewpoints of the subject common to the plurality of projection units The image display system according to any one of claims 1 to 3, further comprising an image acquisition unit that acquires the element image.
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