JP2020060711A - Three-dimensional image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、三次元映像を表示する三次元映像表示装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional image display device that displays a three-dimensional image.
近年、３Ｄメガネを用いた二眼式をはじめとして、多様な三次元映像表示方法が提案されている。特に、光学的な三次元映像を再現する光線再生型の三次元映像表示方法は、特別なメガネを用いずに、滑らかな運動視差を有する三次元映像を表示できるという利点がある。しかし、この方法では、多方向に光線を再生するため、非常に多くの映像情報が必要になる。 In recent years, various three-dimensional image display methods have been proposed, including a twin-lens system using 3D glasses. In particular, the ray reproduction type three-dimensional image display method that reproduces an optical three-dimensional image has an advantage that a three-dimensional image having a smooth motion parallax can be displayed without using special glasses. However, in this method, since light rays are reproduced in multiple directions, a great deal of image information is required.
そこで、従来、複数台の映像表示装置（プロジェクタ等）を用いた三次元映像表示方法が提案されている（特許文献１，２参照）。
これら従来の三次元映像表示方法では、複数台の映像表示装置から、水平方向および垂直方向に視差を有する映像をスクリーン全面に背面投射し、視点方向に応じた光線群を再生する。
このように、従来の三次元映像表示方法は、映像表示装置の台数を増やすことで再生光線の本数を増やし、三次元映像の視域や奥行き再現範囲などの表示特性を向上させている。
Therefore, conventionally, a three-dimensional image display method using a plurality of image display devices (projectors or the like) has been proposed (see Patent Documents 1 and 2).
In these conventional 3D image display methods, an image having parallax in the horizontal and vertical directions is rear-projected onto the entire screen from a plurality of image display devices, and a ray group corresponding to the viewpoint direction is reproduced.
As described above, in the conventional 3D image display method, the number of reproduction light beams is increased by increasing the number of image display devices, and the display characteristics such as the viewing area and the depth reproduction range of the 3D image are improved.
従来の三次元映像表示方法は、光線の本数を増やすことで、表示特性を向上させることは可能である。
しかし、従来の三次元映像表示方法は、それぞれの映像表示装置が表示する視点映像がスクリーン全体に表示する映像であり、スクリーン全体に映像を表示するための距離を確保する必要がある。すなわち、従来の方法は、映像表示装置とスクリーンとの間に、スクリーン全体に視点映像を照射するための距離を確保しなければならず、装置が奥行き方向に大型化してしまうという問題がある。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、映像表示装置とスクリーンとの間の距離を短くして、装置を薄型化することが可能な三次元映像表示装置を提供することを課題とする。
The conventional three-dimensional image display method can improve the display characteristics by increasing the number of light rays.
However, in the conventional 3D image display method, the viewpoint image displayed by each image display device is an image displayed on the entire screen, and it is necessary to secure a distance for displaying the image on the entire screen. That is, the conventional method has a problem that the distance between the image display device and the screen for irradiating the viewpoint image on the entire screen must be secured, and the device becomes large in the depth direction.
The present invention has been made in view of such a problem, and provides a three-dimensional image display device capable of reducing the distance between the image display device and the screen and making the device thin. Is an issue.
前記課題を解決するため、本発明に係る三次元映像表示装置は、三次元映像を表示する三次元映像表示装置であって、異なる位置の複数の視点映像で構成された多視点映像を表示する多視点映像表示手段と、前記多視点映像表示手段が表示する多視点映像を背面照射されて前面に拡散することで前記三次元映像を表示する表示光学系と、を備える構成とした。 In order to solve the above problems, a 3D image display device according to the present invention is a 3D image display device for displaying 3D images, and displays a multi-viewpoint image composed of a plurality of viewpoint images at different positions. The multi-view video display means and a display optical system for displaying the three-dimensional video by back-illuminating the multi-view video displayed by the multi-view video display means and diffusing it to the front surface are provided.
かかる構成において、多視点映像のそれぞれの視点映像は表示光学系を部分的に照射するための部分視点映像であって、三次元映像表示装置は、多視点映像表示手段によって、部分視点映像を部分的に重畳して表示光学系の全体に照射する。
本発明において、多視点映像表示手段が表示する多視点映像のそれぞれの視点映像は、表示光学系の全体に照射する映像ではなく、表示光学系に対して部分的に照射する映像（部分視点映像）である。また、多視点映像表示手段は、部分視点映像を部分的に重畳して表示光学系の全体に照射する多視点映像を表示する。
そのため、三次元映像表示装置は、表示光学系の全体に多視点映像を照射する場合でも、多視点映像表示手段と表示光学系との間に、部分視点映像を表示光学系の一部分に照射するだけの距離を確保すればよい。
これによって、三次元映像表示装置は、多視点映像表示手段と表示光学系との距離を短くすることができる。
In such a configuration, each viewpoint image of the multi-view image is a partial viewpoint image for partially illuminating the display optical system, and the three-dimensional image display device uses the multi-view image display unit to display the partial viewpoint images. And irradiate the entire display optical system.
In the present invention, each viewpoint image of the multi-viewpoint images displayed by the multi-viewpoint image display means is not an image that illuminates the entire display optical system, but an image that partially illuminates the display optical system (partial viewpoint image). ). In addition, the multi-view image display means displays the multi-view image that is partially overlapped with the partial-view image and illuminates the entire display optical system.
Therefore, the three-dimensional video display device irradiates a part of the display optical system with a partial viewpoint video between the multi-view video display means and the display optical system even when the multi-view video is projected onto the entire display optical system. It is enough to secure the distance.
As a result, the three-dimensional image display device can shorten the distance between the multi-view image display means and the display optical system.
なお、多視点映像表示手段には、多視点映像を部分視点映像ごとに二次元映像として表示する直視型のディスプレイである二次元映像表示手段と、二次元映像表示手段が表示する部分視点映像ごとに、部分視点映像の表示位置に対向する位置に配置され、部分視点映像を結像して、表示光学系に拡大照射する結像光学系と、を備えることで、さらに薄型化を実現することが可能である。 The multi-view video display means includes a two-dimensional video display means that is a direct-view display that displays a multi-view video for each partial-view video as a two-dimensional video, and a partial-view video displayed by the two-dimensional video display means. Further, it is possible to achieve further thinning by including an image forming optical system which is arranged at a position facing the display position of the partial viewpoint image and which forms an image of the partial viewpoint image and expands and illuminates the display optical system. Is possible.
本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、多視点映像表示手段が表示光学系に照射する視点映像は表示光学系を部分的に照射する映像で構成することができる。そのため、本発明は、多視点映像表示手段と表示光学系との距離を従来よりも短くすることができる。
これによって、本発明は、装置全体の奥行きを短くして、薄型化することができる。
The present invention has the following excellent effects.
According to the present invention, the viewpoint image that the multi-viewpoint image display means illuminates the display optical system can be configured by an image that partially illuminates the display optical system. Therefore, according to the present invention, the distance between the multi-view image display means and the display optical system can be made shorter than before.
As a result, the present invention can shorten the depth of the entire device and make it thinner.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
〔三次元映像表示装置（基本構成）〕
まず、図１，図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る三次元映像表示装置１について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<First Embodiment>
[3D image display device (basic configuration)]
First, the 3D image display apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
三次元映像表示装置１は、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像Ｔを表示するものである。
図１に示すように、三次元映像表示装置１は、多視点映像表示手段１０と、表示光学系２０と、を備える。
The three-dimensional image display device 1 displays a three-dimensional image T having parallax in the horizontal direction and the vertical direction.
As shown in FIG. 1, the 3D image display device 1 includes a multi-view image display means 10 and a display optical system 20.
多視点映像表示手段１０は、水平方向および垂直方向の異なる視点位置の映像（多視点映像）を表示するものである。なお、多視点映像表示手段１０が表示する個々の視点映像は、表示光学系２０全体に照射する映像ではなく、表示光学系２０を部分的に照射するための映像である。以下、多視点映像表示手段１０が表示する個々の視点映像を部分視点映像と呼ぶ。
多視点映像表示手段１０は、複数の部分視点映像を部分的に重畳して表示光学系２０全体を照射する。
表示光学系２０は、多視点映像表示手段１０から背面照射される多視点映像を三次元映像Ｔとして表示するものである。
The multi-view video display means 10 displays video (multi-view video) at different viewpoint positions in the horizontal and vertical directions. The individual viewpoint images displayed by the multi-view image display means 10 are not images for illuminating the entire display optical system 20, but images for partially illuminating the display optical system 20. Hereinafter, each viewpoint video displayed by the multi-view video display means 10 is referred to as a partial viewpoint video.
The multi-view image display means 10 irradiates the entire display optical system 20 by partially overlapping a plurality of partial-view images.
The display optical system 20 displays a multi-view image back-illuminated from the multi-view image display means 10 as a three-dimensional image T.
以上のように、三次元映像表示装置１は、個々の部分視点映像を表示光学系２０全体に照射しないため、多視点映像表示手段１０と表示光学系２０との距離を従来の装置に比べて短くすることができ、装置全体を薄型化することができる。
以下、図２を参照して、三次元映像表示装置１の各構成について詳細に説明する。
As described above, the three-dimensional image display device 1 does not illuminate the entire display optical system 20 with individual partial-view images, so that the distance between the multi-view image display means 10 and the display optical system 20 is smaller than that of the conventional device. It can be shortened and the entire device can be made thin.
Hereinafter, each configuration of the three-dimensional image display device 1 will be described in detail with reference to FIG.
（多視点映像表示手段）
図２に示すように、多視点映像表示手段１０は、二次元映像表示手段１１と、結像光学系１２と、を備える。
(Multi-view video display means)
As shown in FIG. 2, the multi-view image display means 10 includes a two-dimensional image display means 11 and an imaging optical system 12.
二次元映像表示手段１１は、多視点映像の個々の視点映像（部分視点映像）を、二次元映像として表示するものである。なお、表示する部分視点映像ＰＩの間は隙間があってもよいが、当該隙間は、黒映像の表示、または、遮光を行うこととする。
この二次元映像表示手段１１が表示する個々の部分視点映像ＰＩは、三次元映像として表示する表示対象の一部を構成する映像であって、それぞれの部分視点映像の領域が重なりあって、全体として、表示対象全体の映像となる。
The 2D image display means 11 displays individual viewpoint images (partial viewpoint images) of a multi-viewpoint image as 2D images. Although there may be a gap between the partial viewpoint images PI to be displayed, a black image is displayed or light is shielded in the gap.
The individual partial-viewpoint images PI displayed by the two-dimensional image display means 11 are images that constitute a part of the display target displayed as a three-dimensional image, and the regions of the respective partial-viewpoint images overlap each other, and As a result, the entire display target image is displayed.
例えば、二次元映像表示手段１１が表示する個々の部分視点映像ＰＩは、図３に示すように、複数のカメラＣを二次元配列した多視点カメラＭＣによって撮影された映像である。個々のカメラＣは、三次元映像として表示する表示範囲Ｒの一部分ＰＲを部分視点映像ＰＩとして撮影する。また、個々のカメラＣは、隣接するカメラＣ間で部分的に重複した領域を撮影する。
なお、多視点映像は、実空間を撮影したものに限定されず、ＣＧ等によって生成した映像でもよい。その場合、図３に示したカメラＣを仮想カメラとして、ＣＧ空間を仮想的に撮影することで、多視点映像を生成すればよい。
For example, each partial viewpoint image PI displayed by the two-dimensional image display means 11 is an image captured by a multi-view camera MC in which a plurality of cameras C are two-dimensionally arranged, as shown in FIG. Each camera C shoots a part PR of the display range R displayed as a three-dimensional image as a partial viewpoint image PI. In addition, each camera C captures an area that partially overlaps between adjacent cameras C.
The multi-viewpoint image is not limited to a real space image, and may be an image generated by CG or the like. In that case, the camera C shown in FIG. 3 may be used as a virtual camera to virtually shoot the CG space to generate a multi-view image.
この二次元映像表示手段１１は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、マイクロＬＥＤディスプレイ等の直視型ディスプレイで構成することができる。
例えば、二次元映像表示手段１１は、図４（ａ）に示すように、三次元映像を表示するためのすべての部分視点映像ＰＩを単一の画面で表示する高精細で大型の表示装置１１Ａで構成してもよい。また、二次元映像表示手段１１は、図４（ｂ）に示すように、複数の部分視点映像ＰＩを単一の画面で表示する表示装置１１Ｂを同一平面上に複数配列して構成してもよい。これによって、比較的小さな表示装置１１Ｂであっても、容易に、多視点映像表示手段１０が表示する画面を大きくしたり、視点数を増加させたりすることができる。
また、二次元映像表示手段１１は、図４（ｃ）に示すように、１つの部分視点映像ＰＩを単一の画面で表示する表示装置１１Ｃを同一平面上に複数配列して構成してもよい。例えば、高精細で安価なマイクロディスプレイを多数配列して、高精細な三次元映像を表示することができる。
The two-dimensional image display means 11 can be composed of a direct-view type display such as a liquid crystal display, an organic EL display, a micro LED display or the like.
For example, as shown in FIG. 4A, the two-dimensional image display means 11 is a high-definition and large-sized display device 11A that displays all partial viewpoint images PI for displaying a three-dimensional image on a single screen. You may comprise. Further, as shown in FIG. 4B, the two-dimensional image display means 11 may be configured by arranging a plurality of display devices 11B that display a plurality of partial viewpoint images PI on a single screen on the same plane. Good. As a result, even with a relatively small display device 11B, it is possible to easily enlarge the screen displayed by the multi-view image display means 10 or increase the number of viewpoints.
Further, as shown in FIG. 4C, the 2D image display means 11 may be configured by arranging a plurality of display devices 11C that display one partial viewpoint image PI on a single screen on the same plane. Good. For example, a large number of high-definition and inexpensive microdisplays can be arranged to display a high-definition three-dimensional image.
図４（ｂ），（ｃ）に示した二次元映像表示手段１１は、表示装置１１Ｂ，１１Ｃを複数配列することで、画面サイズの拡大や画素数の増加に対しても容易に対応することができる。
また、図４（ａ），（ｃ）に示した二次元映像表示手段１１は、部分視点映像ＰＩを個別に配置することができるため、多視点映像の配置を自由に設計することができる。例えば、部分視点映像ＰＩの表示領域を、図５（ａ）に示すような正方格子配置以外にも、図５（ｂ）に示すような千鳥状配置としたり、図５（ｃ）に示すようなシフト状配置としたりすることができる。これによって、例えば、水平方向の解像度を垂直方向の解像度よりも高める等、表示する三次元映像の特性を変えることができる。
By arranging a plurality of display devices 11B and 11C, the two-dimensional image display means 11 shown in FIGS. 4B and 4C can easily cope with an increase in screen size and an increase in the number of pixels. You can
Further, since the two-dimensional image display means 11 shown in FIGS. 4A and 4C can individually arrange the partial-viewpoint images PI, the arrangement of the multi-viewpoint images can be freely designed. For example, the display area of the partial-viewpoint image PI is not limited to the square lattice arrangement as shown in FIG. 5A, but also has a staggered arrangement as shown in FIG. 5B, or as shown in FIG. 5C. It can be arranged in various shifts. As a result, the characteristics of the three-dimensional image to be displayed can be changed, for example, the resolution in the horizontal direction can be made higher than that in the vertical direction.
なお、部分視点映像ＰＩの形状は、長方形（例えば、アスペクト比１６：９）に限定されず、図６（ａ）に示すような正方形形状や、図６（ｂ）に示すような円形状であっても構わない。
図２に戻って、三次元映像表示装置１の構成について説明を続ける。
The shape of the partial viewpoint image PI is not limited to a rectangle (for example, an aspect ratio of 16: 9), and may be a square shape as shown in FIG. 6A or a circular shape as shown in FIG. 6B. It doesn't matter.
Returning to FIG. 2, the description of the configuration of the 3D image display apparatus 1 will be continued.
結像光学系１２は、二次元映像表示手段１１が表示する部分視点映像ＰＩの各画素の光を結像し、表示光学系２０に拡大して照射するものである。結像光学系１２は、結像レンズ１２０と、アパーチャアレイ１２１と、を備える。 The image forming optical system 12 forms an image of the light of each pixel of the partial viewpoint image PI displayed by the two-dimensional image display unit 11 and magnifies and illuminates the light on the display optical system 20. The image forming optical system 12 includes an image forming lens 120 and an aperture array 121.
結像レンズ１２０は、部分視点映像ＰＩの各画素の光を結像するレンズである。例えば、結像レンズ１２０は、凸レンズで構成することができる。
この結像レンズ１２０は、部分視点映像ＰＩの表示位置に対向する位置に部分視点映像ＰＩごとに配置される。
The imaging lens 120 is a lens that images the light of each pixel of the partial viewpoint image PI. For example, the imaging lens 120 can be formed by a convex lens.
The imaging lens 120 is arranged for each partial viewpoint image PI at a position facing the display position of the partial viewpoint image PI.
アパーチャアレイ１２１は、結像レンズ１２０に対向する位置に開口部を設け、開口部の範囲で光を通過（透過）させ、それ以外の範囲で光を遮断することで、部分視点映像ＰＩの各画素の光の照射範囲を限定するものである。
アパーチャアレイ１２１は、結像レンズ１２０から、結像レンズ１２０の焦点距離ｆだけ離間して配置される。これによって、アパーチャアレイ１２１は、部分視点映像ＰＩの各画素の拡散光を遮断し、開口部に結像する光のみを通過させる。
The aperture array 121 has an opening at a position facing the imaging lens 120, transmits (transmits) light in a range of the opening, and blocks light in a range other than that, thereby each of the partial viewpoint images PI. The irradiation range of the light of the pixel is limited.
The aperture array 121 is arranged apart from the imaging lens 120 by the focal length f of the imaging lens 120. As a result, the aperture array 121 blocks the diffused light of each pixel of the partial viewpoint image PI and allows only the light that forms an image in the opening to pass.
なお、二次元映像表示手段１１が直進性の高い光線を出力可能である場合、結像光学系１２には、必ずしもアパーチャアレイ１２１を備える必要はない。二次元映像表示手段１１が直進性の高い光線を出力可能であるとは、例えば、二次元映像表示手段１１が、平行光線でバックライトされた透過型液晶ディスプレイの場合、あるいは、レーザ、ＬＥＤ等、直進性の高いビーム状の光線を出力する表示デバイスで構成されている場合等である。 When the two-dimensional image display means 11 can output a light ray having a high straightness, the imaging optical system 12 does not necessarily need to include the aperture array 121. The fact that the two-dimensional image display means 11 can output a light ray having a high straightness means that, for example, the two-dimensional image display means 11 is a transmissive liquid crystal display backlit by parallel light rays, a laser, an LED, or the like. , A case where the display device is configured to output a beam-like light beam having high straightness.
以上説明したように、多視点映像表示手段１０は、二次元映像表示手段１１によって、二次元映像である部分視点映像を同一平面上に配列して表示し、結像光学系１２によって、部分視点映像を部分的に重畳して、表示光学系２０に照射する。 As described above, the multi-view image display means 10 causes the two-dimensional image display means 11 to arrange and display partial-view images that are two-dimensional images on the same plane, and the imaging optical system 12 allows the partial-view images to be displayed. The image is partially overlapped and the display optical system 20 is irradiated with the image.
（表示光学系）
図２に示すように、表示光学系２０は、スクリーン２１で構成される。
スクリーン２１は、多視点映像表示手段１０から背面照射される多視点映像の光を、進行方向を保ったまま拡散させるものである。スクリーン２１は、一般的な拡散板で構成することができる。例えば、スクリーン表面を微小なレンズ構造としたものや、スクリーンに微小な開口アレイを形成したものを、スクリーン２１とすることができる。
このスクリーン２１は、多視点映像の光である離散的な入射光線を拡散することで光線間を補間する。
(Display optics)
As shown in FIG. 2, the display optical system 20 includes a screen 21.
The screen 21 diffuses the light of the multi-view image which is back-illuminated from the multi-view image display means 10 while maintaining the traveling direction. The screen 21 can be composed of a general diffusion plate. For example, the screen 21 may be a screen having a minute lens structure or a screen having a minute aperture array formed therein.
The screen 21 interpolates between light rays by diffusing discrete incident light rays that are lights of a multi-view image.
ここで、図７を参照して、スクリーン２１で拡散される光の広がり角（拡散角）について説明する。スクリーン２１上の点Ｑに対して、二次元映像表示手段１１が表示する複数の部分視点映像ＰＩから光線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が投射されているものとする。
ここでは、部分視点映像ＰＩのピッチ（中心間隔）をｐ、結像レンズ１２０の焦点距離をｆ、結像レンズ１２０の焦点位置（アパーチャアレイ１２１）からスクリーン２１までの距離をＬとしたとき、光線間隔角度θは、以下の式（１）で求めることができる。
Here, the spread angle (diffusion angle) of the light diffused by the screen 21 will be described with reference to FIG. 7. It is assumed that light rays L1, L2, L3 are projected from a plurality of partial viewpoint images PI displayed by the two-dimensional image display means 11 onto a point Q on the screen 21.
Here, when the pitch (center interval) of the partial viewpoint image PI is p, the focal length of the imaging lens 120 is f, and the distance from the focal position (aperture array 121) of the imaging lens 120 to the screen 21 is L, The ray interval angle θ can be calculated by the following equation (1).
すなわち、スクリーン２１は、光線の広がり角θ′を、式（１）に示す光線間隔角度θに相当する角度で拡散する特性を有する。光線再生型の三次元映像表示は、一般的に光線間隔角度θが０．２度から２度程度である。そこで、スクリーン２１も、光線の広がり角θ′が０．２度から２度程度となるように、部分視点映像ＰＩのピッチｐ、アパーチャアレイ１２１からスクリーン２１までの距離Ｌを定めればよい。
図７では、水平方向に視差を有する多視点映像を対象として説明しているが、垂直方向に視差を有する多視点映像についても同様である。また、水平方向と垂直方向とで光線間隔が異なる場合は、式（１）を水平方向と垂直方向とで個々に適用すればよい。
That is, the screen 21 has a characteristic of diffusing the spread angle θ ′ of the light rays at an angle corresponding to the light ray interval angle θ shown in the equation (1). The ray reproduction type three-dimensional image display generally has a ray interval angle θ of about 0.2 to 2 degrees. Therefore, for the screen 21 as well, the pitch p of the partial viewpoint image PI and the distance L from the aperture array 121 to the screen 21 may be set so that the divergence angle θ ′ of the light rays is about 0.2 to 2 degrees.
In FIG. 7, a multi-view image having a parallax in the horizontal direction is described, but the same applies to a multi-view image having a parallax in the vertical direction. Further, when the light ray interval is different between the horizontal direction and the vertical direction, the formula (1) may be applied individually in the horizontal direction and the vertical direction.
なお、スクリーン２１は、光線の広がり分布が図８（ａ）に示すガウシアン分布となる拡散スクリーンよりも、図８（ｂ）に示すトップハット型の拡散スクリーンが好ましい。ガウシアン分布の場合、三次元映像の観察位置によって、輝度むらが生じるからである。
また、このように光線が広がり分布を有することから、図７に示した広がり角θ′は、図８に示すように光線の広がり幅の５〜２０％程度を重ねて、クロストークＣＴを持たせた角度とすることがさらに好ましい。このように、５〜２０％程度のクロストークＣＴを持たせることで、画面の均一性を高めることができる。なお、２０％を超えるような多くのクロストークＣＴを持たせると、光線の精度が落ち、再生する三次元映像の奥行き再現能力が低下することになる。
The screen 21 is preferably a top-hat type diffusing screen shown in FIG. 8 (b) rather than a diffusing screen having a Gaussian distribution in which the spread of light rays is shown in FIG. 8 (a). This is because in the case of the Gaussian distribution, uneven brightness occurs depending on the observation position of the three-dimensional image.
Further, since the light rays have a spread distribution as described above, the spread angle θ ′ shown in FIG. 7 has a crosstalk CT by overlapping about 5 to 20% of the spread width of the light rays as shown in FIG. It is more preferable that the angle is set to an angle. By thus providing the crosstalk CT of about 5 to 20%, the uniformity of the screen can be improved. If a large amount of crosstalk CT of more than 20% is provided, the accuracy of the light beam is reduced and the depth reproduction capability of the reproduced three-dimensional image is reduced.
次に、図９を参照して、多視点映像表示手段１０と表示光学系２０との位置関係について説明する。
図９に示すように、スクリーン２１において、光線再生型の三次元映像の１画素を、水平方向の光線数ｍ本で再生することとする。
この場合、部分視点映像ＰＩをｍ倍拡大し、スクリーン２１上でｍ個の部分視点映像ＰＩを重畳させればよい。
ここで、部分視点映像ＰＩのピッチ（中心間隔）をｐ、拡大倍率をｍ、光線間隔角度をθとしたとき、結像レンズ１２０の焦点距離ｆは、以下の式（２）で求めることができる。
Next, the positional relationship between the multi-view image display means 10 and the display optical system 20 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 9, one pixel of a ray reproduction type three-dimensional image is reproduced on the screen 21 by the number m of rays in the horizontal direction.
In this case, the partial viewpoint video PI may be enlarged m times and the m partial viewpoint videos PI may be superimposed on the screen 21.
Here, when the pitch (center interval) of the partial viewpoint image PI is p, the enlargement magnification is m, and the ray interval angle is θ, the focal length f of the imaging lens 120 can be obtained by the following equation (2). it can.
この場合、結像レンズ１２０の焦点距離ｆに対して、結像レンズ１２０の焦点位置（アパーチャアレイ１２１）からｍｆの距離を離間して、スクリーン２１を配置することで、多視点映像の光線数をｍ本多重することができる。
例えば、光線間隔角度θ＝１度、１画素の再生光線数ｍ＝２０本、部分視点映像ＰＩのピッチｐ＝１０ｍｍとした場合、式（２）より、焦点距離ｆ＝２８．６ｍｍの結像レンズ１２０を用いて、結像レンズ１２０の焦点位置（アパーチャアレイ１２１）からｍｐ＝５７２ｍｍ離してスクリーン２１を配置すればよい。
In this case, with respect to the focal length f of the imaging lens 120, the screen 21 is arranged at a distance of mf from the focal position (aperture array 121) of the imaging lens 120, so that the number of light rays of the multi-viewpoint image is increased. M can be multiplexed.
For example, when the ray interval angle θ is 1 degree, the number of reproduced rays m per pixel is m = 20, and the pitch p of the partial viewpoint image PI is 10 mm, the image formation with the focal length f = 28.6 mm is obtained from the formula (2). Using the lens 120, the screen 21 may be arranged at a distance of mp = 572 mm from the focal position (aperture array 121) of the imaging lens 120.
以上説明したように三次元映像表示装置１を構成することで、三次元映像表示装置１は、多視点映像表示手段１０と表示光学系２０との距離を従来よりも短くして、装置の奥行き方向の厚みを抑えることができる。さらに、三次元映像表示装置１は、多視点映像表示手段１０を直視型ディスプレイで構成することができるため、さらに装置を薄型化することができる。
なお、多視点映像表示手段１０と表示光学系２０との距離を短くするだけであれば、多視点映像表示手段１０として、プロジェクタを複数配列したものを用いてもよい。
By configuring the three-dimensional image display device 1 as described above, the three-dimensional image display device 1 makes the distance between the multi-view image display means 10 and the display optical system 20 shorter than the conventional one, and the depth of the device. The thickness in the direction can be suppressed. Furthermore, in the three-dimensional image display device 1, since the multi-view image display means 10 can be configured by a direct-view display, the device can be further thinned.
If only the distance between the multi-view image display means 10 and the display optical system 20 is shortened, a multi-view image display means 10 in which a plurality of projectors are arranged may be used.
＜第２実施形態＞
〔三次元映像表示装置（視域形成レンズ付加）〕
次に、図１０を参照して、本発明の第２実施形態に係る三次元映像表示装置１Ｂについて説明する。
図１０に示す三次元映像表示装置１Ｂは、図２で説明した三次元映像表示装置１と同様、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像を表示するものである。
図１０に示すように、三次元映像表示装置１Ｂは、多視点映像表示手段１０と、表示光学系２０Ｂと、を備える。多視点映像表示手段１０は、三次元映像表示装置１（図２）と同じ構成であるため説明を省略する。
<Second Embodiment>
[Three-dimensional image display device (addition of viewing zone forming lens)]
Next, with reference to FIG. 10, a 3D image display apparatus 1B according to a second embodiment of the present invention will be described.
The 3D image display apparatus 1B shown in FIG. 10 displays a 3D image having a parallax in the horizontal direction and the vertical direction, like the 3D image display apparatus 1 described in FIG.
As shown in FIG. 10, the three-dimensional image display device 1B includes a multi-view image display means 10 and a display optical system 20B. The multi-view image display means 10 has the same configuration as the three-dimensional image display device 1 (FIG. 2), and therefore its explanation is omitted.
表示光学系２０Ｂは、多視点映像表示手段１０から背面照射される多視点映像を三次元映像として表示するものである。
表示光学系２０Ｂは、スクリーン２１と、視域形成レンズ２２と、を備える。スクリーン２１は、三次元映像表示装置１（図２）と同じ構成であるため説明を省略する。
The display optical system 20B displays a multi-view image which is back-illuminated from the multi-view image display means 10 as a three-dimensional image.
The display optical system 20B includes a screen 21 and a viewing zone forming lens 22. The screen 21 has the same configuration as that of the 3D image display apparatus 1 (FIG. 2), and thus the description thereof will be omitted.
視域形成レンズ２２は、多視点映像表示手段１０から照射される光線の方向を変化させて、画面全体の映像を観察できる領域（有効視域）を制御するものである。例えば、視域形成レンズ２２は、凸レンズ、フレネルレンズ等で構成することができる。なお、視域形成レンズ２２は、スクリーン２１の前面または背面のどちらにあっても構わない。 The viewing zone forming lens 22 changes the direction of light rays emitted from the multi-viewpoint image display means 10 to control an area (effective viewing zone) in which an image on the entire screen can be observed. For example, the viewing zone forming lens 22 can be configured by a convex lens, a Fresnel lens, or the like. The viewing zone forming lens 22 may be on either the front side or the back side of the screen 21.
ここで、図１１を参照して、視域形成レンズ２２の有無による有効視域の違いについて説明する。図１１（ａ）は、視域形成レンズ２２がない場合の有効視域を示す（三次元映像表示装置１（図２）の有効視域）。図１１（ｂ）は、視域形成レンズ２２がある場合の有効視域を示す（三次元映像表示装置１Ｂ（図１０）の有効視域）。
図１１（ａ）に示すように、視域形成レンズ２２がない場合、スクリーン２１の出射光は、視域角Θに応じた範囲で有効視域（斜線部分）を形成する。
具体的には、スクリーン２１の幅をｗ、視域角をΘとしたとき、以下の式（３）で示す距離Ｄの位置から視域角Θに応じた有効視域が形成される。
Here, with reference to FIG. 11, a difference in effective viewing area depending on the presence or absence of the viewing area forming lens 22 will be described. FIG. 11A shows an effective viewing area when the viewing area forming lens 22 is not provided (effective viewing area of the three-dimensional image display device 1 (FIG. 2)). FIG. 11B shows an effective viewing area when the viewing area forming lens 22 is provided (effective viewing area of the three-dimensional image display device 1B (FIG. 10)).
As shown in FIG. 11A, when the viewing zone forming lens 22 is not provided, the light emitted from the screen 21 forms an effective viewing zone (hatched portion) in a range corresponding to the viewing zone angle Θ.
Specifically, when the width of the screen 21 is w and the viewing zone angle is Θ, an effective viewing zone corresponding to the viewing zone angle Θ is formed from the position of the distance D shown in the following equation (3).
一方、図１１（ｂ）に示すように、視域形成レンズ２２がある場合、スクリーン２１の出射光は、視域角Θよりも広い範囲で有効視域（斜線部分）を形成する。
ここで、スクリーン２１の幅をｗ、視域角をΘ、視域形成レンズ２２の焦点距離をＦとしたとき、有効視域の幅Ｖは、以下の式（４）で求めることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 11B, when the viewing zone forming lens 22 is provided, the light emitted from the screen 21 forms an effective viewing zone (hatched portion) in a range wider than the viewing zone angle Θ.
Here, when the width of the screen 21 is w, the viewing zone angle is Θ, and the focal length of the viewing zone forming lens 22 is F, the effective viewing zone width V can be obtained by the following equation (4).
すなわち、焦点距離Ｆを式（３）の距離Ｄとした場合（Ｆ＝Ｄ）、スクリーン２１から距離Ｄだけ離れた位置で、スクリーン２１の幅ｗと同じ程度の幅Ｖの有効視域を形成することができる。
以上説明したように三次元映像表示装置１Ｂを構成することで、三次元映像表示装置１Ｂは、三次元映像表示装置１（図２）と同様の効果に加え、スクリーン２１からの距離が同じであれば、視域形成レンズ２２がない場合に比べて、画面全体が観察できる有効視域を広くすることができる。
That is, when the focal length F is set to the distance D of Formula (3) (F = D), an effective viewing area having a width V that is approximately the same as the width w of the screen 21 is formed at a position separated from the screen 21 by the distance D. can do.
By configuring the 3D image display apparatus 1B as described above, the 3D image display apparatus 1B has the same effect as the 3D image display apparatus 1 (FIG. 2) and the same distance from the screen 21. If so, it is possible to widen the effective viewing area over which the entire screen can be observed, as compared with the case where the viewing area forming lens 22 is not provided.
＜第３実施形態＞
〔三次元映像表示装置（画素ずらし付加）〕
次に、図１２を参照して、本発明の第３実施形態に係る三次元映像表示装置１Ｃについて説明する。
図１２に示す三次元映像表示装置１Ｃは、図２で説明した三次元映像表示装置１と同様、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像を表示するものである。ただし、三次元映像表示装置１Ｃは、画素ずらしにより、多視点映像の解像度を上げる構造となっている。
<Third Embodiment>
[Three-dimensional image display device (pixel shift added)]
Next, with reference to FIG. 12, a 3D image display apparatus 1C according to a third exemplary embodiment of the present invention will be described.
The 3D image display apparatus 1C shown in FIG. 12 displays a 3D image having parallax in the horizontal direction and the vertical direction, like the 3D image display apparatus 1 described in FIG. However, the 3D image display apparatus 1C has a structure in which the resolution of a multi-view image is increased by shifting pixels.
図１２に示すように、三次元映像表示装置１Ｃは、多視点映像表示手段１０Ｃと、表示光学系２０と、を備える。表示光学系２０は、三次元映像表示装置１（図２）と同じ構成であるため説明を省略する。なお、表示光学系２０は、三次元映像表示装置１Ｂ（図１０）と同様、視域形成レンズ２２を備える構成としてもよい。 As shown in FIG. 12, the 3D video display device 1C includes a multi-view video display means 10C and a display optical system 20. The display optical system 20 has the same configuration as that of the three-dimensional image display device 1 (FIG. 2), and a description thereof will be omitted. Note that the display optical system 20 may be configured to include the viewing zone forming lens 22, similarly to the three-dimensional image display device 1B (FIG. 10).
多視点映像表示手段１０Ｃは、水平方向および垂直方向の異なる視点位置の映像（多視点映像）を表示するものである。この多視点映像表示手段１０Ｃは、図２で説明した三次元映像表示装置１と同様、部分視点映像ＰＩを、多視点映像として表示光学系２０に照射する。ただし、多視点映像表示手段１０Ｃが表示する多視点映像は、時系列に予め定めたフレーム間隔（例えば、１フレーム間隔）で、水平方向および垂直方向にそれぞれ半画素（斜め半画素）ずれた映像である。 The multi-view video display means 10C displays video (multi-view video) at different viewpoint positions in the horizontal and vertical directions. The multi-view video display means 10C irradiates the display optical system 20 with the partial-view video PI as a multi-view video, as in the three-dimensional video display device 1 described with reference to FIG. However, the multi-view video displayed by the multi-view video display unit 10C is a video that is shifted by half a pixel (diagonal half pixel) in the horizontal direction and the vertical direction at predetermined frame intervals (for example, one frame interval) in time series. Is.
図１２に示すように、多視点映像表示手段１０Ｃは、二次元映像表示手段１１と、結像光学系１２と、偏光切替素子１３と、偏光切替部１４と、複屈折素子１５と、を備える。
二次元映像表示手段１１および結像光学系１２は、図２で説明した三次元映像表示装置１と同じ構成であるため説明を省略する。ただし、ここでは、二次元映像表示手段１１は、フレーム単位で、水平方向および垂直方向に半画素ずれた部分視点映像を表示することとする。また、二次元映像表示手段１１は、水平方向または垂直方向のいずれか一方に偏光された多視点映像を表示する。ここでは、多視点映像が水平偏光であることとする（以下、第４，第５実施形態においても同様）。
As shown in FIG. 12, the multi-view image display means 10C includes a two-dimensional image display means 11, an imaging optical system 12, a polarization switching element 13, a polarization switching section 14, and a birefringent element 15. .
The 2D image display means 11 and the imaging optical system 12 have the same configuration as the 3D image display device 1 described in FIG. However, here, it is assumed that the two-dimensional image display means 11 displays a partial-viewpoint image shifted by half a pixel in the horizontal direction and the vertical direction in frame units. Also, the two-dimensional image display means 11 displays a multi-view image which is polarized in either the horizontal direction or the vertical direction. Here, it is assumed that the multi-view image is horizontally polarized light (hereinafter, the same applies to the fourth and fifth embodiments).
偏光切替素子１３は、二次元映像表示手段１１が表示する多視点映像の偏光を電気的に切り替えるものである。
偏光切替素子１３は、二次元映像表示手段１１の前面に配置され、二次元映像表示手段１１が出射する光の偏光を、偏光切替部１４の制御により切り替える。
偏光切替素子１３には、例えば、液晶偏光ローテータ等を用いることができる。
この偏光切替素子１３は、偏光切替部１４の電圧制御によって、平常時は水平偏光の光をそのまま通過させ、電圧印加時は水平偏光の光を垂直偏光に変換して出力する。
偏光切替素子１３によって偏光が変換された光は、複屈折素子１５に照射される。
なお、二次元映像表示手段１１が表示する多視点映像として、一方向に偏光していない映像を用いる場合は、二次元映像表示手段１１と偏光切替素子１３との間に偏光子を挿入して、一方向に偏光した光に変換すればよい。
The polarization switching element 13 electrically switches the polarization of the multi-view image displayed by the two-dimensional image display means 11.
The polarization switching element 13 is arranged on the front surface of the two-dimensional image display means 11, and switches the polarization of the light emitted by the two-dimensional image display means 11 under the control of the polarization switching section 14.
For the polarization switching element 13, for example, a liquid crystal polarization rotator or the like can be used.
The polarization switching element 13 allows the horizontally polarized light to pass through as it is under the voltage control of the polarization switching unit 14, and converts the horizontally polarized light into the vertically polarized light when a voltage is applied and outputs the vertically polarized light.
The light whose polarization has been converted by the polarization switching element 13 is applied to the birefringence element 15.
When a multi-view image displayed by the two-dimensional image display unit 11 is an image that is not polarized in one direction, a polarizer is inserted between the two-dimensional image display unit 11 and the polarization switching element 13. , It may be converted into light polarized in one direction.
偏光切替部１４は、二次元映像表示手段１１が表示する映像のフレームに同期して、時間分割で偏光切替素子１３の偏光切替状態を電圧制御により切り替えるものである。なお、偏光切替部１４は、垂直ブランキング期間で偏光切替の制御を行う。
例えば、偏光切替部１４は、奇数フレームでは偏光切替素子１３への電圧の印加を行わず（偏光切替スイッチＳ１：ＯＦＦ）、偶数フレームにおいて偏光切替素子１３への電圧の印加を行う（偏光切替スイッチＳ１：ＯＮ）。
これによって、偏光切替部１４は、偏光切替素子１３に照射される光を、フレームごとに、水平偏光または垂直偏光に切り替えることができる。
The polarization switching unit 14 switches the polarization switching state of the polarization switching element 13 by voltage control in time division in synchronization with the frame of the video displayed by the two-dimensional video display unit 11. The polarization switching unit 14 controls polarization switching during the vertical blanking period.
For example, the polarization switching unit 14 does not apply a voltage to the polarization switching element 13 in an odd frame (polarization switching switch S1: OFF), but applies a voltage to the polarization switching element 13 in an even frame (polarization switching switch). S1: ON).
Thereby, the polarization switching unit 14 can switch the light emitted to the polarization switching element 13 to the horizontal polarization or the vertical polarization for each frame.
複屈折素子１５は、偏光切替素子１３から照射される光を偏光状態に応じて複屈折させるものである。この複屈折素子１５には、方解石等の異方性の結晶を用いることができる。ここでは、複屈折素子１５は、水平偏光の光を屈折させずに透過し、垂直偏光の光を屈折させるものとする。なお、複屈折素子１５は、屈折率に応じて、半画素分のずれ量を発生させるような厚みを有するものとする。
複屈折素子１５は、複屈折後の光を結像光学系１２に照射する。
The birefringence element 15 is for birefringently irradiating the light emitted from the polarization switching element 13 according to the polarization state. For this birefringent element 15, an anisotropic crystal such as calcite can be used. Here, the birefringent element 15 transmits the horizontally polarized light without refracting it and refracts the vertically polarized light. The birefringent element 15 is assumed to have a thickness that generates a shift amount corresponding to half a pixel in accordance with the refractive index.
The birefringent element 15 irradiates the imaging optical system 12 with the light after the birefringence.
ここで、図１３を参照（適宜図１２参照）して、三次元映像表示装置１Ｃが画素ずらしを行う動作について説明する。図１３（ａ）は、画素ずらしを行っていない状態を示す。図１３（ｂ）は、画素ずらしを行った状態を示す。 Here, with reference to FIG. 13 (see FIG. 12 as appropriate), the operation of the 3D image display apparatus 1C for performing pixel shifting will be described. FIG. 13A shows a state where pixel shifting is not performed. FIG. 13B shows a state in which the pixel shift has been performed.
図１３（ａ）に示すように、三次元映像表示装置１Ｃは、特定フレーム（例えば、奇数フレーム）において、二次元映像表示手段１１によって、水平偏光の多視点映像（部分視点映像ＰＩ）を、二次元映像として表示する。
このとき、偏光切替部１４は、二次元映像表示手段１１が表示するフレームに同期して、偏光切替スイッチＳ１をＯＦＦにして、偏光切替素子１３への電圧の印加を行わない。
これによって、偏光切替素子１３は、水平偏光である多視点映像の光を通過させて、複屈折素子１５に照射する。
そして、複屈折素子１５は、水平偏光の光を屈折させずに結像光学系１２の結像レンズ１２０に照射する。
また、結像レンズ１２０は、アパーチャアレイ１２１を介して、部分視点映像ＰＩの各画素の光の照射範囲を限定して、スクリーン２１に照射する。
As shown in FIG. 13A, in the three-dimensional image display device 1C, a horizontally polarized multi-view image (partial-view image PI) is displayed by the two-dimensional image display means 11 in a specific frame (for example, an odd number frame). Display as a two-dimensional image.
At this time, the polarization switching unit 14 turns off the polarization switching switch S1 in synchronization with the frame displayed by the two-dimensional image display unit 11 and does not apply a voltage to the polarization switching element 13.
As a result, the polarization switching element 13 allows the light of the multi-view image that is horizontally polarized light to pass through and irradiates the birefringent element 15.
Then, the birefringent element 15 irradiates the image forming lens 120 of the image forming optical system 12 without refracting the horizontally polarized light.
Further, the imaging lens 120 limits the irradiation range of light of each pixel of the partial-viewpoint image PI via the aperture array 121 and irradiates the screen 21 with the light.
また、図１３（ｂ）に示すように、三次元映像表示装置１Ｃは、特定フレーム（例えば、偶数フレーム）において、二次元映像表示手段１１によって、水平偏光の多視点映像（部分視点映像ＰＩ）を、二次元映像として表示する。なお、この多視点映像（部分視点映像ＰＩ）は、図１３（ａ）で表示する多視点映像（部分視点映像ＰＩ）とは、水平方向および垂直方向にそれぞれ半画素ずれている。
このとき、偏光切替部１４は、二次元映像表示手段１１が表示するフレームに同期して、偏光切替スイッチＳ１をＯＮにして、偏光切替素子１３への電圧の印加を行う。
これによって、偏光切替素子１３は、水平偏光である多視点映像の光を垂直偏光に切り替えて、複屈折素子１５に照射する。
そして、複屈折素子１５は、垂直偏光の光を屈折させて結像光学系１２の結像レンズ１２０に照射する。
また、結像レンズ１２０は、アパーチャアレイ１２１を介して、部分視点映像ＰＩの各画素の光の照射範囲を限定して、スクリーン２１に照射する。
Further, as shown in FIG. 13B, in the three-dimensional image display device 1C, in a specific frame (for example, an even frame), the two-dimensional image display means 11 causes the horizontally polarized multi-view image (partial-view image PI). Is displayed as a two-dimensional image. The multi-view image (partial-view image PI) is shifted from the multi-view image (partial-view image PI) displayed in FIG. 13A by half a pixel in the horizontal and vertical directions.
At this time, the polarization switching unit 14 turns on the polarization switching switch S1 in synchronism with the frame displayed by the two-dimensional image display unit 11, and applies a voltage to the polarization switching element 13.
As a result, the polarization switching element 13 switches the light of the multi-view image, which is the horizontal polarization, to the vertical polarization and irradiates the birefringence element 15.
Then, the birefringent element 15 refracts the vertically polarized light and irradiates the imaging lens 120 of the imaging optical system 12 with the refracted light.
Further, the imaging lens 120 limits the irradiation range of light of each pixel of the partial-viewpoint image PI via the aperture array 121 and irradiates the screen 21 with the light.
そして、三次元映像表示装置１Ｃは、多視点映像のフレームごとに、時系列で、図１３（ａ），（ｂ）の動作を繰り返す。
以上の動作によって、三次元映像表示装置１Ｃは、部分視点映像ＰＩの同じ画素位置の光を、時系列で半画素ずれてスクリーン２１に照射することで、多視点映像の解像度を上げることができる。
Then, the 3D image display apparatus 1C repeats the operations of FIGS. 13A and 13B in time series for each frame of the multi-view image.
With the above operation, the 3D image display apparatus 1C can increase the resolution of the multi-view image by irradiating the screen 21 with the light of the same pixel position of the partial-view image PI with a half-pixel shift in time series. .
以上説明したように、三次元映像表示装置１Ｃは、三次元映像表示装置１（図２）と同様の効果に加え、多視点映像表示手段１０Ｃが表示する多視点映像の解像度を上げることで、表示する三次元映像Ｔの解像度も向上させることができる。 As described above, the 3D image display apparatus 1C has the same effect as the 3D image display apparatus 1 (FIG. 2), and also increases the resolution of the multi-viewpoint image displayed by the multi-viewpoint image display means 10C. The resolution of the three-dimensional image T to be displayed can also be improved.
＜第４実施形態＞
〔三次元映像表示装置（光線ずらし付加）〕
次に、図１４を参照して、本発明の第４実施形態に係る三次元映像表示装置１Ｄについて説明する。
図１４に示す三次元映像表示装置１Ｄは、図２で説明した三次元映像表示装置１と同様、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像を表示するものである。ただし、三次元映像表示装置１Ｄは、光線ずらしにより、多視点映像の視点数を増やす構造となっている。
<Fourth Embodiment>
[Three-dimensional image display device (light beam shift added)]
Next, with reference to FIG. 14, a 3D image display apparatus 1D according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
The 3D image display apparatus 1D shown in FIG. 14 displays a 3D image having parallax in the horizontal direction and the vertical direction similarly to the 3D image display apparatus 1 described in FIG. However, the 3D image display apparatus 1D has a structure in which the number of viewpoints of a multi-view image is increased by shifting light rays.
図１４に示すように、三次元映像表示装置１Ｄは、多視点映像表示手段１０Ｄと、表示光学系２０と、を備える。表示光学系２０は、三次元映像表示装置１（図２）と同じ構成であるため説明を省略する。なお、表示光学系２０は、三次元映像表示装置１Ｂ（図１０）と同様、視域形成レンズ２２を備える構成としてもよい。 As shown in FIG. 14, the 3D video display device 1D includes a multi-view video display means 10D and a display optical system 20. The display optical system 20 has the same configuration as that of the three-dimensional image display device 1 (FIG. 2), and a description thereof will be omitted. Note that the display optical system 20 may be configured to include the viewing zone forming lens 22, similarly to the three-dimensional image display device 1B (FIG. 10).
多視点映像表示手段１０Ｄは、水平方向および垂直方向の異なる視点位置の映像（多視点映像）を表示するものである。この多視点映像表示手段１０Ｄは、図２で説明した三次元映像表示装置１と同様、部分視点映像ＰＩを、多視点映像として表示光学系２０に照射する。ただし、多視点映像表示手段１０Ｄが表示する多視点映像は、時系列に予め定めたフレーム間隔（例えば、１フレーム間隔）で、水平方向および垂直方向にそれぞれ視点間隔の半分である半視点（斜め半視点）ずれた映像であるとする。 The multi-view video display means 10D displays video (multi-view video) at different viewpoint positions in the horizontal and vertical directions. The multi-viewpoint image display means 10D irradiates the display optical system 20 with the partial-viewpoint image PI as a multi-viewpoint image, as in the three-dimensional image display device 1 described with reference to FIG. However, the multi-viewpoint images displayed by the multi-viewpoint image display means 10D have half-viewpoints (oblique angles) that are half of the viewpoint intervals in the horizontal and vertical directions at predetermined frame intervals (for example, one frame interval) in time series. It is assumed that the images are shifted (half-viewpoint).
図１４に示すように、多視点映像表示手段１０Ｄは、二次元映像表示手段１１と、結像光学系１２と、偏光切替素子１３と、偏光切替部１４と、光線ずらし光学系１６と、を備える。
二次元映像表示手段１１および結像光学系１２は、図２で説明した三次元映像表示装置１と同じ構成であり、偏光切替素子１３および偏光切替部１４は、図１２で説明した図１２で説明した三次元映像表示装置１Ｃと同じ構成であるため説明を省略する。ただし、二次元映像表示手段１１は、フレーム単位で、視点位置が水平方向および垂直方向に半視点ずれた部分視点映像を表示することとする。また、ここでは、偏光切替部１４のスイッチの符号を三次元映像表示装置１Ｃと区別するため、Ｓ２とする。
As shown in FIG. 14, the multi-view image display unit 10D includes a two-dimensional image display unit 11, an image forming optical system 12, a polarization switching element 13, a polarization switching unit 14, and a light beam shifting optical system 16. Prepare
The two-dimensional image display means 11 and the imaging optical system 12 have the same configuration as the three-dimensional image display device 1 described in FIG. 2, and the polarization switching element 13 and the polarization switching unit 14 are the same as those in FIG. 12 described in FIG. Since the configuration is the same as that of the 3D image display apparatus 1C described above, description thereof will be omitted. However, it is assumed that the two-dimensional image display means 11 displays a partial viewpoint image in which the viewpoint position is shifted by a half viewpoint in the horizontal direction and the vertical direction in frame units. Further, here, the sign of the switch of the polarization switching unit 14 is set to S2 in order to distinguish it from the 3D image display apparatus 1C.
光線ずらし光学系１６は、偏光切替素子１３を介して入射される結像レンズ１２０ごとの映像光の出力方向を、偏光状態に応じて予め定めた位置にずらすものである。
ここでは、光線ずらし光学系１６は、入射される映像光が水平偏光であれば、映像光をずらさずにそのまま表示光学系２０に照射し、映像光が垂直偏光であれば、映像光をずらして表示光学系２０に照射する。
具体的には、光線ずらし光学系１６は、結像レンズ１２０ごとに、偏光ビームスプリッタ１６０と、ミラー１６１と、を備える。
The light beam shifting optical system 16 shifts the output direction of the image light incident on each of the imaging lenses 120 via the polarization switching element 13 to a predetermined position according to the polarization state.
Here, the light beam shifting optical system 16 irradiates the display optical system 20 as it is without shifting the image light if the incident image light is horizontally polarized light, and shifts the image light if the image light is vertically polarized light. And illuminates the display optical system 20.
Specifically, the light beam shifting optical system 16 includes a polarization beam splitter 160 and a mirror 161 for each imaging lens 120.
偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarization Beam Splitter）１６０は、結像レンズ１２０を介して照射される映像光を偏光成分に応じて分離するものである。
偏光ビームスプリッタ１６０は、光路上の結像レンズ１２０の後段で光軸上に配置される。そして、偏光ビームスプリッタ１６０は、入射される映像光が水平偏光である場合、その映像光を透過させ、表示光学系２０に照射する。また、偏光ビームスプリッタ１６０は、入射される映像光が垂直偏光である場合、その映像光を反射させてミラー１６１に照射する。
The polarization beam splitter (PBS: Polarization Beam Splitter) 160 separates the image light emitted through the imaging lens 120 according to the polarization component.
The polarization beam splitter 160 is arranged on the optical axis after the imaging lens 120 on the optical path. Then, when the incident image light is horizontally polarized light, the polarization beam splitter 160 transmits the image light and irradiates it to the display optical system 20. Further, when the incident image light is vertically polarized light, the polarization beam splitter 160 reflects the image light and irradiates it on the mirror 161.
ミラー１６１は、偏光ビームスプリッタ１６０で反射された映像光（垂直偏光）を反射するものである。ミラー１６１は、反射した映像光を表示光学系２０に照射する。
ミラー１６１は、二次元映像表示手段１１が表示する部分視点映像に対して、視点位置が水平方向および垂直方向に半分（半視点）ずれるように、偏光ビームスプリッタ１６０から離間して配置される。なお、ミラー１６１は、偏光ビームスプリッタで構成しても構わない。
The mirror 161 reflects the image light (vertically polarized light) reflected by the polarization beam splitter 160. The mirror 161 irradiates the display optical system 20 with the reflected image light.
The mirror 161 is arranged apart from the polarization beam splitter 160 so that the viewpoint position is shifted by half (half viewpoint) in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the partial viewpoint image displayed by the two-dimensional image display means 11. The mirror 161 may be a polarization beam splitter.
これによって、光線ずらし光学系１６は、奇数フレームの映像光については、そのまま透過して表示光学系２０に照射する。また、光線ずらし光学系１６は、偶数フレームの映像光については、視点位置が部分視点映像ＰＩのピッチ（中心間隔）の半分だけ水平方向および垂直方向に光線をずらして、表示光学系２０に照射する。 As a result, the light beam shifting optical system 16 directly transmits the image light of the odd-numbered frame to the display optical system 20. Further, the light beam shifting optical system 16 shifts the light beam in the horizontal direction and the vertical direction at the viewpoint position by half the pitch (center interval) of the partial viewpoint image PI and irradiates the display optical system 20 with respect to the image light of an even frame. To do.
なお、ここでは、光線ずらし光学系１６は、アパーチャアレイ１２１を通過した光を対象として光線ずらしを行っている。しかし、アパーチャアレイ１２１を用いない場合、光線ずらし光学系１６は、アパーチャアレイ１２１の位置である結像レンズ１２０の焦点距離の位置の近傍に配置すればよい。これによって、偏光ビームスプリッタ１６０およびミラー１６１を小型化することができる。 In addition, here, the light beam shifting optical system 16 performs light beam shifting for the light that has passed through the aperture array 121. However, when the aperture array 121 is not used, the light beam shifting optical system 16 may be arranged near the position of the aperture array 121, which is the focal length of the imaging lens 120. Thereby, the polarization beam splitter 160 and the mirror 161 can be downsized.
ここで、図１５を参照（適宜図１４参照）して、三次元映像表示装置１Ｄが光線ずらしを行う動作について説明する。図１５（ａ）は、光線ずらしを行っていない状態を示す。図１５（ｂ）は、光線ずらしを行った状態を示す。 Here, with reference to FIG. 15 (see FIG. 14 as needed), the operation of the three-dimensional image display device 1D for shifting the light beam will be described. FIG. 15A shows a state in which the light beam shifting is not performed. FIG. 15B shows a state in which the light beams have been shifted.
図１５（ａ）に示すように、三次元映像表示装置１Ｄは、特定フレーム（例えば、奇数フレーム）において、二次元映像表示手段１１によって、水平偏光の多視点映像（部分視点映像ＰＩ）を、二次元映像として表示する。
このとき、偏光切替部１４は、二次元映像表示手段１１が表示するフレームに同期して、偏光切替スイッチＳ２をＯＦＦにして、偏光切替素子１３への電圧の印加を行わない。
これによって、偏光切替素子１３は、水平偏光である多視点映像の光を通過させて、結像レンズ１２０に照射する。
また、結像レンズ１２０は、アパーチャアレイ１２１を介して、部分視点映像ＰＩの各画素の光の照射範囲を限定して、偏光ビームスプリッタ１６０に照射する。
このとき、映像光は水平偏光であるため、偏光ビームスプリッタ１６０は、照射された映像光をそのまま透過して、スクリーン２１に照射する。
As shown in FIG. 15A, in the three-dimensional image display device 1D, a horizontally polarized multi-view image (partial-view image PI) is displayed by the two-dimensional image display means 11 in a specific frame (for example, an odd number frame). Display as a two-dimensional image.
At this time, the polarization switching unit 14 turns off the polarization switching switch S2 in synchronization with the frame displayed by the two-dimensional image display unit 11, and does not apply the voltage to the polarization switching element 13.
As a result, the polarization switching element 13 allows the light of the multi-view image, which is horizontally polarized light, to pass through and illuminates the imaging lens 120.
Further, the imaging lens 120 limits the irradiation range of the light of each pixel of the partial viewpoint image PI via the aperture array 121 and irradiates the polarization beam splitter 160.
At this time, since the image light is horizontally polarized, the polarization beam splitter 160 transmits the irradiated image light as it is and irradiates the screen 21.
また、図１５（ｂ）に示すように、三次元映像表示装置１Ｄは、特定フレーム（例えば、偶数フレーム）において、二次元映像表示手段１１によって、水平偏光の多視点映像（部分視点映像ＰＩ）を、二次元映像として表示する。なお、この多視点映像（部分視点映像ＰＩ）は、図１５（ａ）で表示する多視点映像（部分視点映像ＰＩ）とは半視点分視点位置がずれている。
このとき、偏光切替部１４は、二次元映像表示手段１１が表示するフレームに同期して、偏光切替スイッチＳ２をＯＮにして、偏光切替素子１３への電圧の印加を行う。
これによって、偏光切替素子１３は、水平偏光である多視点映像の光を垂直偏光に切り替えて、結像レンズ１２０に照射する。
また、結像レンズ１２０は、アパーチャアレイ１２１を介して、部分視点映像ＰＩの各画素の光の照射範囲を限定して、偏光ビームスプリッタ１６０に照射する。
このとき、映像光は垂直偏光であるため、偏光ビームスプリッタ１６０は、照射された映像光をミラー１６１に反射する。
さらに、ミラー１６１は、偏光ビームスプリッタ１６０から照射された映像光を反射することで、スクリーン２１に照射する。
Further, as shown in FIG. 15B, in the three-dimensional image display device 1D, in a specific frame (for example, an even frame), the two-dimensional image display means 11 causes the horizontally polarized multi-view image (partial-view image PI). Is displayed as a two-dimensional image. The multi-view image (partial-view image PI) is shifted from the multi-view image (partial-view image PI) displayed in FIG.
At this time, the polarization switching unit 14 turns on the polarization switching switch S2 in synchronism with the frame displayed by the two-dimensional image display unit 11, and applies a voltage to the polarization switching element 13.
As a result, the polarization switching element 13 switches the light of the multi-view image, which is the horizontal polarization, to the vertical polarization and irradiates the imaging lens 120.
Further, the imaging lens 120 limits the irradiation range of the light of each pixel of the partial viewpoint image PI via the aperture array 121 and irradiates the polarization beam splitter 160.
At this time, since the image light is vertically polarized, the polarization beam splitter 160 reflects the emitted image light to the mirror 161.
Further, the mirror 161 reflects the image light emitted from the polarization beam splitter 160 to illuminate the screen 21.
そして、三次元映像表示装置１Ｄは、多視点映像のフレームごとに、時系列で、図１５（ａ），（ｂ）の動作を繰り返す。
以上の動作によって、三次元映像表示装置１Ｄは、部分視点映像ＰＩの同じ画素位置の光を、時系列で半視点分ずれてスクリーン２１に照射することで、多視点映像の視点位置を増加させることができる。
Then, the 3D video display device 1D repeats the operations of FIGS. 15A and 15B in time series for each frame of the multi-view video.
Through the above operation, the 3D image display apparatus 1D increases the viewpoint position of the multi-viewpoint image by irradiating the screen 21 with the light of the same pixel position of the partial viewpoint image PI on the screen 21 with a time-sequential shift of the half viewpoint. be able to.
以上説明したように、三次元映像表示装置１Ｄは、三次元映像表示装置１（図２）と同様の効果に加え、多視点映像表示手段１０Ｄが表示する多視点映像の視点数を増加させることで、表示する三次元映像Ｔの奥行き方向の再現性を高めることができる。 As described above, the three-dimensional video display device 1D has the same effect as the three-dimensional video display device 1 (FIG. 2), and increases the number of viewpoints of the multi-viewpoint video displayed by the multi-viewpoint video display means 10D. Thus, the reproducibility of the displayed three-dimensional image T in the depth direction can be improved.
＜第５実施形態＞
〔三次元映像表示装置（画素ずらしおよび光線ずらし付加）〕
次に、図１６を参照して、本発明の第５実施形態に係る三次元映像表示装置１Ｅについて説明する．
図１６に示す三次元映像表示装置１Ｅは、図２で説明した三次元映像表示装置１と同様、水平方向および垂直方向に視差を有する三次元映像を表示するものである。さらに、三次元映像表示装置１Ｅは、図１２で説明した三次元映像表示装置１Ｃの画素ずらしの機能と、図１４で説明した三次元映像表示装置１Ｄの光線ずらしの機能とを有する。
<Fifth Embodiment>
[Three-dimensional image display device (pixel shift and light beam shift added)]
Next, with reference to FIG. 16, a 3D image display apparatus 1E according to a fifth embodiment of the present invention will be described.
The 3D image display apparatus 1E shown in FIG. 16 displays a 3D image having parallax in the horizontal direction and the vertical direction, like the 3D image display apparatus 1 described in FIG. Further, the 3D image display apparatus 1E has the pixel shifting function of the 3D image display apparatus 1C described in FIG. 12 and the light beam shifting function of the 3D image display apparatus 1D described in FIG.
図１６に示すように、三次元映像表示装置１Ｅは、多視点映像表示手段１０Ｅと、表示光学系２０と、を備える。表示光学系２０は、三次元映像表示装置１（図２）と同じ構成であるため説明を省略する。なお、表示光学系２０は、三次元映像表示装置１Ｂ（図１０）と同様、視域形成レンズ２２を備える構成としてもよい。 As shown in FIG. 16, the 3D video display device 1E includes a multi-view video display means 10E and a display optical system 20. The display optical system 20 has the same configuration as that of the three-dimensional image display device 1 (FIG. 2), and a description thereof will be omitted. Note that the display optical system 20 may be configured to include the viewing zone forming lens 22, similarly to the three-dimensional image display device 1B (FIG. 10).
多視点映像表示手段１０Ｅは、水平方向および垂直方向の異なる視点位置の映像（多視点映像）を表示するものである。この多視点映像表示手段１０Ｅは、図２で説明した三次元映像表示装置１と同様、部分視点映像ＰＩを、多視点映像として表示光学系２０に照射する。ただし、多視点映像表示手段１０Ｅが表示する多視点映像は、時系列に予め定めたフレーム間隔（例えば、１フレーム間隔）で、画素ずらしおよび光線ずらしを行った映像であることとする。 The multi-view video display means 10E displays video (multi-view video) at different viewpoint positions in the horizontal and vertical directions. The multi-view image display means 10E irradiates the display optical system 20 with the partial-view image PI as a multi-view image, as in the three-dimensional image display device 1 described with reference to FIG. However, the multi-view video displayed by the multi-view video display unit 10E is assumed to be a video that is pixel-shifted and ray-shifted at time-series predetermined frame intervals (for example, one frame interval).
図１６に示すように、多視点映像表示手段１０Ｅは、二次元映像表示手段１１と、結像光学系１２と、偏光切替素子１３Ａ，１３Ｂと、偏光切替部１４Ｂと、複屈折素子１５と、光線ずらし光学系１６と、を備える。
二次元映像表示手段１１および結像光学系１２は、図２で説明した三次元映像表示装置１と同じ構成である。また、偏光切替素子１３Ａおよび複屈折素子１５は、画素ずらしを行う機能として、図１２で説明した三次元映像表示装置１Ｃの偏光切替素子１３および複屈折素子１５と同じ構成である。また、偏光切替素子１３Ｂおよび光線ずらし光学系１６は、光線ずらしを行う機能として、図１４で説明した三次元映像表示装置１Ｄの偏光切替素子１３および光線ずらし光学系１６と同じ構成である。
As shown in FIG. 16, the multi-view image display means 10E includes a two-dimensional image display means 11, an imaging optical system 12, polarization switching elements 13A and 13B, a polarization switching section 14B, a birefringent element 15, and The light beam shifting optical system 16 is provided.
The two-dimensional image display means 11 and the imaging optical system 12 have the same configuration as the three-dimensional image display device 1 described with reference to FIG. The polarization switching element 13A and the birefringence element 15 have the same configuration as the polarization switching element 13 and the birefringence element 15 of the 3D image display apparatus 1C described in FIG. The polarization switching element 13B and the light beam shifting optical system 16 have the same configuration as the polarization switching element 13 and the light beam shifting optical system 16 of the 3D image display apparatus 1D described in FIG.
偏光切替部１４Ｂは、二次元映像表示手段１１が表示する映像のフレームに同期して、時間分割で偏光切替素子１３Ａ，１３Ｂの偏光状態を電圧制御により切り替えるものである。なお、偏光切替部１４Ｂは、垂直ブランキング期間で偏光切替の制御を行う。
偏光切替部１４Ｂは、偏光切替素子１３Ａへの電圧の制御（偏光切替スイッチＳ１：ＯＮ／ＯＦＦ）を行うことで、画素ずらしを行う。また、偏光切替部１４Ｂは、偏光切替素子１３Ｂへの電圧の制御（偏光切替スイッチＳ２：ＯＮ／ＯＦＦ）を行うことで、光線ずらしを行う。
The polarization switching unit 14B switches the polarization states of the polarization switching elements 13A and 13B by voltage control in time division in synchronization with the frame of the video displayed by the two-dimensional video display unit 11. The polarization switching unit 14B controls polarization switching during the vertical blanking period.
The polarization switching unit 14B performs pixel shifting by controlling the voltage to the polarization switching element 13A (polarization switching switch S1: ON / OFF). In addition, the polarization switching unit 14B shifts the light beam by controlling the voltage to the polarization switching element 13B (polarization switching switch S2: ON / OFF).
ここで、図１７，図１８を参照（適宜図１６参照）して、三次元映像表示装置１Ｅが画素ずらしおよび光線ずらしを行う動作について説明する。
図１７（ａ）に示すように、三次元映像表示装置１Ｅは、４フレーム単位の第１フレームにおいて、二次元映像表示手段１１によって、水平偏光の多視点映像（部分視点映像ＰＩ）を、二次元映像として表示する。
このとき、偏光切替部１４Ｂは、二次元映像表示手段１１が表示するフレームに同期して、図１８の（ａ）に示すように、偏光切替スイッチＳ１，Ｓ２をＯＦＦにして、偏光切替素子１３Ａ，１３Ｂへの電圧の印加を行わない。
これによって、偏光切替素子１３Ａは、水平偏光である多視点映像の光を通過させて、複屈折素子１５に照射する。
Here, with reference to FIG. 17 and FIG. 18 (see FIG. 16 as needed), the operation of the 3D image display apparatus 1E for pixel shifting and ray shifting will be described.
As shown in FIG. 17A, in the three-dimensional image display device 1E, the horizontally polarized multi-view image (partial-view image PI) is displayed by the two-dimensional image display means 11 in the first frame of four frames. Display as a three-dimensional image.
At this time, the polarization switching unit 14B turns off the polarization switching switches S1 and S2 in synchronization with the frame displayed by the two-dimensional image display unit 11 as shown in FIG. , 13B is not applied.
As a result, the polarization switching element 13A allows the light of the multi-view image that is horizontally polarized light to pass therethrough and irradiates the birefringent element 15.
そして、複屈折素子１５は、水平偏光の光を屈折させずに偏光切替素子１３Ｂに照射する。
そして、偏光切替素子１３Ｂは、水平偏光である多視点映像の光を通過させて、結像レンズ１２０に照射する。
また、結像レンズ１２０は、アパーチャアレイ１２１を介して、部分視点映像ＰＩの各画素の光の照射範囲を限定して、偏光ビームスプリッタ１６０に照射する。
このとき、映像光は水平偏光であるため、偏光ビームスプリッタ１６０は、照射された映像光をそのまま透過して、スクリーン２１に照射する。
Then, the birefringence element 15 irradiates the polarization switching element 13B without refracting the horizontally polarized light.
Then, the polarization switching element 13B allows the light of the multi-view image, which is horizontally polarized light, to pass through and illuminates the imaging lens 120.
Further, the imaging lens 120 limits the irradiation range of the light of each pixel of the partial viewpoint image PI via the aperture array 121 and irradiates the polarization beam splitter 160.
At this time, since the image light is horizontally polarized, the polarization beam splitter 160 transmits the irradiated image light as it is and irradiates the screen 21.
次に、図１７（ｂ）に示すように、三次元映像表示装置１Ｅは、４フレーム単位の第２フレームにおいて、二次元映像表示手段１１によって、水平偏光の多視点映像（部分視点映像ＰＩ）を、二次元映像として表示する。なお、この多視点映像は、図１７（ａ）で表示する多視点映像とは、水平方向および垂直方向にそれぞれ半視点分だけ視点位置がずれている。
このとき、偏光切替部１４Ｂは、二次元映像表示手段１１が表示するフレームに同期して、図１８の（ｂ）に示すように、偏光切替スイッチＳ１をＯＦＦにして、偏光切替素子１３Ａへの電圧の印加を行わず、偏光切替スイッチＳ２をＯＮにして、偏光切替素子１３Ｂへの電圧の印加を行う。
これによって、偏光切替素子１３Ａは、水平偏光である多視点映像の光を通過させて、複屈折素子１５に照射する。
Next, as shown in FIG. 17B, in the 3D image display apparatus 1E, the horizontally polarized multi-view image (partial view image PI) is displayed by the 2D image display means 11 in the second frame of 4 frames. Is displayed as a two-dimensional image. It should be noted that the viewpoint position of this multi-view image is shifted from the multi-view image displayed in FIG. 17A by a half viewpoint in each of the horizontal direction and the vertical direction.
At this time, the polarization switching unit 14B turns off the polarization switching switch S1 as shown in (b) of FIG. 18 in synchronization with the frame displayed by the two-dimensional image display means 11, and switches to the polarization switching element 13A. The polarization switching switch S2 is turned on without applying the voltage, and the voltage is applied to the polarization switching element 13B.
As a result, the polarization switching element 13A allows the light of the multi-view image that is horizontally polarized light to pass therethrough and irradiates the birefringent element 15.
そして、複屈折素子１５は、水平偏光の光を屈折させずに偏光切替素子１３Ｂに照射する。
そして、偏光切替素子１３Ｂは、水平偏光である多視点映像の光を垂直偏光に切り替えて、結像レンズ１２０に照射する。
また、結像レンズ１２０は、アパーチャアレイ１２１を介して、部分視点映像ＰＩの各画素の光の照射範囲を限定して、偏光ビームスプリッタ１６０に照射する。
このとき、映像光は垂直偏光であるため、偏光ビームスプリッタ１６０は、照射された映像光をミラー１６１に反射する。そして、ミラー１６１は、さらに映像光を反射して、スクリーン２１に照射する。
これによって、三次元映像表示装置１Ｅは、図１７（ａ）で表示する多視点映像に対して、水平方向および垂直方向にそれぞれ視点位置が半分ずれた多視点映像を表示する。
Then, the birefringence element 15 irradiates the polarization switching element 13B without refracting the horizontally polarized light.
Then, the polarization switching element 13B switches the light of the multi-view image that is the horizontal polarization to the vertical polarization and irradiates the imaging lens 120.
Further, the imaging lens 120 limits the irradiation range of the light of each pixel of the partial viewpoint image PI via the aperture array 121 and irradiates the polarization beam splitter 160.
At this time, since the image light is vertically polarized, the polarization beam splitter 160 reflects the emitted image light to the mirror 161. Then, the mirror 161 further reflects the image light and irradiates it on the screen 21.
As a result, the 3D image display apparatus 1E displays a multi-view image in which the viewpoint positions are shifted by half in the horizontal direction and the vertical direction with respect to the multi-view image displayed in FIG.
次に、図１７（ｃ）に示すように、三次元映像表示装置１Ｅは、４フレーム単位の第３フレームにおいて、二次元映像表示手段１１によって、水平偏光の多視点映像（部分視点映像ＰＩ）を、二次元映像として表示する。なお、この多視点映像は、図１７（ａ）で表示する多視点映像とは、水平方向および垂直方向にそれぞれ半画素分ずれている。
このとき、偏光切替部１４Ｂは、二次元映像表示手段１１が表示するフレームに同期して、図１８の（ｃ）に示すように、偏光切替スイッチＳ１，Ｓ２をＯＮにして、偏光切替素子１３Ａ，１３Ｂへの電圧の印加を行う。
これによって、偏光切替素子１３Ａは、水平偏光である多視点映像の光を垂直偏光に切り替えて、複屈折素子１５に照射する。
Next, as shown in FIG. 17C, in the 3D image display apparatus 1E, in the 3rd frame of 4 frame units, the 2D image display means 11 causes the horizontally polarized multi-view image (partial view image PI). Is displayed as a two-dimensional image. Note that this multi-view image is shifted from the multi-view image displayed in FIG. 17A by half a pixel in each of the horizontal direction and the vertical direction.
At this time, the polarization switching unit 14B turns on the polarization switching switches S1 and S2 in synchronization with the frame displayed by the two-dimensional image display unit 11 as shown in FIG. , 13B is applied.
As a result, the polarization switching element 13A switches the light of the multi-view image that is horizontally polarized light to vertically polarized light and irradiates the birefringent element 15 with the light.
そして、複屈折素子１５は、垂直偏光の光を屈折して偏光切替素子１３Ｂに照射する。
そして、偏光切替素子１３Ｂは、垂直偏光である多視点映像の光を水平偏光に切り替えて、結像レンズ１２０に照射する。
また、結像レンズ１２０は、アパーチャアレイ１２１を介して、部分視点映像ＰＩの各画素の光の照射範囲を限定して、偏光ビームスプリッタ１６０に照射する。
このとき、映像光は水平偏光であるため、偏光ビームスプリッタ１６０は、照射された映像光をそのまま透過して、スクリーン２１に照射する。
これによって、三次元映像表示装置１Ｅは、図１７（ａ）で表示する多視点映像に対して、水平方向および垂直方向にそれぞれ半画素ずれた多視点映像を表示する。
Then, the birefringence element 15 refracts the vertically polarized light and irradiates the polarization switching element 13B.
Then, the polarization switching element 13B switches the vertically polarized light of the multi-view image to the horizontally polarized light, and irradiates the imaging lens 120 with it.
Further, the imaging lens 120 limits the irradiation range of the light of each pixel of the partial viewpoint image PI via the aperture array 121 and irradiates the polarization beam splitter 160.
At this time, since the image light is horizontally polarized, the polarization beam splitter 160 transmits the irradiated image light as it is and irradiates the screen 21.
As a result, the 3D image display apparatus 1E displays a multi-view image shifted by half a pixel in each of the horizontal direction and the vertical direction with respect to the multi-view image displayed in FIG.
次に、図１７（ｄ）に示すように、三次元映像表示装置１Ｅは、４フレーム単位の第４フレームにおいて、二次元映像表示手段１１によって、水平偏光の多視点映像（部分視点映像ＰＩ）を、二次元映像として表示する。なお、この多視点映像は、図１７（ｃ）で表示する多視点映像とは、水平方向および垂直方向にそれぞれ半画素分ずれている。
このとき、偏光切替部１４Ｂは、二次元映像表示手段１１が表示するフレームに同期して、図１８の（ｄ）に示すように、偏光切替スイッチＳ１をＯＮにして、偏光切替素子１３Ａへの電圧の印加を行い、偏光切替スイッチＳ２をＯＦＦにして、偏光切替素子１３Ｂへの電圧の印加を行わない。
これによって、偏光切替素子１３Ａは、水平偏光である多視点映像の光を垂直偏光に切り替えて、複屈折素子１５に照射する。
Next, as shown in FIG. 17D, in the 3D image display apparatus 1E, in the 4th frame of 4 frame units, the 2D image display means 11 causes the horizontally polarized multi-view image (partial view image PI). Is displayed as a two-dimensional image. Note that this multi-view image is shifted from the multi-view image displayed in FIG. 17C by half a pixel in each of the horizontal and vertical directions.
At this time, the polarization switching unit 14B turns on the polarization switching switch S1 as shown in (d) of FIG. 18 in synchronism with the frame displayed by the two-dimensional image display means 11 to switch to the polarization switching element 13A. The voltage is applied and the polarization switching switch S2 is turned off, and the voltage is not applied to the polarization switching element 13B.
As a result, the polarization switching element 13A switches the light of the multi-view image that is horizontally polarized light to vertically polarized light and irradiates the birefringent element 15 with the light.
そして、複屈折素子１５は、垂直偏光の光を屈折して偏光切替素子１３Ｂに照射する。
そして、偏光切替素子１３Ｂは、垂直偏光である多視点映像の光を通過させて、結像レンズ１２０に照射する。
また、結像レンズ１２０は、アパーチャアレイ１２１を介して、部分視点映像ＰＩの各画素の光の照射範囲を限定して、偏光ビームスプリッタ１６０に照射する。
このとき、映像光は垂直偏光であるため、偏光ビームスプリッタ１６０は、照射された映像光をミラー１６１に反射する。そして、ミラー１６１は、さらに映像光を反射して、スクリーン２１に照射する。
これによって、三次元映像表示装置１Ｅは、図１７（ｃ）で表示する部分視点映像に対して、水平方向および垂直方向にそれぞれ半画素ずれた部分視点映像を表示する。
Then, the birefringence element 15 refracts the vertically polarized light and irradiates the polarization switching element 13B.
Then, the polarization switching element 13B allows the light of the multi-view image, which is vertically polarized light, to pass through and illuminates the imaging lens 120.
Further, the imaging lens 120 limits the irradiation range of the light of each pixel of the partial viewpoint image PI via the aperture array 121 and irradiates the polarization beam splitter 160.
At this time, since the image light is vertically polarized, the polarization beam splitter 160 reflects the emitted image light to the mirror 161. Then, the mirror 161 further reflects the image light and irradiates it on the screen 21.
As a result, the 3D image display apparatus 1E displays the partial viewpoint video that is shifted by half a pixel in the horizontal direction and the vertical direction from the partial viewpoint video displayed in FIG. 17C.
以上説明したように、三次元映像表示装置１Ｅは、三次元映像表示装置１（図２）と同様の効果に加え、表示する三次元映像Ｔの解像度の向上、および、奥行き方向の再現性を高めることができる。 As described above, the 3D image display apparatus 1E has the same effect as the 3D image display apparatus 1 (FIG. 2), as well as the improvement of the resolution of the 3D image T to be displayed and the reproducibility in the depth direction. Can be increased.
１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 三次元映像表示装置
１０，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 多視点映像表示手段
１１ 二次元映像表示手段
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 表示装置
１２ 結像光学系
１２０ 結像レンズ
１２１ アパーチャアレイ
１３，１３Ａ，１３Ｂ 偏光切替素子
１４，１４Ｂ 偏光切替部
１５ 複屈折素子
１６ 光線ずらし光学系
１６０ 偏光ビームスプリッタ
１６１ ミラー
２０，２０Ｂ 表示光学系
２１ スクリーン
２２ 視域形成レンズ
1, 1B, 1C, 1D, 1E Three-dimensional image display device 10, 10C, 10D, 10E Multi-view image display means 11 Two-dimensional image display means 11A, 11B, 11C Display device 12 Imaging optical system 120 Imaging lens 121 Aperture Array 13, 13A, 13B Polarization switching element 14, 14B Polarization switching section 15 Birefringence element 16 Ray shifting optical system 160 Polarizing beam splitter 161 Mirror 20, 20B Display optical system 21 Screen 22 Viewing area forming lens
Claims (7)
異なる位置の複数の視点映像で構成された多視点映像を表示する多視点映像表示手段と、
前記多視点映像表示手段が表示する多視点映像を背面照射されて前面に拡散することで前記三次元映像を表示する表示光学系と、を備え、
前記多視点映像を構成するそれぞれの視点映像は、前記表示光学系を部分的に照射するための部分視点映像であり、
前記多視点映像表示手段は、前記部分視点映像を部分的に重畳して前記表示光学系の全体に照射することを特徴とする三次元映像表示装置。 A three-dimensional image display device for displaying a three-dimensional image,
Multi-view video display means for displaying a multi-view video composed of multiple viewpoint videos at different positions,
A display optical system for displaying the three-dimensional image by back-illuminating the multi-view image displayed by the multi-view image display means and diffusing it to the front surface;
Each viewpoint image forming the multi-view image is a partial viewpoint image for partially illuminating the display optical system,
The three-dimensional image display device, wherein the multi-view image display means partially overlaps the partial-view image and irradiates the entire display optical system.
前記多視点映像を前記部分視点映像ごとに二次元映像として表示する二次元映像表示手段と、
前記二次元映像表示手段が表示する前記部分視点映像ごとに、前記部分視点映像の表示位置に対向する位置に配置され、前記部分視点映像を結像して、前記表示光学系に拡大照射する結像光学系と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の三次元映像表示装置。 The multi-view video display means,
A two-dimensional image display means for displaying the multi-view image as a two-dimensional image for each of the partial viewpoint images;
For each of the partial viewpoint images displayed by the two-dimensional image display means, the partial viewpoint image is arranged at a position facing the display position of the partial viewpoint image, the partial viewpoint image is imaged, and the display optical system is enlarged and irradiated. Image optics,
The three-dimensional image display device according to claim 1, further comprising:
前記結像レンズから前記結像レンズの焦点距離だけ離間した光の出射側の位置に開口部を設けたアパーチャアレイと、
を備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の三次元映像表示装置。 The imaging optical system includes an imaging lens arranged at a position facing a display position of the partial viewpoint image,
An aperture array provided with an opening at a position on the light emission side separated from the imaging lens by the focal length of the imaging lens,
The three-dimensional image display device according to claim 2, further comprising:
前記二次元映像表示手段と前記結像光学系との間に、
前記多視点映像の偏光方向を前記予め定めたフレーム間隔で切り替える偏光切替素子と、
前記偏光切替素子で偏光方向が切り替えられた光を、前記偏光方向に応じて半画素分ずらして複屈折させる複屈折素子と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の三次元映像表示装置。 The image light of the multi-view image is either horizontally polarized light or vertically polarized light, and the multi-view image is an image in which pixels are shifted by half at a predetermined frame interval,
Between the two-dimensional image display means and the imaging optical system,
A polarization switching element that switches the polarization direction of the multi-view image at the predetermined frame interval,
A light whose polarization direction is switched by the polarization switching element, a birefringent element that shifts by a half pixel in accordance with the polarization direction to cause birefringence,
The three-dimensional image display device according to any one of claims 2 to 4, further comprising:
前記二次元映像表示手段と前記結像光学系との間に配置した、前記多視点映像の偏光方向を前記予め定めたフレーム間隔で切り替える偏光切替素子と、
前記結像光学系の後段に配置した、前記偏光切替素子で偏光方向が切り替えられた一方の光を透過し、他方の光を前記視点間隔の半分に相当する位置にずらす光線ずらし光学系と、
をさらに備えることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の三次元映像表示装置。 The image light of the multi-view image is either horizontal polarized light or vertical polarized light, and the multi-view image is an image in which the viewpoint position is shifted by half the viewpoint interval at a predetermined frame interval,
A polarization switching element disposed between the two-dimensional image display means and the imaging optical system, for switching the polarization direction of the multi-view image at the predetermined frame interval,
A light beam shifting optical system that is arranged in the subsequent stage of the imaging optical system, transmits one light whose polarization direction is switched by the polarization switching element, and shifts the other light to a position corresponding to half the viewpoint interval,
The three-dimensional image display device according to any one of claims 2 to 4, further comprising:
前記スクリーンが拡散する光を予め定めた有効視域内に出射するように制御する視域形成レンズと、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の三次元映像表示装置。 The display optical system, a screen for diffusing the back-illuminated light,
A viewing zone forming lens for controlling the light diffused by the screen to be emitted within a predetermined effective viewing zone,
The three-dimensional image display device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003533732A (en) * | 2000-05-19 | 2003-11-11 | ティボル・バログ | Method and apparatus for displaying 3D images |
| JP2007309975A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | Three-dimensional image display method and three-dimensional image display device |
| JP2013009196A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Toshiba Corp | Image display device |
| JP2014110584A (en) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | Seiko Epson Corp | Image display device and image display system |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003533732A (en) * | 2000-05-19 | 2003-11-11 | ティボル・バログ | Method and apparatus for displaying 3D images |
| JP2007309975A (en) * | 2006-05-16 | 2007-11-29 | Tokyo Univ Of Agriculture & Technology | Three-dimensional image display method and three-dimensional image display device |
| JP2013009196A (en) * | 2011-06-24 | 2013-01-10 | Toshiba Corp | Image display device |
| JP2014110584A (en) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | Seiko Epson Corp | Image display device and image display system |
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