JP3356731B2 - 三次元映像表示装置 - Google Patents

三次元映像表示装置

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JP3356731B2 JP27097199A JP27097199A JP3356731B2 JP 3356731 B2 JP3356731 B2 JP 3356731B2 JP 27097199 A JP27097199 A JP 27097199A JP 27097199 A JP27097199 A JP 27097199A JP 3356731 B2 JP3356731 B2 JP 3356731B2
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  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は三次元の映像情報を
立体的に映し出す三次元映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の表示装置は、特にテレビ受信機を
含むブラウン管表示装置や液晶などを用いた平面型表示
装置のように、縦方向と横方向との二次元的映像情報を
構成して、画面表示を映し出していた。しかし近年、映
像情報を立体的空間で表示することが要求されている。
この要請に応え、立体的な映像情報を平面的な表示画面
で表現するために種々の技術が提案されている。
【0003】すなわち、コンピュータを用いて映像デー
タを加工し陰影処理を行う方法、いわゆるコンピュータ
グラフィックスなどによるコンピュータ画像処理にて行
う方法や、または偏光目がねを用いて互いに異なった偏
光状態に基づく視差画像を観測して立体映像を得る方
法、さらにメガネなしの立体映像装置としてのレンチキ
ュラーレンズを用いた装置においてはレンチキュラーレ
ンズ等の特殊光学素子を表示素子の前面に配置するもの
など、様々に擬似的な仮想立体映像を得る工夫が提案さ
れている(特開平5−107663号公報、特開平7−
234459号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術では、
いずれも平面画像を基本に擬似的に立体映像を得るもの
であり、映像情報を映し出す表示部分が三次元的な空間
で構成されていない。このため、仮想立体的映像は一方
向から見た立体映像しか一度には得られない。その結
果、得られた立体映像の裏側ないしは側面の映像をその
ままでは得ることができないという欠点がある。
【0005】上記の要求を満たすため立体映像を回転さ
せることにより裏側ないしは側面の映像が得られるが、
背景映像を参照しないとどの方向からの映像なのか判断
しにくいという問題がある。
【0006】上述した平面型表示装置による仮想的な立
体映像の表示方式の欠点を補うために、表示素子がマト
リックス配置された透明基板を複数枚積層し、実際に立
体的な画像を表示する立体型表示装置が提案されている
が(特開昭58−108574号公報参照)、この技術
でも、立体映像が見られるのは基板積層方向の上面から
だけであり、側面及び裏面からは見ることができない。
【0007】本発明の目的は、三次元に配置されたいず
れの方向にも発光可能な表示素子を用いることにより、
同時にいずれの方向に対しても三次元の映像情報を立体
的に映し出すことができる三次元映像表示装置を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
三次元映像表示装置は、三次元格子の各格子点に相当す
る位置に、各次元ごとの正方向及び負方向にそれぞれ独
立した発光表示を行う格子点表示器をそれぞれ配置した
ことを特徴とする。
【0009】本発明の請求項2に係る三次元映像表示装
置は、請求項1に係る三次元映像表示装置において、前
記格子点表示器が、カラー表示用の3原色各々の独立し
た発光表示を行うことを特徴とする。
【0010】本発明の請求項3に係る三次元映像表示装
置は、請求項1に係る三次元映像表示装置において、前
記各格子点表示器にそれぞれ対応する格子点を選択する
ための各次元ごとの座標位置を指定する信号を出力する
同期信号制御手段と、前記同期信号制御手段の出力によ
り選択された格子点に対応する前記格子点表示器に対し
各次元ごとの正方向及び負方向のそれぞれ独立した映像
信号を出力する映像信号制御手段とを有することを特徴
とする。
【0011】本発明の請求項4に係る三次元映像表示装
置は、請求項2に係る三次元映像表示装置において、前
記各格子点表示器にそれぞれ対応する格子点を選択する
ための各次元ごとの座標位置を指定する信号を出力する
同期信号制御手段と、前記同期信号制御手段の出力によ
り選択された格子点に対応する前記格子点表示器に対し
カラー表示用の3原色各々の各次元ごとの正方向及び負
方向のそれぞれ独立した映像信号を出力する映像信号制
御手段とを有することを特徴とする。
【0012】本発明の請求項5に係る三次元映像表示装
置は、請求項1に係る三次元映像表示装置において、前
記格子点表示器が、三次元の各次元ごとの正方向及び負
方向の6方向にそれぞれ対向した発光面を有する6つの
表示素子を組合せて構成され、各表示素子の発光照射範
囲を互いに交わらないように制限したことを特徴とす
る。
【0013】本発明の請求項6に係る三次元映像表示装
置は、請求項2に係る三次元映像表示装置において、前
記格子点表示器が、カラー表示用の3原色の各原色ごと
に三次元の各次元ごとの正方向及び負方向の6方向にそ
れぞれ対向した発光面を有する6つの表示素子を組合せ
て構成され、各原色ごとの各表示素子の発光照射範囲を
互いに交わらないように制限したことを特徴とする。
【0014】本発明の請求項7に係る三次元映像表示装
置は、請求項5または6に係る三次元映像表示装置にお
いて、前記格子点表示器が、自表示器が配置された格子
点の座標位置を示す値をあらかじめ記憶し、前記同期信
号制御手段からの各次元ごとの座標位置を指定する信号
の値が前記記憶した値になると、前記表示素子の発光を
可能とするデコーダを有することを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0016】図1は本発明の一実施の形態を示すブロッ
ク構成図である。図1において、本例の三次元映像表示
装置は、撮像装置やパーソナルコンピュータ(パソコ
ン)等の外部からの三次元表示用の信号を受信し、映像
信号(ビデオ信号)と同期信号とに分離する入力部1
と、入力部1からの映像信号を三次元空間の各次元(X
軸,Y軸,Z軸)ごとの正方向(+)と負方向(−)と
の信号に分離し、それぞれ専用の回路(X(+)信号回
路21,X(−)信号回路22,Y(+)信号回路2
3,Y(−)信号回路24,Z(+)信号回路25,Z
(−)信号回路26)を通して表示素子を駆動するため
の信号に変換して出力する映像信号制御部2と、入力部
1からの同期信号を三次元空間の各次元ごとの信号に分
離し、それぞれ専用の回路(X軸駆動回路31,Y軸駆
動回路32,Z軸駆動回路33)を通して表示素子を選
択するための信号に変換して出力する同期信号制御部3
と、三次元空間内に格子状に配列された表示素子を有
し、同期信号制御部3からの信号に応じた位置の表示素
子を映像信号制御部2からの信号に応じた明るさで点灯
させる三次元表示部4とを備えている。
【0017】三次元表示部4は、信号線51,52,5
3,54,55,56を介してそれぞれ、X(+)信号
回路21,X(−)信号回路22,Y(+)信号回路2
3,Y(−)信号回路24,Z(+)信号回路25,Z
(−)信号回路26と、信号線61,62,63を介し
てそれぞれ、X軸駆動回路31,Y軸駆動回路32,Z
軸駆動回路33と接続されている。
【0018】図2は、三次元表示部4の詳細構成を示す
ブロック図である。図2において、三次元表示部4は、
三次元空間の直交する各次元(X,Y,Z)方向に所定
間隔で立体格子(三次元格子)状に配列された複数の格
子点表示器M000,…,M100,…,M333から
成る。
【0019】各格子点表示器は、X軸駆動回路31,Y
軸駆動回路32,Z軸駆動回路33(信号線61,6
2,63)からの信号を監視し、自表示器の位置に応じ
てあらかじめ指定された値になったことを検出すると自
表示器が選択されたものとして表示素子へのゲート信号
Gを出力するデコーダD1と、ゲート信号Gがアクティ
ブ時に発光可能となる三次元空間の各次元(X軸,Y
軸,Z軸)ごとの正方向(+)と負方向(−)とのそれ
ぞれ専用の表示素子(X(+)表示素子E1,X(−)
表示素子E2,Y(+)表示素子E3,Y(−)表示素
子E4,Z(+)表示素子E5,Z(−)表示素子E
6)とを有している。
【0020】各表示素子E1,E2,E3,E4,E
5,E6はそれぞれ、ゲート信号Gがアクティブになっ
たときの映像信号制御部2の対応する信号回路(X
(+)信号回路21,X(−)信号回路22,Y(+)
信号回路23,Y(−)信号回路24,Z(+)信号回
路25,Z(−)信号回路26)からの信号、すなわ
ち、信号線51、52、53、54、55、56の信号
の値に応じて発光する。
【0021】図3は、三次元表示部4の格子点表示器M
000,…,M100,…,M333の配置構成例を示
す図、図4は、各格子点表示器の外観構成例を示す図で
ある。
【0022】図4において、格子点表示器は略立方体を
成し、立方体の各面に対応して、X軸正方向(X
(+))に(発光面が)正対した表示素子E1と、Y軸
正方向(Y(+))に正対した表示素子E3と、Z軸正
方向(Z(+))に正対した表示素子E5と、(以下は
図示されていないが)X軸負方向(X(−))に正対し
た表示素子E2と、Y軸負方向(Y(−))に正対した
表示素子E4と、Z軸負方向(Z(−))に正対した表
示素子E6とが組み合わされて構成されている。
【0023】各表示素子E1〜E6は、例えば発光ダイ
オード(LED)から成り、その発光状態は、中心軸
(X,Y,Z)から所定の角度(例えば45度)以内で
視認することができる。この所定角度(45度)を越え
た場合は見えなくなる。
【0024】なお、各表示素子E1〜E6の発光面は、
図4に示す例では平面状としたが、これに限定されず、
凸面状あるいは凹面状とすることができる。
【0025】デコーダD1は、本例の場合は、各表示素
子E1〜E6の内側に設けられ外側から見ることができ
ない。また、デコーダD1、表示素子E1〜E6への信
号線51〜56、〜63及び電源線は図示を省略してい
る。なお、信号線(ゲート信号G用)の数が増えてもか
まわない場合は、デコーダD1を表示素子E1〜E6の
内側ではなく、外部の離れた場所に設けることができ
る。
【0026】図3において、三次元表示部4は、複数の
格子点表示器M000,…,M100,…,M333を
三次元空間の直交する各次元軸(座標軸:X,Y,Z)
方向に所定間隔(座標単位)で三次元格子状に配列して
いる。本例においては、X,Y,Zの3方向とも、座標
位置として原点(0),1,2,3の4点を使用し、各
座標交点(格子点)に格子点表示器をそれぞれ設けてい
る。例えば、X=0,Y=0,Z=0の点(座標(0,
0,0))には格子点表示器M000を、X=1,Y=
0,Z=0の点(座標(1,0,0))には格子点表示
器M100を、X=3,Y=3,Z=3の点(座標
(3,3,3))には格子点表示器M333を配置して
いる。なお、格子点表示器の数量及び間隔は、図3の例
に限定されない。
【0027】各格子点表示器(以下、表示器と略記)の
間には支柱が設けられ、各表示器の位置と向きとを固定
している。また、各表示器への必要な信号線及び電源線
はこれら支柱に沿って配線されている。これら支柱や、
信号線,電源線は、表示器の発光状態の視認を妨げない
ために、透明な部材を用いるのが望ましいが、表示器
や,表示器間の間隔に比べて十分小さければ(例えば、
1/10以下)、透明な部材を用いなくても目障りでは
なくなる。
【0028】図5は、三次元表示部4に入力される各種
信号のタイミングを示す図である。表示器が位置する立
体格子点の座標(0,0,0)から座標(3,3,3)
の間の座標を順番に全て指定するために、X軸駆動回路
31(信号線61),Y軸駆動回路32(信号線6
2),Z軸駆動回路33(信号線63)の各々が、全て
の組合せを生じるように、0,1,2,3の値をそれぞ
れ順次繰り返し出力する。全体の繰り返しの周期として
は例えば、1/60秒とする。この場合、全座標数(格
子点数=表示器数)は4×4×4=64あるので、1つ
の座標(表示器)を選択する時間は1/3840秒とな
る。
【0029】図5の例では、まずY座標とZ座標とはと
もに0で、X座標だけが0から3まで1ずつ増加する。
次にX座標が0に戻るとともにY座標が1となる。X座
標が3から0に戻るたびにY座標が1ずつ増加し、3か
ら0に戻るときに、Z座標が1増加する。このため、図
3に示す表示器においては、最初に格子点表示器M00
0が指定され、順次、M100,M200,M300,
M010が指定される。
【0030】各格子点表示器は、デコーダD1により自
表示器が指定されたことを検出し、ゲート信号Gをアク
ティブにする。各表示素子E1〜E6は、ゲート信号G
がアクティブのときに、対応するX(+)信号回路21
(信号線51)〜Z(−)信号回路26(信号線56)
の信号値に応じた強度の光を照射出力する。図5の例で
は、格子点表示器M000は、X(+)方向がS1、X
(−)方向がS2、Y(+)方向がS3、Y(−)方向
がS4、Z(+)方向がS5、Z(−)方向がS6の値
で発光する。
【0031】このようにして三次元表示部4の各格子点
表示器M000〜M333は、1/60秒周期(発光時
間は1/3840秒)で全方向に対し発光する。発光時
の照射出力範囲は、中心軸に対して45度以内に制限さ
れているので、所定方向以外の光が混じるおそれはな
い。このため、三次元表示部4の周囲の全方向のいずれ
の方向からも、その方向から見えるはずの三次元映像を
正確に見ることができる。すなわち、表示された物体の
正面映像だけではなく、側面、裏面、上面、下面の映像
を同時に見ることができる。
【0032】次に、カラーの立体映像を表示する他の実
施の形態例を図6を参照して説明する。図6において、
本例の三次元映像表示装置は、撮像装置やパーソナルコ
ンピュータ(パソコン)等の外部からの三次元表示用の
信号を受信し、映像信号(ビデオ信号)と同期信号とに
分離する入力部1と、入力部1からの映像信号をR,
G,Bの3原色に分離しそれぞれ専用の回路(R信号制
御部201,G信号制御部202,B信号制御部20
3)を通して表示素子を駆動するための信号に変換して
出力する映像信号制御部200と、入力部1からの同期
信号を三次元空間の各次元ごとの信号に分離し、それぞ
れ専用の回路(X軸駆動回路31,Y軸駆動回路32,
Z軸駆動回路33)を通して表示素子を選択するための
信号に変換して出力する同期信号制御部3と、三次元空
間内に格子状に配列されたR,G,Bの3原色ごとの表
示素子を有し、同期信号制御部3からの信号に応じた位
置の表示素子を映像信号制御部2からの信号に応じた明
るさで点灯させる三次元表示部400とを備えており、
図1と同一参照番号のものは同一の機能を有している。
【0033】映像信号制御部200のR信号制御部20
1,G信号制御部202,B信号制御部203は同一の
内部構成(R信号制御部201のみ図示)を有し、それ
ぞれ三次元空間の各次元(X軸,Y軸,Z軸)ごとの正
方向(+)と負方向(−)との信号を処理するX(+)
信号回路21,X(−)信号回路22,Y(+)信号回
路23,Y(−)信号回路24,Z(+)信号回路2
5,Z(−)信号回路26を有している。
【0034】三次元表示部400の構成は、図2に示す
三次元表示部4の構成に類似しており、各方向(X
(+),X(−),Y(+),Y(−),Z(+),Z
(−))の表示素子E1〜E6がそれぞれR,G,B用
の3つを備えている。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、三次元に配置されたい
ずれの方向にも発光可能な表示素子を用いることによ
り、同時にいずれの方向に対しても三次元の映像情報を
立体的に映し出すことができる。これにより、従来技術
のような二次元的な平面表示で擬似的に表示される立体
映像に比べて立体感が得られやすい。また、立体映像を
全周囲から見ることが容易にでき、複数の方向から同時
に視認可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示すブロック構成図で
ある。
【図2】図1に示す三次元表示部の詳細構成を示すブロ
ック図である。
【図3】三次元表示部における格子点表示器の配置構成
例を示す図である。
【図4】格子点表示器の外観構成例を示す図である。
【図5】三次元表示部に入力される各種信号のタイミン
グを示す図である。
【図6】本発明の他の実施の形態を示すブロック構成図
である。
【符号の説明】
2,200 映像信号制御部 3 同期信号制御部 4,400 三次元表示部 21 X(+)信号回路 22 X(−)信号回路 23 Y(+)信号回路 24 Y(−)信号回路 25 Z(+)信号回路 26 Z(−)信号回路 31 X軸駆動回路 32 Y軸駆動回路 33 Z軸駆動回路 201 R信号制御部 202 G信号制御部 203 B信号制御部 M000〜M333 格子点表示器 E1〜E6 表示素子 D1 デコーダ

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三次元格子の各格子点に相当する位置
    に、各次元ごとの正方向及び負方向にそれぞれ独立した
    発光表示を行う格子点表示器をそれぞれ配置したことを
    特徴とする三次元映像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記格子点表示器が、カラー表示用の3
    原色各々の独立した発光表示を行うことを特徴とする請
    求項1記載の三次元映像表示装置。
  3. 【請求項3】 前記各格子点表示器にそれぞれ対応する
    格子点を選択するための各次元ごとの座標位置を指定す
    る信号を出力する同期信号制御手段と、前記同期信号制
    御手段の出力により選択された格子点に対応する前記格
    子点表示器に対し各次元ごとの正方向及び負方向のそれ
    ぞれ独立した映像信号を出力する映像信号制御手段とを
    有することを特徴とする請求項1記載の三次元映像表示
    装置。
  4. 【請求項4】 前記各格子点表示器にそれぞれ対応する
    格子点を選択するための各次元ごとの座標位置を指定す
    る信号を出力する同期信号制御手段と、前記同期信号制
    御手段の出力により選択された格子点に対応する前記格
    子点表示器に対しカラー表示用の3原色各々の各次元ご
    との正方向及び負方向のそれぞれ独立した映像信号を出
    力する映像信号制御手段とを有することを特徴とする請
    求項2記載の三次元映像表示装置。
  5. 【請求項5】 前記格子点表示器が、三次元の各次元ご
    との正方向及び負方向の6方向にそれぞれ対向した発光
    面を有する6つの表示素子を組合せて構成され、各表示
    素子の発光照射範囲を互いに交わらないように制限した
    ことを特徴とする請求項1記載の三次元映像表示装置。
  6. 【請求項6】 前記格子点表示器が、カラー表示用の3
    原色の各原色ごとに三次元の各次元ごとの正方向及び負
    方向の6方向にそれぞれ対向した発光面を有する6つの
    表示素子を組合せて構成され、各原色ごとの各表示素子
    の発光照射範囲を互いに交わらないように制限したこと
    を特徴とする請求項2記載の三次元映像表示装置。
  7. 【請求項7】 前記格子点表示器が、自表示器が配置さ
    れた格子点の座標位置を示す値をあらかじめ記憶し、前
    記同期信号制御手段からの各次元ごとの座標位置を指定
    する信号の値が前記記憶した値になると、前記表示素子
    の発光を可能とするデコーダを有することを特徴とする
    請求項5または6記載の三次元映像表示装置。
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