JP3361023B2 - Video presentation device - Google Patents

Video presentation device

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JP3361023B2
JP3361023B2 JP01426497A JP1426497A JP3361023B2 JP 3361023 B2 JP3361023 B2 JP 3361023B2 JP 01426497 A JP01426497 A JP 01426497A JP 1426497 A JP1426497 A JP 1426497A JP 3361023 B2 JP3361023 B2 JP 3361023B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は観察者に奥行感のあ
る映像を感得させる映像呈示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image presenting device for allowing an observer to perceive an image with a sense of depth.

【0002】[0002]

【従来の技術】人間に奥行感のある映像を呈示する方式
は、人間が両眼で見る場合と同様に左右眼用の2種類の
映像を用意する「両眼視差方式」と、観察者に実際に物
理的に奥行のある映像を呈示する「疑似体積方式」の2
種類に大別される(これらの用語はオーソライズされた
共通語ではなく、類似した異なる語が用いられる場合が
ある)。
2. Description of the Related Art A method of presenting a video with a sense of depth to humans is the "binocular parallax method" in which two types of video for the left and right eyes are prepared as in the case of human viewing with both eyes. 2 of the "pseudo volume method" that actually presents a video with a physical depth
It is roughly divided into types (these terms are not authorized common words, but similar and different words may be used).

【0003】このうち「両眼視差方式」においては、用
意された左右眼用映像を観察者の対応する眼に独立して
呈示する特別な手段が必要であり、(1)観察者の両眼
前に個別に小型ディスプレィを置く“HMD(Head
Mount Display)型”、(2)左/右眼
用映像に青/赤の色相変調や縦/横偏光変調などの直交
する位相特性の変調を掛け色眼鏡や偏光眼鏡で復調する
“直交変調/復調型”、および(3)左右眼用映像をレ
ンチキュラーレンズや瞳追跡光学系で各々の眼に呈示す
る“分離光学系型”等に分類される。いずれもソース画
像として用意されるのは所定の視差を有する異なった視
点から撮影された2枚の左右眼用映像や、これらを加工
した映像であり、奥行感の感得は脳内の認識過程に依存
する。
Of these, the "binocular parallax system" requires special means for independently presenting the prepared left and right eye images to the corresponding eyes of the observer. (1) Both eyes of the observer "HMD (Head)
(Mount Display) type, (2) "Orthogonal modulation / demodulation, in which left / right eye images are subjected to modulation of orthogonal phase characteristics such as blue / red hue modulation and vertical / horizontal polarization modulation, and demodulated by colored glasses or polarized glasses. Type "and (3)" separation optical system type "in which images for the left and right eyes are presented to each eye by a lenticular lens or a pupil tracking optical system. All are prepared as a source image in a predetermined manner. It is two left and right eye images taken from different viewpoints with parallax, and images obtained by processing these images, and the perception of depth depends on the recognition process in the brain.

【0004】図16に,背面スクリーンから直交する位
相で偏光変調を施した左右眼用映像を呈示する“直交変
調/復調型”映像呈示装置の従来例を示す。本例の映像
呈示装置においては、視差のある左右眼用のソース画像
が記録されている映像情報記録装置111からの左右眼
用映像が、それぞれ独立して投影機112L,112R
から透過型スクリーン113に投影されるようになって
いる。
FIG. 16 shows a conventional example of a "quadrature modulation / demodulation" image presenting device for presenting left and right eye images which are polarization-modulated in a phase orthogonal to each other from a rear screen. In the image presenting apparatus of this example, the images for the left and right eyes from the image information recording apparatus 111 in which the source images for the left and right eyes having parallax are recorded are independently projected by the projectors 112L and 112R.
Is projected onto the transmissive screen 113.

【0005】投影機112L,112Rには、各々左眼
映像用変調フィルタ114Lと右眼映像用変調フィルタ
114Rが装着されており、スクリーン113上の左眼
用映像115Lおよび右眼用映像115Rは、左右が直
交する様に偏光(縦/横あるいは右旋回/左旋回)や色
相(青/赤)による変調を受けている。
The projectors 112L and 112R are equipped with a left-eye image modulation filter 114L and a right-eye image modulation filter 114R, respectively. The left-eye image 115L and the right-eye image 115R on the screen 113 are It is modulated by polarized light (vertical / horizontal or right / left rotation) and hue (blue / red) so that the left and right are orthogonal.

【0006】上記スクリーンに対向する観察者116
は、当該側の映像のみを通過させるような左眼および右
眼映像用復調フィルタ117L,117Rを有する眼鏡
を掛けているので、左眼用映像および右眼用映像は当該
側の眼にのみ到達し、この観察者116は図の破線の位
置に像118を感得する。上記左右眼用映像115L,
115Rの視差が異なれば感得像118の成立位置も異
なる。一つの画面当たりの左右眼用映像は、互いに視差
の異なる多数の領域から構成されているので、結果的に
観察者は様々の異なる位置に同時に感得像を得て、奥行
き感のある映像を観察することになる。
An observer 116 facing the screen
Wears glasses having left-eye and right-eye image demodulation filters 117L and 117R that allow only the image on the side to pass, so the image for the left eye and the image for the right eye reach only the eye on the side. However, this observer 116 feels the image 118 at the position of the broken line in the figure. The left and right eye images 115L,
If the parallax of 115R is different, the formation position of the sensed image 118 is also different. The images for the left and right eyes per screen are composed of a number of regions with different parallax, so that the observer can obtain images at various different positions at the same time, and obtain images with a sense of depth. You will be observing.

【0007】上述したレンキュラーレンズや瞳追跡光学
系による「分離光学系型」は、左右眼用映像が当該側の
眼に到達する様な光路を有する光学系を用意するもの
で、奥行き感の感得原理は上述の内容と同一である。
The above-mentioned "separation optical system type" using the lenticular lens and the pupil tracking optical system prepares an optical system having an optical path through which the images for the left and right eyes reach the eyes on the side concerned, so that a sense of depth is obtained. The sensation principle is the same as described above.

【0008】一方、「疑似体積方式」は、眼前に奥行感
のある実像あるいは虚像を形成するもので、その代表例
としては、“ホログラフィ型”をモディファイしたもの
や“振動スクリーン型”が知られている。
On the other hand, the "pseudo-volume method" forms a real image or a virtual image with a feeling of depth in front of the eye. Typical examples thereof include a modified "holographic type" and a "vibrating screen type". ing.

【0009】このうち、“ホログラフィ型”ではホログ
ラフィの原理のままに干渉縞を記録した連続的なホログ
ラムフィルムに参照光を当てる方法の他、ホログラムデ
ータをLCD上に形成する方法、音響光学素子(AO
M)による回折格子にレーザ光を通過・干渉させる方法
がある。
Among them, in the "holographic type", in addition to the method of applying reference light to a continuous hologram film on which interference fringes are recorded according to the principle of holography, a method of forming hologram data on an LCD, an acousto-optical element ( AO
There is a method of allowing laser light to pass through and interfere with the diffraction grating according to M).

【0010】図17にAOMを使用した従来例を示す。
AOM121R,12lG,12lBは結晶部と圧電部
で構成され、この圧電部を計算機122の演算結果を基
に高周波で駆動すると、これらAOMの結晶内部には駆
動周波数に応じた進行波が生じる。従って、ここに各A
OMに赤レーザ122R,緑レーザ122G,青レーザ
122Bをそれぞれ当てると、前記進行波による結晶部
の屈折率の変化で回折し、この回折の状態を駆動周波数
の変化により制御すればOMをホログラムとしたホログ
ラフィの再生が可能となる。そして各色レーザによるホ
ログラフィをハーフミラーを直列構成したビームコンバ
イナ123で同一光軸上に合成すればカラーホログラフ
ィが再生される。
FIG. 17 shows a conventional example using the AOM.
The AOMs 121R, 12lG, 12lB are composed of a crystal part and a piezoelectric part. When this piezoelectric part is driven at a high frequency based on the calculation result of the computer 122, a traveling wave corresponding to the drive frequency is generated inside the crystal of these AOMs. Therefore, here each A
When the red laser 122R, the green laser 122G, and the blue laser 122B are applied to the OM, the OM is diffracted by the change in the refractive index of the crystal part due to the traveling wave, and if the state of this diffraction is controlled by the change in the driving frequency, the OM becomes a hologram. It is possible to reproduce the holography. Then, the holography by the lasers of the respective colors is combined on the same optical axis by the beam combiner 123 in which half mirrors are connected in series to reproduce the color holography.

【0011】但し、このホログラフィは、AOMが1次
元的なホログラムなので線像でしかなく、ガルバノミラ
ー124とポリゴンミラー125により走査する事で、
観察者126は通常の体積を持ったホログラフィを感得
する。
However, this holography is only a line image because the AOM is a one-dimensional hologram, and by scanning with the galvano mirror 124 and the polygon mirror 125,
The observer 126 feels holography with a normal volume.

【0012】図18にLCDを使用した従来例を示す。
本例は基本的な原理は図17に示したものと同様である
が、前図の様にAOMをホログラム形成媒体とする代わ
りにLCDを同媒体に使用している。
FIG. 18 shows a conventional example using an LCD.
The basic principle of this example is the same as that shown in FIG. 17, but an LCD is used for the medium instead of the AOM as the hologram forming medium as in the previous figure.

【0013】計算機131からはホログラムパターンが
LCD132A,132B上に形成される様なパターン
が送られ、レーザ133の出力はミラー群134〜13
6を経て前記LCD上のパターンと干渉する事で各々小
領域のホログラフィを形成する。これらは固定ミラー1
37上で合成され、観察者138は大領域のホログラフ
ィを感得する。本例においてホログラム面を大きくした
い場合には、小領域LCDの数を増やすか、可動ミラー
134で走査することにより観察者に対する入射角を変
更することが行われる。
The computer 131 sends a hologram pattern so that a hologram pattern is formed on the LCDs 132A and 132B, and the output of the laser 133 is the mirror groups 134 to 13.
The holography of each small area is formed by interfering with the pattern on the LCD via 6. These are fixed mirrors 1
Composited on 37, the observer 138 perceives large area holography. In the present example, when it is desired to make the hologram surface large, the number of small area LCDs is increased or the movable mirror 134 scans to change the incident angle with respect to the observer.

【0014】“振動スクリーン型”は1KHz程度で振
動する膜状の鏡に反射した物体を撮影し、これを上記の
振動鏡に同期して振動するスクリーンに投影して物理的
な奥行情報を再現する方法である。
The "vibrating screen type" takes an image of an object reflected by a film-shaped mirror vibrating at about 1 KHz and projects it on a screen vibrating in synchronization with the vibrating mirror to reproduce physical depth information. Is the way to do it.

【0015】図19に振動スクリーン型の従来例を示
す。観察対象141からの物体光ハーフミラー142を
介して撮影用振動鏡143に導かれ、反射光がカメラ1
44で撮影される。この撮影用振動鏡143で変調され
た映像は、投影機145で観察用振動鏡146に投射さ
れる。上記撮影用振動鏡、カメラ、投影機、観察用振動
鏡はシンクロナイザ一147で同期的な制御が行われて
いるので、撮影用振動鏡のある変形状態で撮影された映
像は、観察用振動鏡の対応する変形状態の時に投影され
る。これらの振動状態は、上記観察対象141の奥行き
方向に合焦する様に制御されているので、観察者148
が観る感得像149も対応する奥行きを持った像とな
る。
FIG. 19 shows a conventional example of a vibrating screen type. The object light half mirror 142 from the observation target 141 is guided to the photographing vibrating mirror 143, and the reflected light is reflected by the camera 1.
Photographed at 44. The image modulated by the photographing vibrating mirror 143 is projected onto the observing vibrating mirror 146 by the projector 145. Since the above-mentioned photographing vibrating mirror, camera, projector, and observation vibrating mirror are controlled synchronously by the synchronizer 147, an image photographed in a deformed state with the vibrating mirror for photographing is a vibrating mirror for observation. Projected in the corresponding deformed state of. Since these vibration states are controlled so as to focus in the depth direction of the observation target 141, the observer 148
The sensation image 149 seen by the user also becomes an image having a corresponding depth.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、観察
者に奥行感のある像を呈示するための様々な方式が実用
化されている。しかし、上述した方式には、以下のよう
な問題点がある。
As described above, various systems for presenting an image with a sense of depth to the observer have been put into practical use. However, the above-mentioned method has the following problems.

【0017】まず、「両眼視差方式」においては、用い
られる左右眼用映像は平面画像であるので、人間が奥行
感を獲得する為の拠り所の内の両眼視差を主に使用し、
実際の遠近物体を観察する際に生じる水晶体の焦点調節
機能は用いない。従って、自然視とは異なる観察状態と
なるため、観察時の違和感や疲労が発生する他、片眼の
観察者や両眼の視力が大きく異なる時には奥行感の獲得
は難しい。
First, in the "binocular parallax system", since the left and right eye images used are planar images, the binocular parallax is mainly used for humans to obtain a sense of depth.
The focus adjustment function of the crystalline lens that occurs when observing an actual object is not used. Therefore, since the observation state is different from that of natural vision, discomfort and fatigue occur during observation, and it is difficult to obtain a sense of depth when the eyes of one eye and the eyesight of both eyes are greatly different.

【0018】また、「疑似体積方式」のうちホログラフ
ィを観察する方式においては、この記録形態であるホロ
グラムは本来1μm程度のピッチで無数の干渉縞が記録
されているので、連続ホログラムフィルムでは正確な千
渉を発現させる為のフイルムの送り精度が間題となり、
自然な動きの動画再生を実現する機構の実現は困難であ
る。
In the method of observing holography of the "pseudo volume method", since a hologram of this recording form originally has innumerable interference fringes recorded at a pitch of about 1 μm, it is accurate in a continuous hologram film. The problem is the accuracy of the film feed to bring out Chiwa.
It is difficult to realize a mechanism for reproducing moving images with natural movement.

【0019】また、LCDやAOMを用いる方式におい
ては、干渉縞を計算により再現する必要があるため計算
量が非常に膨大であり、素子の製造上の問題からも高密
度化と大画面化を同時に実現するのが難しいので複雑な
形状の再生は不可能である。更に、レーザを使用する方
法については、観察者への安全性の配慮や直線像を走査
して画面とする為の高速走査機構の構成の点で間題が残
る。
Further, in the system using LCD or AOM, the amount of calculation is very large because it is necessary to reproduce the interference fringes by calculation, and it is necessary to increase the density and the screen size due to problems in manufacturing the device. Since it is difficult to realize at the same time, it is impossible to reproduce complicated shapes. Further, regarding the method of using the laser, there is a problem in consideration of safety for the observer and the configuration of a high-speed scanning mechanism for scanning a linear image into a screen.

【0020】振動スクリーンを用いる方式は、基本的に
スピーカに膜を張ったのと等価である。従って、空気中
で使用する場合は高速振動するスクリーンにより音波が
発生するため、音響効果との併用が難しい。
The method of using the vibrating screen is basically equivalent to placing a film on the speaker. Therefore, when used in the air, sound waves are generated by the screen that vibrates at high speed, and it is difficult to use the sound effect together.

【0021】また上記撮影用振動鏡により撮像される観
察対象は奥行情報を有する物体であることが前提であ
り、記録媒体に記録された情報を再生して観察するに
は、上述したホログラフィ方式など奥行情報を空間的に
再現できる手段との併用が不可欠となる。更に撮影用振
動鏡が観察対象物のある奥行き位置で合焦する時、観察
対象物の他の奥行き位置も不鮮明ではあるがぼけた映像
として撮影されているので、再生像は常に透明的(素通
し的)なものとなってしまう。
Further, it is premised that the observation target imaged by the photographing vibrating mirror is an object having depth information, and in order to reproduce and observe the information recorded on the recording medium, the above-mentioned holography method or the like is used. It is indispensable to use it together with a means that can spatially reproduce depth information. Furthermore, when the photographic vibrating mirror is focused at a certain depth position of the observation object, the other reproduction depth images of the observation object are also blurred, but the reproduced image is always transparent (transparent). Target).

【0022】本発明は、上記従来技術の有する問題点を
解消すべくなされたものであり、(1)奥行感の感得の
拠り所となる眼の機能を自然視と同様の状態で利用で
き、(2)透明的(素通し的)ではなく実体感のある映
像を感得することができ、(3)大画面かつ高密度映像
を得ることができ、(4)更新レートの高い動画の再生
が可能で、(5)音響効果の妨げも無く、(6)観察者
の眼に対して安全な光源を利用することができる、とい
う条件を満たした奥行感のある映像を感得できる映像呈
示装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art. (1) The function of the eye on which the feeling of depth is based can be utilized in a state similar to natural vision, (2) It is possible to perceive an image that is not transparent (transparent) but has a sense of reality, (3) a large-screen and high-density image can be obtained, and (4) it is possible to play a movie with a high update rate. Therefore, there is provided a video presenting device capable of (5) not interfering with acoustic effects and (6) satisfying the condition that a safe light source can be used for an observer's eye. The purpose is to provide.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明は、映像呈示装置において、複数の分割画像
を投影し、前記各分割画像に対応する実像を光路方向か
ら見て互いに重なり合うような位置関係で前記光路方向
の互いに異なる位置に結像させるソース画像投影手段で
あって、前記分割画像は呈示対象物が存在する空間を奥
行き方向に沿って区画することにより形成された複数の
領域にそれぞれ存在する呈示対象物を表現するものであ
る、ソース画像投影手段と、前記各分割画像の画像光を
反射して前記画像光を観察者に導く筒状凹面鏡と、前記
ソース画像投影手段と前記筒状凹面鏡との間の前記光路
上に配置されたシリンドリカルレンズと、を備え、前記
シリンドリカルレンズは前記分割画像を第1の方向に拡
大し、前記筒状凹面鏡は前記分割画像を前記第1の方向
と直交する第2の方向に拡大するように配置されている
ことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the present invention provides a video presenting apparatus for projecting a plurality of divided images so that real images corresponding to the divided images are overlapped with each other when viewed from the optical path direction. Source image projecting means for forming images at different positions in the optical path direction with different positional relationships, and the divided images are a plurality of regions formed by partitioning a space in which the object to be presented is present along the depth direction. Source image projecting means for expressing the presenting objects respectively present, a cylindrical concave mirror for reflecting the image light of each of the divided images and guiding the image light to an observer ,
The optical path between the source image projection means and the cylindrical concave mirror
A cylindrical lens disposed on the above,
The cylindrical lens expands the divided image in the first direction.
The cylindrical concave mirror displays the divided image in the first direction.
It is characterized in that it is arranged so as to expand in a second direction orthogonal to .

【0024】本発明によれば、ソース画像投影手段から
出射した各分割画像の画像光は、光路方向の互いに異な
る位置でそれぞれ実像を形成する。前記画像光は凹面鏡
により反射され観察者に導かれ、観察者は凹面鏡により
拡大された虚像を凹面鏡の背後に、または実像を凹面鏡
の前方に感得する。
According to the present invention, the image light of each divided image emitted from the source image projecting means forms a real image at different positions in the optical path direction. The image light is reflected by the concave mirror and guided to the observer, who perceives a virtual image magnified by the concave mirror behind the concave mirror or a real image in front of the concave mirror.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0026】第1の実施の形態 まず、第1の実施の形態について説明する。図1乃至図
11は本発明の第1の実施の形態を示す図である。
First Embodiment First, the first embodiment will be described. 1 to 11 are views showing a first embodiment of the present invention.

【0027】図1に示すように、映像提示装置は、複数
の分割画像からなるソース画像を投影するソース画像投
影手段10と、ソース画像投影手段10により投影され
た各分割画像の画像光を観察者2に導く筒状凹面鏡30
とを備えている。なお、本明細書において筒状凹面鏡と
は、図1に示すように、その反射面が円筒の内周面の一
部を母線(円筒の軸線に平行な線)に沿って切り出した
ような形状を有している凹面鏡を意味する。
As shown in FIG. 1, the video presentation apparatus observes the source image projection means 10 for projecting a source image composed of a plurality of divided images, and the image light of each divided image projected by the source image projection means 10. Cylindrical concave mirror 30 leading to the person 2
It has and. In the present specification, the cylindrical concave mirror has a shape in which its reflection surface is obtained by cutting out a part of the inner peripheral surface of the cylinder along a generatrix (a line parallel to the axis of the cylinder), as shown in FIG. Means a concave mirror having.

【0028】また、映像提示装置は、ソース画像投影手
段10からの画像光を筒状凹面鏡30に導く平面反射鏡
25を有している。ソース画像投影手段10から出射さ
れ、平面反射鏡25および筒状凹面鏡30を経て観察者
2に到達する画像光は光路Aを形成する。なお、ここで
光路Aは、厳密にいえば画像光が形成する所定の幅を有
する光路を意味するが、本明細書においてはこのような
光路の中心を光路Aということとする。
The image presentation device also has a plane reflecting mirror 25 for guiding the image light from the source image projecting means 10 to the cylindrical concave mirror 30. The image light emitted from the source image projection means 10 and passing through the plane reflecting mirror 25 and the cylindrical concave mirror 30 to reach the observer 2 forms an optical path A. Although the optical path A means an optical path having a predetermined width formed by the image light, strictly speaking, the center of such an optical path is referred to as the optical path A in this specification.

【0029】この光路A上のソース画像投影手段10と
平面反射鏡25との間には、ソース画像投影手段10か
ら出射した各分割画像の画像光を水平方向に拡大するシ
リンドリカルレンズ20が設けられている。
Between the source image projecting means 10 and the plane reflecting mirror 25 on the optical path A, a cylindrical lens 20 for horizontally enlarging the image light of each divided image emitted from the source image projecting means 10 is provided. ing.

【0030】また、光路A上のソース画像投影手段10
とシリンドリカルレンズ20との間には、補正光学系1
5が設けられている。この補正光学系15は、ソース画
像投影手段10と、補正光学系15以降の光学系との光
学的整合を行うものであり、この映像呈示装置を構成す
る光学系の仕様に応じて適当な構成のものが使用され
る。
The source image projecting means 10 on the optical path A is also provided.
Between the lens and the cylindrical lens 20, a correction optical system 1
5 are provided. The correction optical system 15 performs optical matching between the source image projection means 10 and the optical system after the correction optical system 15, and has an appropriate configuration according to the specifications of the optical system that constitutes the image presenting apparatus. Used.

【0031】なお、本実施形態において凹面鏡を筒状の
ものとしたのは、本映像呈示装置により劇場等において
も使用可能な大画面を実現するためである。本実施形態
において使用される凹面鏡は光学計測用のもの程に高精
度である必要はないが、いずれにせよ大口径の凹面鏡
は、制作する上でも設置するうえでも現実的ではない。
The reason why the concave mirror is made cylindrical in the present embodiment is to realize a large screen that can be used in a theater or the like by means of this image presenting apparatus. The concave mirror used in the present embodiment does not have to be as highly accurate as that for optical measurement, but in any case, a large-diameter concave mirror is not practical for production or installation.

【0032】すなわち、収差除去の観点からは、凹面鏡
の中央部付近しか使用することはできないため、実際に
画像光の反射に関与する領域の大きさより相当に大きい
凹面鏡を用意する必要があり、現実的にはこのようなサ
イズの凹面鏡を準備することは困難である。また、凹面
鏡を現実に設置した場合には、重力による変形を考慮し
た設置方法をとることが必要となるが、凹面鏡の反射面
が球面の場合、このような変形管理を行うことは極めて
困難である。
That is, from the viewpoint of eliminating aberration, only the central portion of the concave mirror can be used. Therefore, it is necessary to prepare a concave mirror that is considerably larger than the size of the region actually involved in the reflection of the image light. It is difficult to prepare a concave mirror of such a size. In addition, when the concave mirror is actually installed, it is necessary to take an installation method that considers the deformation due to gravity, but when the reflecting surface of the concave mirror is a spherical surface, it is extremely difficult to manage such deformation. is there.

【0033】本実施形態の如く凹面鏡の反射面をを筒状
とすれば、シリンドリカルレンズ20との組合わせによ
り球面の反射面を有する凹面鏡と同等の機能を発揮する
ことが可能である。また、筒状反射面の方が球面反射面
に比べて製造が容易である。さらに、凹面鏡のスラスト
軸(或いは母線)を重力方向に垂直な水平方向(図1参
照)、あるい重力方向と同じ垂直方向(図14参照)に
設定することにより、重力による反射面の変形の管理が
容易となる。以上のような理由で、本実施形態において
は筒状凹面鏡を使用している。
If the reflecting surface of the concave mirror is made cylindrical as in this embodiment, it is possible to achieve the same function as a concave mirror having a spherical reflecting surface by combining with the cylindrical lens 20. Further, the tubular reflecting surface is easier to manufacture than the spherical reflecting surface. Furthermore, by setting the thrust axis (or generatrix) of the concave mirror in the horizontal direction (see FIG. 1) perpendicular to the gravity direction or in the same vertical direction as the gravity direction (see FIG. 14), the deformation of the reflecting surface due to gravity is prevented. Easy to manage. For the above reasons, the cylindrical concave mirror is used in this embodiment.

【0034】ただし、上述したような問題が顕在化する
のは、大口径の反射面が必要とされる場合、すなわち大
画面を呈示しようとする場合であるので、比較的小さい
画面を呈示する場合には、筒状凹面鏡30に代えて球面
の反射面を有する凹面鏡を使用しても構わない。なお、
この場合、シリンドリカルレンズ20は不要となる。
However, the problem as described above becomes apparent when a large-diameter reflecting surface is required, that is, when a large screen is to be presented. Therefore, when a relatively small screen is presented. In place of the cylindrical concave mirror 30, a concave mirror having a spherical reflecting surface may be used. In addition,
In this case, the cylindrical lens 20 becomes unnecessary.

【0035】このような構成を有する映像提示装置にお
いて、ソース画像投影手段10からそれぞれ独立して同
時に投影された各分割画像の画像光は、シリンドリカル
レンズ20により水平方向に拡大され、平面反射鏡25
により反射され筒状凹面鏡30方向に導かれる。そして
各画像光は、光路A上の筒状凹面鏡30の手前側で水平
方向に拡大された実像を結ぶ。さらに各画像光は筒状凹
面鏡30に反射され観察者2に到達する。これにより観
察者2は、垂直方向に拡大され、もとの分割画像の縦横
比率と略同一の縦横比率を有する虚像を筒状凹面鏡30
の背後に(または実像を筒状凹面鏡30の手前側に)感
得するようになっている。
In the video presenting apparatus having such a configuration, the image light of each divided image which is independently and simultaneously projected from the source image projecting means 10 is horizontally expanded by the cylindrical lens 20, and the plane reflecting mirror 25 is provided.
And is guided by the cylindrical concave mirror 30. Then, each image light forms a real image enlarged in the horizontal direction on the front side of the cylindrical concave mirror 30 on the optical path A. Further, each image light is reflected by the cylindrical concave mirror 30 and reaches the observer 2. As a result, the observer 2 enlarges in the vertical direction, and the virtual image having the aspect ratio substantially the same as the aspect ratio of the original divided image is cylindrical concave mirror 30.
To the back (or to the front side of the cylindrical concave mirror 30).

【0036】そして観察者2は、筒状凹面鏡30の背後
の視線方向の異なる奥行き位置に視線方向から見て相互
に重なりあうような位置関係をもって成立した虚像(各
分割画像に対応する虚像)を脳内で合成し、奥行き感の
ある1つの立体映像として感得するようになっている。
Then, the observer 2 forms a virtual image (a virtual image corresponding to each divided image) formed at a depth position in the back of the cylindrical concave mirror 30 in a different direction of the line of sight so as to overlap each other when viewed from the line of sight. The images are synthesized in the brain, and one can perceive it as one stereoscopic image with a sense of depth.

【0037】なお、図1において実線で表示した八面体
Raはソーズ画像投影手段から投影された像のイメージ
を、実線で表示した八面体Rbはシリンドリカルレンズ
20を経て水平方向に拡大された後、筒状凹面鏡30手
前に結像する実像のイメージを、二点鎖線で表示された
八面体Qは観察者2が感得する虚像のイメージをそれぞ
れ示す。
The octahedron Ra shown by the solid line in FIG. 1 is the image of the image projected from the swords image projecting means, and the octahedron Rb shown by the solid line is horizontally expanded through the cylindrical lens 20. An image of a real image formed in front of the cylindrical concave mirror 30 is shown, and an octahedron Q shown by a chain double-dashed line shows an image of a virtual image that the observer 2 feels.

【0038】以上が、本発明の基本原理であり、以下、
これを更に詳述する。
The above is the basic principle of the present invention.
This will be described in more detail.

【0039】まず、ソース画像投影手段10について詳
述する。図1に示すように、ソース画像投影手段10は
複数の投影機11a〜11iを有している。これら投影
機11a〜11iは、各々の光軸が同じ方向を向くよう
に互いに隣接して配置されている。
First, the source image projection means 10 will be described in detail. As shown in FIG. 1, the source image projection unit 10 has a plurality of projectors 11a to 11i. These projectors 11a to 11i are arranged adjacent to each other such that their optical axes point in the same direction.

【0040】なお、図1において各投影機11a〜11
iは光路A方向に揃って配置されているが、これに限定
されるものではなく、各投影機11a〜11iを光路方
向に(光路Aの前後方向に)互いにずらして配置しても
よい。また、図1においては、投影機の数が9となって
いるが、これに限定されるものではなく、それ以上で
も、それ以下でもよいが、呈示される映像の奥行き方向
の分解能向上の観点からは、投影機の数は多くした方が
好ましい。
Incidentally, in FIG. 1, each of the projectors 11a-11
Although i is aligned in the optical path A direction, the present invention is not limited to this, and the projectors 11a to 11i may be arranged in the optical path direction (in the front-rear direction of the optical path A) while being offset from each other. Further, although the number of projectors is nine in FIG. 1, the number of projectors is not limited to this, and may be more or less, but it is possible to improve the resolution of the presented image in the depth direction. Therefore, it is preferable to increase the number of projectors.

【0041】各投影機11a〜11iは、呈示すべき映
像を奥行き方向に分割することにより形成された複数の
分割画像(「分割画像」なる用語の定義および「分割画
像」の生成方法については後に詳述する。)をそれぞれ
が投影するようになっている。 各投影機11a〜11
iのレンズは、各投影機11a〜11iからの分割画像
に基づいて形成された虚像(または実像)が光路A方向
から見て互いに重なり合うようにするために、各投影機
の照射領域13a〜13i(図8参照)に互いに重複す
る部分が生じるような画角および焦点距離を有してい
る。
Each of the projectors 11a to 11i has a plurality of divided images formed by dividing the image to be presented in the depth direction (the definition of the term "divided image" and the method of generating the "divided image" will be described later. Each will be projected. Each projector 11a-11
The lens of i is such that the virtual images (or real images) formed based on the divided images from the projectors 11a to 11i overlap with each other when viewed from the optical path A direction, and the irradiation areas 13a to 13i of the projectors are included. (See FIG. 8) The angle of view and the focal length are such that overlapping portions occur.

【0042】投影機11a〜11iとしては、自らが発
光するブラウン管等に表示された画像をソース画像とし
て直接投影する方式や、LCDやフィルムをソース画像
として用い、このLCDやフィルムをバックライトで照
射することによりソース画像を投影する方式等によるも
のが使用可能である。
As the projectors 11a to 11i, a method of directly projecting an image displayed on a CRT which emits light as a source image, or an LCD or film as a source image, and the LCD or film is illuminated by a backlight. By doing so, a method of projecting a source image or the like can be used.

【0043】なお、前述したように投影機の数は多い方
が好ましいが、投影機の数を増やすと、図1に示すよう
に投影機をまとめて配置した場合、両端の投影機の光軸
間距離が大きくなってしまう。後の説明から明らかなよ
うに、投影機の光軸間距離は極力小さくすることが望ま
しい。このため、図2に示すように、投影機を2つの群
11A,11Bに分けて配置し、ハーフミラー12によ
り各投影機群11A,11Bの各投影機からの光を同軸
的に合成するように構成してもよい。このようにすれ
ば、実質的に投影機の光軸間距離を小さくすることがで
き、各分割画像の照射範囲の重複部分をより大きくする
ことができる。すなわち各投影機から投影される画像を
ほとんどずれがない状態で重ねあわせることができる。
As described above, it is preferable that the number of projectors is large. However, when the number of projectors is increased, when the projectors are collectively arranged as shown in FIG. The distance becomes large. As will be apparent from the description below, it is desirable to make the distance between the optical axes of the projector as small as possible. Therefore, as shown in FIG. 2, the projectors are divided into two groups 11A and 11B, and the half mirrors 12 coaxially combine the lights from the projectors of the projector groups 11A and 11B. You may comprise. With this configuration, the distance between the optical axes of the projector can be substantially reduced, and the overlapping portion of the irradiation ranges of the divided images can be increased. That is, the images projected from the respective projectors can be superimposed with almost no deviation.

【0044】また、個々の投影機の内部にハーフミラー
を組み込んで、1つの投影機により2つの分割画像を投
影するようにしてもよい。
Alternatively, a half mirror may be incorporated in each projector so that one projector projects two divided images.

【0045】また、観察時の映像のギラツキを防止する
(防眩を図る)観点から、各投影機から出射される画像
光は拡散処理がなされていることが好ましい。このた
め、例えばバックライト照射型の投影機においては、投
影機の光源(バックライト)とLCDやフィルム(ソー
ス画像)との間に透過型拡散板を挿入するのが好まし
い。
Further, from the viewpoint of preventing glare of the image at the time of observation (achieving antiglare), it is preferable that the image light emitted from each projector is subjected to diffusion processing. Therefore, for example, in a backlight irradiation type projector, it is preferable to insert a transmissive diffusion plate between the light source (backlight) of the projector and the LCD or film (source image).

【0046】また、ソース画像投影手段10は、図3に
示す画像更新手段30により提供される投影すべき画像
情報に基づいて投影機群制御手段40により制御される
ようになっている。
The source image projecting means 10 is controlled by the projector group control means 40 based on the image information to be projected provided by the image updating means 30 shown in FIG.

【0047】図3に示すように画像更新手段30は、外
部から入力された平面画像に関するデータを保持する平
面画像保持手段31と、平面画像保持手段31から受取
った平面画像に関するデータに基づいて平面画像の奥行
情報を解析し、奥行別の分割画像を生成する分割画像生
成手段32と、分割画像生成手段32により生成された
奥行別の分割画像をそれぞれ保持する分割画像保持手段
33と、各分割画像の倍率および相互の位置関係等を補
正する分割画像補正手段34とを有している。
As shown in FIG. 3, the image updating means 30 includes a plane image holding means 31 for holding data relating to a plane image inputted from the outside, and a plane based on the data relating to the plane image received from the plane image holding means 31. A divided image generation unit 32 that analyzes depth information of an image and generates a divided image for each depth, a divided image holding unit 33 that holds each divided image for each depth generated by the divided image generation unit 32, and each division. It has a divided image correction means 34 for correcting the magnification of images and their mutual positional relationship.

【0048】更に、画像更新手段30は、各分割画像を
投影機11a〜11iに割り振る投影機割付手段35
と、各投影機11a〜11iのレンズの調整可能な変
数、例えば、絞り、倍率および焦点距離等の変数を調節
するための投影機光学系変数設定手段36とを有してい
る。
Further, the image updating means 30 is a projector allocating means 35 for allocating each divided image to the projectors 11a to 11i.
And projector optical system variable setting means 36 for adjusting adjustable variables of the lenses of each of the projectors 11a to 11i, for example, variables such as diaphragm, magnification and focal length.

【0049】また、分割画像を生成する際の分割数の多
少に応じて、一台の投影機を複数の分割画像を投影する
ために用いる場合や、あるいは使用されない投影機が生
じる場合があるため、これらの状況に応じて、単位時間
当たりに各投影機が投影する画像の更新レートを調節す
る必要がある。このため、画像更新手段30は当該目的
を達成するため投影機コマ数設定手段37を有してい
る。
Further, depending on the number of divisions when generating divided images, one projector may be used for projecting a plurality of divided images, or a projector may not be used. It is necessary to adjust the update rate of the image projected by each projector per unit time according to these situations. Therefore, the image updating means 30 has a projector frame number setting means 37 in order to achieve the object.

【0050】そして画像更新手段30において演算およ
び設定された投影条件を表すデータは投影機群制御手段
40に伝達され、投影機群制御手段40はこのデータに
基づいて各投影機11a〜11iは適正な分割画像を投
影させるようになっている。
The data representing the projection conditions calculated and set in the image updating means 30 is transmitted to the projector group control means 40, and the projector group control means 40 determines that each of the projectors 11a to 11i is proper based on this data. It is designed to project various divided images.

【0051】次に、このような構成からなる本実施形態
の作用について説明する。なお、本映像呈示装置が呈示
する映像は、静止画のみならず当然に動画も含むが、以
下の説明においては説明の簡略化のため、静止画または
動画の1コマ分を投影する場合について説明する。従っ
て動画の場合は、投影機コマ数設定手段37により画像
の更新レートを定め、1コマずつの映像を順次呈示すれ
ばよい。
Next, the operation of this embodiment having such a configuration will be described. It should be noted that the image presented by the present image presentation device includes not only a still image but also a moving image, but in the following description, a case of projecting one frame of a still image or a moving image will be described for simplification of the description. To do. Therefore, in the case of a moving image, the projector frame number setting means 37 determines the image update rate and sequentially presents the images one by one.

【0052】本実施形態の作用は画像更新手段30に入
力されるソース画像の態様により異なる。すなわち、画
像更新手段30に入力されるソース画像が既に分割画像
となっている場合(例えばソース画像が図15に示す撮
影装置70により得られたものである場合)、ソース画
像のデータは、分割画像補正手段34に直接入力すれば
よいが、画像更新手段30に入力されるソース画像が平
面画像(一般のシネマフィルム、ビデオテープあるいは
通常のCCDで撮像されたままの平面画像)の場合に
は、平面画像のデータは平面画像保持手段31に入力さ
れ、デジタルデータ化され一時的に保持される。この平
面画像のデータは1コマ分づつ次段の分割画像生成手段
32に伝送され、この分割画像生成手段32により、各
投影機11a〜11iにより投影される分割画像が生成
される。
The operation of this embodiment differs depending on the mode of the source image input to the image updating means 30. That is, when the source image input to the image updating unit 30 is already a divided image (for example, when the source image is obtained by the photographing device 70 shown in FIG. 15), the data of the source image is divided. It may be directly input to the image correction means 34, but when the source image input to the image update means 30 is a plane image (a general cinema film, a video tape, or a plane image as it is captured by an ordinary CCD). The plane image data is input to the plane image holding means 31, converted into digital data and temporarily held. The data of the plane image is transmitted frame by frame to the divided image generation means 32 in the next stage, and the divided image generation means 32 generates divided images projected by the projectors 11a to 11i.

【0053】上記分割画像を得る方法としては、写真等
の平面画像をもとに当該平面画像中に含まれる各物体像
の大小関係や平面画像に写った物体の公知の寸法に基づ
いて、各物体の位置関係を推定して計算により求めれば
よい。また、第5の実施の形態の説明において後述する
ような撮影装置70(図15参照)を用いて直接得ても
よい。
As a method of obtaining the above-mentioned divided images, based on a plane image such as a photograph or the like, the size of each object image included in the plane image or the known size of the object shown in the plane image is used. The positional relationship between the objects may be estimated and calculated. Alternatively, the image capturing device 70 (see FIG. 15), which will be described later in the description of the fifth embodiment, may be used to obtain it directly.

【0054】以下、平面画像が図6(a)に示すような
ものであり、平面画像の解析により呈示対象物が図4に
示すような八面体8であることが判明した場合を例にと
って、分割画像の作成方法について具体的に説明する。
In the following, the case where the plane image is as shown in FIG. 6A and the object to be presented is found to be the octahedron 8 as shown in FIG. 4 is analyzed. A method of creating divided images will be specifically described.

【0055】まず、この説明を行うにあたって図4に示
すようにXYZ直交座標系を設定する。この八面体8は
YZ平面上に正方形の底面を有するとともにその頂点が
X軸上にある四角錘を2つ合わせてなるものである。な
お、以下に求める分割画像は、観察者がX軸上の視点3
からX軸と一致する視線をもって八面体8を眺めた場合
を想定して作成されるものである。
First, in the explanation, an XYZ orthogonal coordinate system is set as shown in FIG. The octahedron 8 has a square bottom surface on the YZ plane and has two quadrangular pyramids whose vertices are on the X axis. It should be noted that the divided images obtained below have the viewpoint 3 on the X axis by the observer.
It is created on the assumption that the octahedron 8 is viewed from a line of sight that coincides with the X axis.

【0056】まず、図5に示すように、奥行き方向(X
軸方向)に沿って互いに間隔をおいて配置されたYZ平
面と平行な分割平面M1〜M4により八面体8を切断す
る。
First, as shown in FIG. 5, the depth direction (X
The octahedron 8 is cut by the division planes M1 to M4 that are parallel to the YZ plane and are arranged at intervals along the axial direction).

【0057】なお、後の説明から理解されるように、分
割画像を生成する際の分割数、すなわち分割平面を設定
する数は多いほど良好な立体映像を呈示することができ
る。また、人間の視覚特性上、呈示される映像のうち視
点3に近い部位にあるものほど歪み等の映像の欠陥が認
識されやすいので、分割平面同士の間隔は視点3に近い
ほど密にすることが好ましい。しかしながら、本説明に
おいては説明の簡略化のため分割平面の数を4つとして
説明する。
As will be understood from the following description, the better the number of divisions when generating divided images, that is, the number of division planes set, the better the stereoscopic image can be presented. Further, in view of human visual characteristics, defects closer to the viewpoint 3 in the presented image are more likely to recognize image defects such as distortion. Therefore, the spacing between the division planes should be closer to the viewpoint 3. Is preferred. However, in this description, the number of division planes is four for the sake of simplicity.

【0058】上記要領にて分割平面を設定した後、ま
ず、第1の分割平面M1の手前側(X軸正方向)にある
八面体8を表す像(図6(b)におけるハッチングを付
した領域)を記録する。なお、図6(b)においてハッ
チングを付した領域以外の領域には何も物体は存在して
いないので何も記録されない。この何も物体が存在しな
い領域と八面体8の像が記録されている領域を合わせた
ものが第1の分割画像P1である。なお、第1の分割画
像P1を表すデータをD1とする。
After setting the division planes in the above manner, first, an image showing the octahedron 8 on the front side (the X-axis positive direction) of the first division plane M1 (hatched in FIG. 6B) is added. Area). It should be noted that since there is no object in the area other than the hatched area in FIG. 6B, nothing is recorded. The first divided image P1 is a combination of the area where no object exists and the area where the image of the octahedron 8 is recorded. The data representing the first divided image P1 is D1.

【0059】次に、第2の分割平面M2の手前側にある
八面体8を表す像のデータD2を記録する。そしてデー
タD2からデータD1を除外する。D2−D1により第
2の分割画像P2が定められる(図6(c)参照)。同
様にして、第3の分割平面M3の手前側にある八面体8
を表す像のデータD3を記録する。そしてデータD3か
らデータD2を除外する。D3−D2により第3の分割
画像P3が定められる(図6(d)参照)。
Next, image data D2 representing the octahedron 8 on the front side of the second division plane M2 is recorded. Then, the data D1 is excluded from the data D2. The second divided image P2 is defined by D2-D1 (see FIG. 6C). Similarly, the octahedron 8 on the front side of the third division plane M3
Data D3 of the image representing is recorded. Then, the data D2 is excluded from the data D3. The third divided image P3 is defined by D3-D2 (see FIG. 6D).

【0060】同様にして、第4の分割平面M4の手前側
にある八面体8を表す像のデータD4を記録する。そし
てデータD4からD3を除外する。D4−D3により第
4の分割画像P4が定められる。なお、データD4はす
べてデータD3に含まれることになるので分割画像P4
には八面体8についての情報は何も含まれないことにな
る(図6(e)参照)。
Similarly, image data D4 representing the octahedron 8 on the front side of the fourth division plane M4 is recorded. Then, D3 is excluded from the data D4. The fourth divided image P4 is defined by D4-D3. Since the data D4 is all included in the data D3, the divided image P4
Contains no information about the octahedron 8 (see FIG. 6 (e)).

【0061】なお、以上の説明から理解されるように、
分割画像とは互いに隣接する分割平面により区画される
領域内に含まれる呈示対象物を表示する画像である。ま
た分割画像は、ある設定された視点から呈示対象物を見
込んだときに視覚的に感得される部位のみが表示され、
表面から観察されない限り呈示対象物の内部構造は表示
されない。従って、以上のようにして得られた各分割画
像は輪郭線以外は互いに重なる部分がないようになって
いる。
As can be understood from the above description,
The divided image is an image displaying the presentation target object included in the area defined by the adjacent division planes. In addition, in the divided image, only the part that is visually perceived when looking at the presented object from a certain set viewpoint is displayed,
The internal structure of the presented object is not displayed unless observed from the surface. Therefore, each of the divided images obtained as described above has no overlapping portion other than the contour line.

【0062】以上のようにして分割画像生成手段32に
より生成された分割画像P1〜P4は、分割画像保持手
段33に伝送され一時的に保持され、次いで次段の分割
画像補正手段34に伝送され、この映像呈示装置に含ま
れる光学系を考慮して観察者が適正な奥行感のある像を
感得することができるように各分割画像の補正(倍率補
正および位置・位相補正)が行われる。このうち倍率補
正は分割画像全体を均等に拡大する(等方的な拡大)の
みならず、縦または横方向へのみの(異方的な)拡大
や、さらに必要に応じて分割画像の部位ごとに互いに倍
率が異なる条件での拡大も含まれる。以下、補正処理に
ついて詳述する。
The divided images P1 to P4 generated by the divided image generating means 32 as described above are transmitted to the divided image holding means 33 and temporarily held, and then transmitted to the divided image correcting means 34 in the next stage. The correction of each divided image (magnification correction and position / phase correction) is performed so that the observer can perceive an image with a proper sense of depth in consideration of the optical system included in this video presenting apparatus. Of these, magnification correction not only uniformly enlarges the entire divided image (isotropic enlargement), but also enlarges only in the vertical or horizontal direction (anisotropic), and if necessary, for each part of the divided image. It also includes enlargement under different magnification conditions. Hereinafter, the correction process will be described in detail.

【0063】観察者2に歪みのない映像を感得させよう
とする場合、筒状凹面鏡30の背後形成される虚像Q1
〜Q3(分割画像P4は画像情報を含まないため、分割
画像P4に対応する虚像Q4は形成されない)の寸法比
率(図7参照)は、各分割画像P1〜P3の像部分(図
6(b)〜(d)においてハッチングを付した領域)の
寸法比率が維持されているものでなければならない。ま
た、虚像Q1〜Q3の形状は、各分割画像P1〜P3の
像部分と相似でなければならない。視線方向に対する虚
像Q1〜Q3の位置関係(虚像Q1〜Q3相互の間隔)
は、分割画像P1〜P3を形成する際に用いた切断平面
M1〜M3の位置関係に対応したものでなければならな
い。また、各虚像は互いに隣接する各虚像の輪郭線同士
が重なりあうように形成されなければならない。
In order to give the observer 2 an image without distortion, a virtual image Q1 formed behind the cylindrical concave mirror 30 is formed.
To Q3 (the divided image P4 does not include image information, the virtual image Q4 corresponding to the divided image P4 is not formed) has a dimensional ratio (see FIG. 7) of the image portions of the divided images P1 to P3 (see FIG. 6B. ) To (d), the dimensional ratio of the hatched region) must be maintained. Further, the shapes of the virtual images Q1 to Q3 must be similar to the image portions of the divided images P1 to P3. Positional relationship of virtual images Q1 to Q3 with respect to the line-of-sight direction (interval between virtual images Q1 to Q3)
Must correspond to the positional relationship of the cutting planes M1 to M3 used when forming the divided images P1 to P3. In addition, each virtual image must be formed such that the contour lines of adjacent virtual images overlap each other.

【0064】各虚像Q1〜Q3に要求される上記事項を
表現したのが図9の破線矢印で示される虚像Q´1〜Q
´3である。そして図9には、所望の虚像Q´1〜Q´
3を得るうえで筒状凹面鏡30の手前側に形成すべき実
像R1〜R3(実像R1〜R3は、図1に示す実像のイ
メージRbに対応する)の形状寸法および相互の位置関
係が示されている。なお、図9に示した座標軸は、図7
に示す座標軸に対応するものである。これら虚像Q´1
〜Q´3は観察者の視野角ψ内に表示されるべきもので
あり、虚像Q´1〜Q´3が視野角ψを外れて形成され
る場合には、観察者により感得される映像の一部が欠落
する。
The above-mentioned matters required for the virtual images Q1 to Q3 are expressed by the virtual images Q'1 to Q'indicated by broken line arrows in FIG.
It is' 3. In FIG. 9, desired virtual images Q′1 to Q ′ are displayed.
3 shows the shapes and dimensions of the real images R1 to R3 (the real images R1 to R3 correspond to the image Rb of the real image shown in FIG. 1) to be formed on the front side of the cylindrical concave mirror 30 and the mutual positional relationship. ing. The coordinate axes shown in FIG.
It corresponds to the coordinate axes shown in. These virtual images Q'1
To Q'3 are to be displayed within the viewing angle ψ of the observer, and are perceived by the observer when the virtual images Q'1 to Q'3 are formed outside the viewing angle ψ. Part of the image is missing.

【0065】ここで、虚像Q´1〜Q´3を示す各破線
矢印において、点L´1〜L´3〜および点N´1〜N
´3は虚像Q´1〜Q´3の両端をそれぞれ示す点、点
M´1〜M´3は各破線矢印Q´1〜Q´3の中点を示
している。
Here, in each of the broken line arrows showing the virtual images Q'1 to Q'3, points L'1 to L'3 and points N'1 to N '.
‘3’ indicates the ends of the virtual images Q′1 to Q′3, and points M′1 to M′3 indicate the middle points of the broken line arrows Q′1 to Q′3.

【0066】また、実像R1〜R3を示す各実線矢印に
おいて、各点L1〜L3,M1〜M3,N1〜N3は、
それぞれ点L´1〜L´3,M´1〜M´3,N´1〜
N´3に対応する点である。
Further, in the solid line arrows indicating the real images R1 to R3, the points L1 to L3, M1 to M3 and N1 to N3 are
Points L'1 to L'3, M'1 to M'3, N'1 to respectively
This is a point corresponding to N'3.

【0067】図9に示すように、所望の虚像Q´1〜Q
´3を形成しようとする場合に必要とされる実像R1〜
R3には以下のようなことが要求される。
As shown in FIG. 9, desired virtual images Q'1 to Q '
′ 3, the real images R1 to R3 required to form
The following is required for R3.

【0068】まず、第1に、実像R1〜R3の大きさを
互いに異なるようにする必要がある。このことは各分割
画像P1〜P3の上下方向の倍率をP1,P2,P3の
順に拡大率が大きくなるように補正した後に投影しなけ
ればならないことを意味する。
First, it is necessary to make the sizes of the real images R1 to R3 different from each other. This means that the vertical magnification of each of the divided images P1 to P3 must be corrected in order of P1, P2, and P3 so that the enlargement ratio increases, and then projected.

【0069】第2に、実像R1において線L1M1の長
さが線M1N1の長さより大きくなっていること(実像
R2およびR3においても同じ)から分かるように、各
分割画像P1〜P3個々について少なくと点M1を境と
して異なる倍率で補正を行うことが必要となる。
Secondly, as can be seen from the fact that the length of the line L1M1 is longer than the length of the line M1N1 in the real image R1 (the same applies to the real images R2 and R3), at least for each of the divided images P1 to P3. It is necessary to perform correction at different magnifications with the point M1 as a boundary.

【0070】第3に、実像R1〜R3は湾曲面上に形成
することが必要である。
Thirdly, the real images R1 to R3 need to be formed on curved surfaces.

【0071】このように実像R1〜R3に対して要求さ
れる事項に対応して、各分割画像に対して一例として以
下のような補正が行われる。補正方法はこの映像呈示装
置の各構成要素の光学的特性、形状寸法および相互の配
置態様に応じて適切なものを選定すればよく、以下に示
す補正方法の他、電気的な画像処理方法または光学的方
法により上述した要求を満足するように補正を行うこと
も可能である。
As described above, the following corrections are performed on each divided image in response to the requirements for the real images R1 to R3. As the correction method, an appropriate one may be selected according to the optical characteristics of each constituent element of this image presenting apparatus, the shape dimension, and the mutual arrangement mode. In addition to the correction method described below, an electrical image processing method or It is also possible to make corrections so as to satisfy the above-mentioned requirements by an optical method.

【0072】[第1の補正方法]まず、筒状反射鏡30
の曲率半径が比較的に大きく、かつ筒状反射鏡30に入
射する画像光の光路Aと筒状反射鏡30から出射する画
像光の光路Aとがなす角度θが比較的に小さい場合を考
える。この場合、実像R1〜R3を湾曲させずに平面的
な像としても、形成される虚像Q´1〜Q´3の湾曲お
よび上下方向に対する倍率の不連続性は、人間が観察す
る上で無視できる程度のものとなる。
[First Correction Method] First, the tubular reflecting mirror 30.
Consider a case where the radius of curvature of is relatively large and the angle θ formed by the optical path A of the image light incident on the tubular reflecting mirror 30 and the optical path A of the image light exiting from the tubular reflecting mirror 30 is relatively small. . In this case, even if the real images R1 to R3 are made to be planar images without being curved, the curvature of the virtual images Q′1 to Q′3 formed and the discontinuity of magnification in the vertical direction are ignored for human observation. It will be possible.

【0073】従って、この場合、各虚像Q´1〜Q´3
の輪郭部分を合致させることのみに留意して実像R1〜
R3を補正すればよく、実像R1〜R3は平面上に形成
されるようにしてもよい。
Therefore, in this case, each of the virtual images Q'1 to Q'3
Of the real image R1
R3 may be corrected, and the real images R1 to R3 may be formed on a plane.

【0074】従って、図10に示すように曲線状矢印R
1〜R3を直線状矢印R´1〜R´3で近似すればよ
く、各分割画像P1〜P3の上下方向の倍率を直線状矢
印R´1〜R´3の長さの比率に対応するように補正す
ればよい。
Therefore, as shown in FIG. 10, the curved arrow R
1 to R3 may be approximated by linear arrows R′1 to R′3, and the vertical magnification of each of the divided images P1 to P3 corresponds to the length ratio of the linear arrows R′1 to R′3. Can be corrected as follows.

【0075】ただし、この場合、曲線状矢印R1〜R3
の位置基準となる点M1〜M3が直線状矢印R´1〜R
´3の中点M1a〜M3aの位置にずれるように、分割
画像P1〜P3の相互の位置関係を変更する補正を行う
必要がある。
However, in this case, curved arrows R1 to R3
Points M1 to M3 that are the position reference of
It is necessary to perform correction for changing the mutual positional relationship of the divided images P1 to P3 so that the positions are shifted to the positions of the midpoints M1a to M3a of '3.

【0076】[第2の補正方法]第2の補正方法は、各
分割画像P1〜P3を更に複数の分割画像(再分割画
像)に分割することにより行われる。再分割画像をそれ
ぞれ図9に矢印R1a〜R1eで示す位置に実像を形成
するように投影することにより、近似的に曲線状矢印R
1を表現することができる。
[Second Correction Method] The second correction method is performed by further dividing each of the divided images P1 to P3 into a plurality of divided images (re-divided images). By projecting each of the subdivided images so as to form a real image at the positions indicated by arrows R1a to R1e in FIG.
1 can be expressed.

【0077】この方法は、第1の補正方法を適用したの
みでは不十分な場合、例えば非常に大きな映像を呈示す
る場合に有効である。
This method is effective when the application of the first correction method is not sufficient, for example, when a very large image is presented.

【0078】ただし、この方法を実行するにあたって
は、投影機の数や、光学系群による調整可能な範囲によ
り再分割数に制限を受けることになる。従って、この補
正方法においても完全な曲面状の実像を得ることは不可
能であるため、観察上支障をきたす場合には、筒状凹面
鏡30の曲率半径を大きくすることと、かつ筒状凹面鏡
30に入射する画像光の光路Aと筒状凹面鏡30から出
射する画像光の光路Aとがなす角度θを小さくするとい
う光学系の寸法形状の変更を合わせて行うことが有効で
ある。
However, in carrying out this method, the number of subdivisions is limited by the number of projectors and the adjustable range of the optical system group. Therefore, even with this correction method, it is impossible to obtain a perfectly curved real image. Therefore, when the observation is hindered, the curvature radius of the cylindrical concave mirror 30 should be increased, and the cylindrical concave mirror 30 should be increased. It is effective to change the dimensional shape of the optical system so as to reduce the angle θ formed by the optical path A of the image light incident on the optical path A and the optical path A of the image light emitted from the cylindrical concave mirror 30.

【0079】なお、図8に示すように各投影機の画角が
カバーする範囲は少しずつずれているため、各分割画像
ごとに像部分の位置を上下および/または左右方向にず
らす補正もあわせて行われる。
Since the range covered by the angle of view of each projector is slightly shifted as shown in FIG. 8, correction for shifting the position of the image portion vertically and / or horizontally is also performed for each divided image. Is done.

【0080】なお、上記補正方法の説明においては、図
9に示すように、筒状凹面鏡30の焦点Fの位置より筒
状凹面鏡30側に実像が形成され、観察者が筒状凹面鏡
30の背後に映像(虚像)を感得する場合について説明
した。これに対して、筒状凹面鏡30の焦点Fの位置よ
り遠くに実像が形成される場合には、観察者が筒状凹面
鏡30の手前側に筒状凹面鏡30から飛び出したような
映像を感得することになる。この場合、感得される実像
は倒立像となるため、画像光が筒状凹面鏡30に入射す
る以前の段階で予め補正を行わなければならないため、
分割画像補正手段34により各分割画像に対して予め分
割画像の倒立処理が行われる。なお、この補正は、分割
画像補正手段34による演算処理に代えて補正光学系1
5による光学的な調整により行ってもよい。
In the description of the correction method, as shown in FIG. 9, a real image is formed on the cylindrical concave mirror 30 side from the position of the focal point F of the cylindrical concave mirror 30, and the observer is behind the cylindrical concave mirror 30. The case where the image (virtual image) is perceived was explained. On the other hand, when a real image is formed at a position farther than the position of the focal point F of the cylindrical concave mirror 30, the observer feels an image as if the observer jumped out of the cylindrical concave mirror 30 in front of the cylindrical concave mirror 30. It will be. In this case, since the sensed real image is an inverted image, correction must be performed in advance at a stage before the image light enters the cylindrical concave mirror 30,
The divided image correcting means 34 performs the inverted processing of the divided images in advance for each divided image. It should be noted that this correction is replaced with the correction optical system 1 instead of the calculation processing by the divided image correction means 34.
It may be performed by optical adjustment according to 5.

【0081】なお、この映像呈示装置を構成する光学系
の相互間の調整を完全に行うことは現実的には困難であ
る。また、この映像呈示装置は、予め設定された視点か
ら観察が行われることを前提としているが、観察者が所
定位置から微妙に移動する場合もある。このような場
合、各分割画像の輪郭部以外の部分が互いに重なった
り、互いに隣接する輪郭部の間に隙間が生じる場合もあ
りうる。とりわけ、隙間が生じた場合には、観察者は像
に違和感を感じることになる。
In reality, it is difficult to completely adjust the optical systems constituting the image presenting apparatus. Further, although this video presenting device is premised on that observation is performed from a preset viewpoint, the observer may slightly move from a predetermined position. In such a case, portions other than the contour portion of each divided image may overlap each other, or a gap may occur between the contour portions adjacent to each other. In particular, when a gap is generated, the observer feels a sense of discomfort in the image.

【0082】従って、最も奥の部分を表示する分割画像
の奥に非分割全体像Piを表示することが好ましい。こ
の非分割全体像Piは、図5に示すように、分割平面M
4の奥に分割平面Miを設定し、分割平面Miの手前側
にある八面体1を表す像のデータD5を記録することに
より得られる。この非分割全体像Piは、分割画像P1
〜P4を合成したものに相当する。(図6(f)参
照)。
Therefore, it is preferable to display the non-divided whole image Pi at the back of the divided image displaying the deepest part. As shown in FIG. 5, this non-divided whole image Pi is divided into planes M.
The division plane Mi is set in the back of the division plane 4 and the data D5 of the image representing the octahedron 1 on the front side of the division plane Mi is recorded. This non-divided whole image Pi is the divided image P1.
Corresponds to a combination of ~ P4. (See FIG. 6 (f)).

【0083】そして図7に示すように、非分割全体像P
iに対応する虚像Qiが各分割画像P1〜P4に対応す
る虚像の後方に形成されるように非分割全体像Piを各
分割画像と同時に投影することにより、合成された分割
画像同士の隙間を補間することができる。なお、非分割
全体像Piに対しても分割画像補正手段34による補正
と同様の補正がなされる。
Then, as shown in FIG. 7, the undivided whole image P
By projecting the non-division overall image Pi at the same time as each divided image so that the virtual image Qi corresponding to i is formed behind the virtual image corresponding to each divided image P1 to P4, the gap between the combined divided images is reduced. It can be interpolated. The same correction as the correction by the divided image correction unit 34 is performed on the non-divided entire image Pi.

【0084】なお、非分割全体像Piを各分割画像と同
様の態様で表示すると、非分割全体像Piが分割画像に
干渉し奥行き感の感得の妨げとなる恐れがあるため、非
分割全体像Piは無彩色とするか、または画像の濃度を
薄くするようにした方が好ましい。
If the non-divided whole image Pi is displayed in the same manner as each divided image, the non-divided whole image Pi may interfere with the divided images, which may hinder the perception of depth. It is preferable that the image Pi is achromatic or that the density of the image is reduced.

【0085】分割画像補正手段34により補正された各
分割画像は投影機割付手段35により各投影機に割り付
けられる。この場合、分割画像の数が4であるため、例
えば投影機11a〜11dに割り付けられる。なお、上
述した非分割全体像Piを同時に投影する場合には、非
分割全体像Piは別の投影機、例えば投影器11eに割
り付けられる。
Each divided image corrected by the divided image correcting means 34 is assigned to each projector by the projector allocating means 35. In this case, since the number of divided images is 4, it is assigned to the projectors 11a to 11d, for example. When projecting the above-mentioned non-divided whole image Pi at the same time, the non-divided whole image Pi is assigned to another projector, for example, the projector 11e.

【0086】次に、投影機光学系変数設定手段36は、
各分割画像P1〜P4に対応する画像光が、最終的に筒
状凹面鏡30の背後において観察者の視線方向に対して
異なる適切な位置(図7参照)に虚像Q1〜Q3(分割
画像P4は画像情報を含まないため、分割画像P4に対
応する虚像Q4は形成されない)を形成するように、各
投影機11a〜11dのレンズの変数(絞り、倍率およ
び焦点距離等)を調節する。
Next, the projector optical system variable setting means 36
The image light corresponding to each of the divided images P1 to P4 is finally placed behind the cylindrical concave mirror 30 at an appropriate position (see FIG. 7) different with respect to the line-of-sight direction of the observer, and the virtual images Q1 to Q3 (the divided image P4 is Because the image information is not included, the virtual image Q4 corresponding to the divided image P4 is not formed), the lens variables (aperture, magnification, focal length, etc.) of the projectors 11a to 11d are adjusted.

【0087】なお、呈示される映像が動画の場合には、
投影機コマ数設定手段37により単位時間当たりに投影
される画像の更新レートが次いで設定される。
When the presented image is a moving image,
The projector frame number setting means 37 then sets the update rate of the image projected per unit time.

【0088】そして、各投影機11a〜11dは各分割
画像P1〜P4に対応する画像光を投影する。これによ
り、図7に示すように観察者2は筒状凹面鏡30の背後
に各分割画像に対応する虚像Q1〜Q3を知覚する。そ
して観察者2は虚像Q1〜Q3を脳内で合成し、奥行感
のある映像(図1に示す八面体Q)を感得する。
Then, each of the projectors 11a to 11d projects image light corresponding to each of the divided images P1 to P4. As a result, the observer 2 perceives the virtual images Q1 to Q3 corresponding to the respective divided images behind the cylindrical concave mirror 30, as shown in FIG. Then, the observer 2 synthesizes the virtual images Q1 to Q3 in the brain and perceives a deep image (octahedron Q shown in FIG. 1).

【0089】なお、呈示される映像の奥行方向の分解能
は奥行方向の分割数、すなわち分割画像の数に依存する
ため、基本的には奥行方向の分解能は投影機の数に依存
すことになるが、投影機の数以上の奥行方向の分解能を
得たい場合には、1台の投影機に複数の分割画像を受け
持たせるようにすればよい。
Since the resolution of the presented image in the depth direction depends on the number of divisions in the depth direction, that is, the number of divided images, the resolution in the depth direction basically depends on the number of projectors. However, if it is desired to obtain a resolution in the depth direction that is equal to or greater than the number of projectors, one projector may be made to handle a plurality of divided images.

【0090】例えば、分割画像の数が投影機の数の2倍
である場合、互いに隣接した奥行き位置に呈示すべき2
つの分割画像を1組として1組ずつ各投影機に割付けれ
ばよい。そして各投影機により手前側の分割画像および
奥側の分割画像を順次投影するようにすればよい。この
場合、これに合わせて各投影機のレンズの焦点位置を切
り替える必要がるが、この処理は投影機光学系変数設定
手段36が行わせればよい。十分に短い画像更新レート
で前記手前側の分割画像および奥側の分割画像を順次投
影することにより、人間の眼に違和感を感じさせること
なく奥行方向の分解能を向上させることができる。
For example, if the number of divided images is twice as many as the number of projectors, 2 should be presented at depth positions adjacent to each other.
One divided image may be set as one set, and one set may be assigned to each projector. Then, each of the projectors may sequentially project the front side divided image and the back side divided image. In this case, it is necessary to switch the focal position of the lens of each projector in accordance with this, but this processing may be performed by the projector optical system variable setting means 36. By sequentially projecting the front side divided image and the rear side divided image at a sufficiently short image update rate, the resolution in the depth direction can be improved without making the human eye feel uncomfortable.

【0091】なお、本映像呈示装置においては、奥行き
別の画像情報、すなわち分割画像の情報に奥行き別の音
声情報を伴わせることにより、奥行き感のある音響効果
を付加することができる。すなわち、例えば図1に示す
ように、虚像が形成される領域に視線方向に沿ってスピ
ーカー群を配設し、画像更新手段30により奥行き別の
分割画像の情報を投影機制御手段40に送り、これと同
期して音声情報をスピーカー群制御手段41に送ること
により、奥行き感のある映像とこれに適合した奥行き感
のある音声効果とを同時に得ることができる。
In this video presenting apparatus, it is possible to add a sound effect with a sense of depth by accommodating the image information for each depth, that is, the information of the divided images with the audio information for each depth. That is, for example, as shown in FIG. 1, a speaker group is arranged in a region where a virtual image is formed along the line-of-sight direction, and the image update means 30 sends information of divided images for each depth to the projector control means 40, By sending the audio information to the speaker group control means 41 in synchronization with this, it is possible to simultaneously obtain a video with a sense of depth and a sound effect with a sense of depth that matches the image.

【0092】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、人間の視覚機能として「両眼視差」と水晶体の「焦
点調節」の両者を利用する「疑似体積方式」による映像
呈示装置の新たな構成を実現することができる。これに
より、観察者はより自然視に近い状態で奥行感のある映
像を感得することができ、さらに観察者の両眼の視力が
異なっている場合でも或る程度の奥行感の感得が可能と
なる。
As described above, according to the present embodiment, a new "pseudo volume method" image presenting apparatus that utilizes both "binocular parallax" and "focus adjustment" of the crystalline lens as human visual functions is newly provided. A configuration can be realized. As a result, the observer can perceive an image with a feeling of depth that is closer to natural vision, and even if the eyesight of the two eyes of the observer is different, a certain degree of depth can be perceived. Becomes

【0093】また、ソース画像を、筒状凹面鏡により垂
直方向に、シリンドリカルレンズにより水平方向に拡大
して観察するようになっているため、もとのソース画像
の大きさに依存することなく奥行感のある映像を大きい
サイズに拡大して観察することができる。
Further, since the source image is observed vertically by the cylindrical concave mirror and horizontally by the cylindrical lens, it is possible to observe the depth image without depending on the size of the original source image. It is possible to magnify an image with a certain size to observe it.

【0094】また、奥行位置毎に対応する領域のみを表
示するとともに輪郭部以外に重複する領域がない複数の
分割画像を重ね合わせることにより映像を呈示するよう
になっているため、ホログラフィや振動スクリーン方式
に見られる様な素通し的な(透明に感じられる)映像に
はならない。
Further, since only the area corresponding to each depth position is displayed and a plurality of divided images having no overlapping area other than the contour portion are overlapped to present an image, the holography or vibrating screen is displayed. The image is not transparent (feels transparent) as seen in the method.

【0095】また、ソース画像として一般的なフィルム
画像やブラウン管画像およびLCD画像をそのまま使用
することができるので、通常の平面映像の画像密度が保
持された状態の映像を呈示することができる。
Further, since a general film image, cathode ray tube image and LCD image can be used as the source image as they are, it is possible to present an image in a state where the image density of a normal plane image is maintained.

【0096】また、ソース画像を呈示する媒体としてホ
ログラムを使用する必要がないため、光源にレーザを使
用する必要がない。このため安全に映像の観察を行うこ
とができる。さらに特殊な素子を使用する必要がないた
め装置全体の製造が容易である。 更に振動スクリーン
方式の様な大音量の雑音も発生しないので、成立する奥
行像の各位置に対応するスピーカの配設が可能であり、
音響的な奥行感を付加する事もできる。
Further, since it is not necessary to use a hologram as a medium for presenting the source image, it is not necessary to use a laser as a light source. Therefore, it is possible to safely observe the image. Further, since it is not necessary to use a special element, the whole device can be easily manufactured. Furthermore, since no loud noise like the vibrating screen method is generated, it is possible to arrange a speaker corresponding to each position of the depth image to be realized.
You can also add a sense of acoustic depth.

【0097】第2の実施の形態 次に、図12により第2の実施の形態について説明す
る。第2の実施の形態は第1の実施に対して、ソース画
像投影手段10の各投影機11の配置態様が異なる点
と、これに起因して追加の構成要素が設けられている点
とが異なり、シリンドリカルレンズ20以降の構成は第
1の実施の形態と同一である。第2の実施の形態におい
てシリンドリカルレンズ20以降の構成の説明は省略す
る。
Second Embodiment Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. The second embodiment differs from the first embodiment in that the arrangement of the projectors 11 of the source image projecting means 10 is different and that additional components are provided due to this. Differently, the configuration after the cylindrical lens 20 is the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, the description of the configuration after the cylindrical lens 20 will be omitted.

【0098】本実施形態において、ソース画像投影手段
10を構成する各投影機11a〜11i(投影機の参照
符号については図1参照)は、中心に配置された投影機
11eの光軸のみが映像呈示装置の光路Aと一致するよ
うに配置され、投影機11eの周囲に配置された他の投
影機11a〜11dおよび11f〜11iの光軸は投影
機11eの光軸上の一点Pで交わるような関係をもって
配置されている。
In this embodiment, each of the projectors 11a to 11i (see FIG. 1 for the reference numerals of the projectors) constituting the source image projecting means 10 has only the optical axis of the projector 11e arranged at the center. The optical axes of the other projectors 11a to 11d and 11f to 11i, which are arranged so as to coincide with the optical path A of the presentation device and are arranged around the projector 11e, intersect at a point P on the optical axis of the projector 11e. It is arranged in a relationship.

【0099】以下、説明を容易にするため、中段の投影
機11d,11e,11fを抜き出して表示した図12
により説明する。図12に示すように、投影機11dお
よび投影機11fは、投影機11eの両側に、それぞれ
の光軸が投影機11eの光軸A上の点Pで交わるように
投影機11eの光軸に対して対称位置に配置されてい
る。
In the following, in order to facilitate the explanation, the projectors 11d, 11e and 11f in the middle stage are extracted and displayed in FIG.
Will be described. As shown in FIG. 12, the projector 11d and the projector 11f are arranged on both sides of the projector 11e so that their optical axes intersect at a point P on the optical axis A of the projector 11e. They are arranged symmetrically with respect to each other.

【0100】また、前記点Pの近傍かつ投影機側には、
凹レンズまたは凹レンズ等により構成され投影機11e
の光軸(すなわち映像呈示装置の光路A)と一致する光
軸を有する平行近接光学系50が設けられている。この
平行近接光学系50は、各投影機11d,11e,11
fから入射する分割画像を表す光を、互いに平行かつ互
いに近接した状態で出射するようになっている。
In the vicinity of the point P and on the projector side,
Projector 11e composed of a concave lens or a concave lens
A parallel proximity optical system 50 having an optical axis that coincides with the optical axis of (i.e., optical path A of the image display device) is provided. The parallel proximity optical system 50 includes the projectors 11d, 11e, 11
Lights representing the divided images, which are incident from f, are emitted in a state of being parallel to each other and close to each other.

【0101】なお、平行近接光学系50を通過する際に
画像光の歪みを防止するために、画像光は平行近接光学
系50の光軸付近の狭い領域に入射させることが重要で
ある。このため、各投影機には、各投影機から投射され
る分割画像光を縮小し、かつ分割画像光が平行近接光学
系50に至る途中で広がらないようににするために、倍
率変更平行光学系51が設けられている。
In order to prevent the image light from being distorted when passing through the parallel proximity optical system 50, it is important that the image light is incident on a narrow region near the optical axis of the parallel proximity optical system 50. For this reason, in each projector, in order to reduce the divided image light projected from each projector and prevent the divided image light from spreading on the way to the parallel proximity optical system 50, the magnification changing parallel optical system is used. A system 51 is provided.

【0102】そして、平行近接光学系50の投影機と反
対側には、補正光学系15およびシリンドリカルレンズ
20が順次配置されている。各投影機から出射され、平
行近接光学系50、補正光学系15およびシリンドリカ
ルレンズ20を通過した各分割画像光は、第1の実施の
形態と同様にして、反射鏡25および筒状凹面鏡30を
順次経て進む。そして観察者は筒状凹面鏡30の奥側ま
たは手前側に奥行感のある映像を感得する。
On the opposite side of the parallel proximity optical system 50 from the projector, a correction optical system 15 and a cylindrical lens 20 are sequentially arranged. The divided image lights emitted from the respective projectors and passed through the parallel proximity optical system 50, the correction optical system 15 and the cylindrical lens 20 pass through the reflecting mirror 25 and the cylindrical concave mirror 30 in the same manner as in the first embodiment. Go through sequentially. Then, the observer senses a deep image on the back side or the front side of the cylindrical concave mirror 30.

【0103】本実施形態によれば、各投影機を互いに間
隔をおいて配置することができる。このため、投影機の
光源機構や、ソース画像の供給機構等の寸法が大きく、
投影機をコンパクトに形成することが困難な場合でも、
各投影機の光軸を実質的に近接させることができる。
According to this embodiment, the projectors can be arranged at intervals. Therefore, the size of the light source mechanism of the projector and the source image supply mechanism are large,
Even if it is difficult to make the projector compact,
The optical axes of each projector can be substantially close together.

【0104】第3の実施の形態 次に、図13により第3の実施の形態について説明す
る。第3の実施の形態は第2の実施に対してソース画像
投影手段の構成が異なり、他は第2の実施の形態と略同
一である。第3の実施の形態において第2の実施と同一
部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略す
る。
Third Embodiment Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The third embodiment is different from the second embodiment in the configuration of the source image projecting means, and is otherwise substantially the same as the second embodiment. In the third embodiment, the same parts as those in the second embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0105】図13に示すように、ソース画像投影手段
60は、一体型の映像呈示媒体の一例としてブラウン管
61を有している。このブラウン管61は、その表示面
62の互いに異なる領域に、それぞれ分割画像を表示す
るようになっている。すなわちブラウン管61の表示面
62は、映像呈示装置の光路Aとその中心が一致する表
示領域62bと、表示領域62bを挟んで両側に位置す
る表示領域62a,62cとを有している。
As shown in FIG. 13, the source image projecting means 60 has a cathode ray tube 61 as an example of an integrated image presenting medium. The cathode ray tube 61 is configured to display the divided images in different areas of the display surface 62. That is, the display surface 62 of the cathode ray tube 61 has a display area 62b whose center coincides with the optical path A of the image display device, and display areas 62a and 62c located on both sides of the display area 62b.

【0106】また、表示面62のうち中央の表示領域6
2b以外の表示領域62a,62cの表面には、光軸屈
折手段の一例としてウエッジプリズム63a,63cが
設けられている。これらウエッジプリズム63aおよび
63cは、表示領域62aおよび62cからそれぞれ投
射される分割画像光の光軸を、前述した第3の実施の形
態と同様に、映像呈示装置の光路A上の一点Pで交わる
ように屈折させる。
The central display area 6 of the display surface 62 is also used.
Wedge prisms 63a and 63c are provided as an example of the optical axis refracting means on the surfaces of the display areas 62a and 62c other than 2b. The wedge prisms 63a and 63c intersect the optical axes of the divided image lights projected from the display areas 62a and 62c, respectively, at a point P on the optical path A of the image display device, as in the third embodiment. To refract.

【0107】また、前記点Pの手前側には第3の実施の
形態と同様の位置に平行近接光学系50が配置されてい
る。
Further, a parallel proximity optical system 50 is arranged on the front side of the point P at the same position as in the third embodiment.

【0108】さらに、ウエッジプリズム53aおよび5
3cの先および中央の表示領域62bの先には倍率変更
平行光学系51が設けられている。
Furthermore, wedge prisms 53a and 5a
A magnification changing parallel optical system 51 is provided at the tip of 3c and the tip of the central display area 62b.

【0109】第4の実施の形態 次に、図14により第4の実施の形態について説明す
る。第4の実施の形態は第1の実施の形態で説明した映
像呈示装置を複数組合わせることにより1つの映像呈示
装置を構成したものである。第4の実施の形態において
第1の実施と同一部分については同一符号を付し、詳細
な説明は省略する。
Fourth Embodiment Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, one video presenting device is configured by combining a plurality of video presenting devices described in the first embodiment. In the fourth embodiment, the same parts as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0110】図14に示すように、第4の実施の形態に
よる映像呈示装置1は、第1の実施の実施の形態による
映像呈示装置1a,1b,1cにより構成されている。
各映像呈示装置1a,1b,1cの筒状凹面鏡30は互
いに隣接して配置されている。また、各筒状凹面鏡30
の母線は垂直方向を向いており、筒状凹面鏡30は画像
を水平方向に拡大するようになっている。
As shown in FIG. 14, the video presenting apparatus 1 according to the fourth embodiment is composed of the video presenting apparatuses 1a, 1b, 1c according to the first embodiment.
The cylindrical concave mirrors 30 of the respective image presenting devices 1a, 1b, 1c are arranged adjacent to each other. In addition, each cylindrical concave mirror 30
The generatrix of is oriented in the vertical direction, and the cylindrical concave mirror 30 enlarges the image in the horizontal direction.

【0111】これに伴い、各映像呈示装置1a,1b,
1cのシリンドリカルレンズ20は、その母線が水平方
向を向くように配置されており、シリンドリカルレンズ
20は画像を垂直方向に拡大するように拡大するように
なっている。
Accordingly, each of the image presenting devices 1a, 1b,
The cylindrical lens 20 of 1c is arranged such that the generatrix thereof is oriented in the horizontal direction, and the cylindrical lens 20 is adapted to enlarge the image in the vertical direction.

【0112】各映像呈示装置1a,1b,1cのソース
画像投影手段10から投影された画像光は、シリンドリ
カルレンズ20および筒状凹面鏡30を経て観察者2に
至る光路Aa,Ab,Acをそれぞれ形成する。従っ
て、観察者2は互いに異なる複数の観察箇所において同
一の映像を見ることができる。
The image light projected from the source image projecting means 10 of each image presenting apparatus 1a, 1b, 1c forms optical paths Aa, Ab, Ac reaching the observer 2 through the cylindrical lens 20 and the cylindrical concave mirror 30, respectively. To do. Therefore, the observer 2 can see the same image at a plurality of different observation points.

【0113】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、複数人で観察を行うことができる映像呈示装置1を
提供することができる。すなわち、映像呈示装置1aを
1つだけ使用した場合、観察者の視点位置が所定の位置
からずれた際には、前述したように、本来合致すべき各
分割画像の輪郭線がずれたり、観察者により感得される
映像が歪んだりする現象が発生する傾向にある。このこ
とは、とりわけ筒状凹面鏡30が小さい場合、良好な映
像を観察することができる範囲が狭くなり観察者の数に
制限を受けることを意味する。しかしながら、本実施形
態によれば、良好な映像を観察することができる場所が
複数あるため、複数人がそれぞれ良好な映像を観察する
ことができる。また、映像呈示装置1a,1b,1cの
数を増やすことにより、より多人数による映像の観察が
可能となる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide the image presenting apparatus 1 that allows a plurality of people to observe. That is, when only one image presenting apparatus 1a is used, when the observer's viewpoint position deviates from a predetermined position, the contour lines of the respective divided images that should be originally matched are deviated or observed as described above. There is a tendency for a phenomenon that an image perceived by a person is distorted. This means that, particularly when the cylindrical concave mirror 30 is small, the range in which a good image can be observed is narrowed and the number of observers is limited. However, according to this embodiment, since there are a plurality of places where good images can be observed, a plurality of people can each observe good images. Further, by increasing the number of the image presenting devices 1a, 1b, 1c, it becomes possible for a larger number of people to observe the image.

【0114】さらに、各映像呈示装置1a,1b,1c
のソース画像投影手段10から互いに異なる画像を投影
し、一人の観察者が観察位置を変えて各筒状凹面鏡30
を見ることにより、例えば、ある物体をさなざまな角度
から撮影した映像を映像呈示装置1a,1b,1cにそ
れぞれ呈示するようにしておけば、当該物体を回り込ん
で見るようなことも可能となる。
Furthermore, each of the image display devices 1a, 1b, 1c
Different images are projected from the source image projecting means 10 of each of the cylindrical concave mirrors 30 by one observer changing the observation position.
By viewing, for example, images of an object taken from various angles are presented to the image presentation devices 1a, 1b, 1c, respectively, it is possible to look around the object. Becomes

【0115】第5の実施の形態 次に、第5の実施の形態について図15により説明す
る。第5の実施の形態はこれまでに説明してきた映像呈
示装置に用いるソース画像を撮影する上で好適な撮影装
置の実施形態を示すものである。
Fifth Embodiment Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. The fifth embodiment shows an embodiment of a photographing device suitable for photographing a source image used in the video presenting device described so far.

【0116】図15に示すように、撮影装置70は、レ
ンズ72と絞り73とを有する結像手段71と、ポリゴ
ンミラー74と、撮像素子として3つのCCD(チャー
ジカプルドデバイス)75a,75b,75cとを備え
ている。
As shown in FIG. 15, a photographing device 70 includes an image forming means 71 having a lens 72 and a diaphragm 73, a polygon mirror 74, and three CCDs (charge coupled devices) 75a and 75b as image pickup elements. And 75c.

【0117】このうちレンズ72は、大口径で明るいレ
ンズ、すなわち本質的に焦点深度の浅いレンズからな
る。このレンズ72は焦点調節機構を有している。
Of these, the lens 72 is a large-diameter, bright lens, that is, a lens having a shallow depth of focus. This lens 72 has a focus adjusting mechanism.

【0118】ポリゴンミラー74は、複数の反射面74
a〜74eを有しており、回転軸74xを中心に回転す
るようになっている。
The polygon mirror 74 has a plurality of reflecting surfaces 74.
It has a to 74e, and is configured to rotate about the rotation shaft 74x.

【0119】また、回転軸74xと各反射面74a〜7
4eとの位置関係、および回転軸74xと各CCD75
a,75b,75cとの位置関係は、(1)ポリゴンミ
ラー74の回転軸74xと各反射面74a〜74eとの
間の距離は互いに異なり、かつ回転軸74xと各CCD
75a,75b,75cの撮像面との間の距離は互いに
異なる、という関係が成立するようになっている。
Further, the rotating shaft 74x and the reflecting surfaces 74a to 74
4e, positional relationship with the rotating shaft 74x and each CCD 75
The positional relationship between a, 75b, and 75c is (1) the distance between the rotating shaft 74x of the polygon mirror 74 and the reflecting surfaces 74a to 74e is different from each other, and the rotating shaft 74x and each CCD are different.
The relationship that the distances between the image pickup surfaces of 75a, 75b, and 75c are different from each other is established.

【0120】なお、位置関係は上記関係(1)に限定さ
れるものではなく、(2)回転軸74xと各反射面74
a〜74eとの間の距離は互いに異なり、かつ回転軸7
4xと各CCD75a,75b,75cの撮像面との間
の距離が互いに等しい、(3)回転軸74xと各反射面
74a〜74eとの間の距離が互いに等しく、かつ回転
軸74xと各CCD75a,75b,75cの撮像面と
の間の距離が互いに異なる、のいずれかの関係が成立す
るように定めてもよい。
The positional relationship is not limited to the above relationship (1), but (2) the rotating shaft 74x and each reflecting surface 74.
a to 74e are different from each other, and the rotation axis 7
4x and the image pickup surfaces of the CCDs 75a, 75b, and 75c are equal to each other, (3) The rotation axis 74x and the reflection surfaces 74a to 74e are equal to each other, and the rotation axis 74x and the CCDs 75a and 75c are the same. The distance between the imaging surfaces of 75b and 75c may be different from each other, and the relationship may be established.

【0121】なお、上記位置関係を変更しても、撮像対
象物85からポリゴンミラー74の反射面を経てCCD
の撮像面に至る光路長の組合せの数が異なるのみであ
り、撮影装置70の作動原理が異なるものではない。本
実施形態においては、光路長の組合せの数が最も多くな
る関係(1)を採用している。
Even if the above-mentioned positional relationship is changed, the image pickup object 85 passes through the reflecting surface of the polygon mirror 74 and the CCD.
Only the number of combinations of the optical path lengths to the image pickup surface is different, and the operation principle of the imaging device 70 is not different. In the present embodiment, the relationship (1) that maximizes the number of combinations of optical path lengths is adopted.

【0122】また、CCD75a,75b,75cに
は、これらCCDにより光電変換された信号を一時的に
保存する信号保持手段76が接続されている。さらに、
信号保持手段76には、分割画像形成手段77と、非分
割全体像形成手段78とが順次接続され、分割画像形成
手段77および非分割画像形成手段78には映像伝送手
段79が接続されている。
Further, the CCD 75a, 75b, 75c is connected to a signal holding means 76 for temporarily storing the signals photoelectrically converted by these CCDs. further,
A divided image forming means 77 and a non-divided whole image forming means 78 are sequentially connected to the signal holding means 76, and a video transmission means 79 is connected to the divided image forming means 77 and the non-divided image forming means 78. .

【0123】また、結像手段71には、レンズ72の焦
点位置および絞り73の絞り値を制御する焦点・絞り制
御手段80が接続されている。また、ポリゴンミラー7
4の動作は光路切替制御手段81により制御されるよう
になっている。
Further, the image forming means 71 is connected with a focus / diaphragm control means 80 for controlling the focal position of the lens 72 and the aperture value of the diaphragm 73. Also, the polygon mirror 7
The operation of No. 4 is controlled by the optical path switching control means 81.

【0124】そして、信号保持手段76、焦点・絞り制
御手段80および光路切替制御手段81は、同期制御手
段82が発生する所定のクロック信号により制御される
ようになっている。
The signal holding means 76, focus / aperture control means 80 and optical path switching control means 81 are controlled by a predetermined clock signal generated by the synchronization control means 82.

【0125】次に、このような構成からなる撮影装置7
0の作用について説明する。
Next, the photographing device 7 having such a configuration
The operation of 0 will be described.

【0126】撮像対象物85からの物体光は結像手段7
1およびポリゴンミラー74のいずれかの反射面を経て
CCD75a,75b,75cのいずれかの撮像面に至
る。
The object light from the object to be imaged 85 is formed by the image forming means 7.
1 and the polygon mirror 74, and reaches the image pickup surface of any of the CCDs 75a, 75b, and 75c through the reflecting surface.

【0127】ここでまず、レンズ72の合焦位置を調節
して、撮像対象物85のうちレンズ72から所定の距離
を有する部位、例えば図15点P2に対応する部位から
の物体光が、ポリゴンミラー74のいずれか1つの反射
面、例えば反射面74aを経て、CCD75a,75
b,75cのいずれか1つの撮像面、例えば、CCD7
5aの撮像面に合焦するようにする。
First, the in-focus position of the lens 72 is adjusted so that the object light from a portion of the object to be imaged 85 having a predetermined distance from the lens 72, for example, a portion corresponding to point P2 in FIG. CCD 75a, 75 through one of the reflecting surfaces of the mirror 74, for example, the reflecting surface 74a.
One of the image pickup surfaces b and 75c, for example, the CCD 7
The image pickup surface of 5a is focused.

【0128】そして、絞り73を開放とすると、レンズ
72の焦点深度は非常に浅いため、撮像対象物85のう
ち点P2を通る切断線を通る部位と、その周辺のわずか
な部位のみがCCD75aの撮像面にシャープに結像す
る。一方、撮像対象物85のうち他の部位はいわゆるピ
ンボケの状態でCCD75aに捕らえられる。すなわ
ち、この状態において、レンズ72は、撮像対象物85
から結像手段71およびポリゴンミラー74の反射面を
順次経てCCDの撮像面に至るまでの全光路長(「全光
路長」とは、図14における線分P2Qの長さおよび線
分QRの長さに対応する光路長の総和を意味する。)が
一定という条件を満足する場合にのみCCDの撮像面に
画像を結像させるような状態にある。
When the diaphragm 73 is opened, the depth of focus of the lens 72 is very shallow. Therefore, only the portion of the object to be imaged 85, which passes through the cutting line passing through the point P2, and a small portion of its periphery are the CCD 75a. A sharp image is formed on the imaging surface. On the other hand, the other part of the imaging target 85 is captured by the CCD 75a in a so-called out-of-focus state. That is, in this state, the lens 72 moves the imaging target object 85.
14 to the image pickup surface of the CCD through the image forming means 71 and the reflecting surface of the polygon mirror 74 (the “total optical path length” means the length of the line segment P2Q and the length of the line segment QR in FIG. 14). It means that the image is formed on the image pickup surface of the CCD only when the condition that the total of the optical path lengths corresponding to the above is satisfied.

【0129】ここでポリゴンミラー74を回転させ、例
えば撮像対象物85からの部体光がCCD75bに入射
するようにすると、上記全光路長と等しい全光路長とな
るような撮像対象物85の部位、例えば、点P3を通る
切断線を通る部位と、その周辺のわずかな部位のみがC
CD75aの撮像面にシャープに結像する。
Here, when the polygon mirror 74 is rotated so that the partial light from the image pickup object 85 enters the CCD 75b, for example, the part of the image pickup object 85 where the total optical path length equal to the total optical path length is obtained. , For example, only a portion passing through the cutting line passing through the point P3 and a small portion around it are C
A sharp image is formed on the image pickup surface of the CD 75a.

【0130】このようにポリゴンミラー74を回転させ
ることにより物体光を導くCCDを選択し、ポリゴンミ
ラー74とCCDとの間の光路長QRを変更することに
より、撮像対象物85のうち互いに異なる部位を選択的
にいずれかのCCDの撮像面にシャープに結像させるこ
とができる。
By thus selecting the CCD that guides the object light by rotating the polygon mirror 74 and changing the optical path length QR between the polygon mirror 74 and the CCD, different parts of the object to be imaged 85 from each other are selected. Can be selectively and sharply imaged on the image pickup surface of one of the CCDs.

【0131】上記に加え、レンズ72の焦点調節機構を
用いて、物体光の合焦位置の多段階調節を行い、このレ
ンズ72の多段階調節をポリゴンミラー74の回転によ
る光路長QRの選択的な変更とを組合わせることによ
り、撮像対象物85を光路A方向(すなわち奥行き方
向)にさらにきめ細かく分割した画像を得ることができ
る。
In addition to the above, the focus adjustment mechanism of the lens 72 is used to perform multi-step adjustment of the in-focus position of the object light, and this multi-step adjustment of the lens 72 is performed by selectively rotating the optical path length QR by rotating the polygon mirror 74. By combining these changes, it is possible to obtain an image in which the imaging target object 85 is further finely divided in the optical path A direction (that is, the depth direction).

【0132】以上説明した作動原理に基づいて、撮影装
置70は以下のように制御される。すなわち、各CCD
からの映像信号は、信号保持手段76により一時的に保
存された後、逐次次段の分割画像形成手段77に伝送さ
れる。この伝送タイミングは同期制御手段82のから発
信されるクロック信号に基づいて決定される。
The photographing device 70 is controlled as follows based on the operating principle described above. That is, each CCD
The video signal from is temporarily stored by the signal holding means 76 and then sequentially transmitted to the divided image forming means 77 of the next stage. This transmission timing is determined based on the clock signal transmitted from the synchronization control means 82.

【0133】分割画像形成手段77は、得られた画像の
うちシャープに結像している部分のデータのみを残し、
いわゆるピンボケの部分のデータを除去する演算を行
う。
The divided image forming means 77 leaves only the data of the sharply formed portion of the obtained image,
A calculation is performed to remove data in the so-called out-of-focus area.

【0134】次に、分割画像形成手段77は、第1の実
施の形態において述べたように、映像呈示装置の光学系
の構成に起因する感得される映像の本質的な歪みを予め
補正するように、画像の基準位置の補正演算等を行う。
Next, as described in the first embodiment, the divided image forming means 77 preliminarily corrects the essential distortion of the perceived image due to the configuration of the optical system of the image presenting apparatus. As described above, the correction calculation of the reference position of the image is performed.

【0135】次に、非分割全体像形成手段78は、奥行
き別の各分割画像を合成する演算を行うことにより第1
の実施の形態において説明した非分割全体像を合成す
る。
Next, the non-divided overall image forming means 78 performs the first operation by performing an operation for synthesizing the divided images for each depth.
The non-divided whole image described in the embodiment is combined.

【0136】なお、奥行き別の各分割全体像を合成する
方法に代えて、結像手段71の絞り73を十分に絞り、
結像手段71全体としての焦点深度を十分に深くした状
態で画像を撮像することにより、非分割全体像を得ても
よい。非分割全体像をどのようにして得るかは、撮影対
象の種類に応じて、適正に選択すればよく、この選択
は、非分割全体像形成手段78により実行される。
It should be noted that instead of the method of synthesizing the divided whole images for each depth, the diaphragm 73 of the image forming means 71 is sufficiently narrowed,
A non-divided whole image may be obtained by capturing an image in a state where the depth of focus of the entire image forming unit 71 is sufficiently deep. How to obtain the non-divided whole image may be properly selected according to the type of the object to be photographed, and this selection is executed by the non-divided whole image forming means 78.

【0137】分割画像形成手段77および非分割全体像
形成手段78により形成された分割画像(および非分割
全体像)のデータは、映像信号伝送手段79を介して映
像呈示装置1に送信され、これを受けた映像呈示装置1
により奥行を伴った映像の感得が為される。なお、映像
信号伝送手段79に送るべき分割画像の信号は適当な記
録媒体に保存しておいてもよい。
The data of the divided image (and the non-divided whole image) formed by the divided image forming means 77 and the non-divided whole image forming means 78 is transmitted to the image presenting apparatus 1 via the image signal transmitting means 79, and the data is transmitted. Video presentation device 1
As a result, an image with depth can be obtained. The divided image signal to be sent to the video signal transmitting means 79 may be stored in an appropriate recording medium.

【0138】撮像素子で取得された奥行き別の映像(分
割画像)は上述の様に信号保持手段76にて選択される
が、レンズと絞りの調整は焦点・絞り制御手段80で為
され、ポリゴンミラーの断続的な回転制御は光路切替制
御手段81によって行われる。これら各要素の適正な組
み合わせを実現するために、以上の各手段は同期制御手
段82によって正確な同期制御が実行されている。
The image (divided image) for each depth acquired by the image pickup device is selected by the signal holding means 76 as described above, but the lens / aperture is adjusted by the focus / aperture control means 80, and the polygon The intermittent rotation control of the mirror is performed by the optical path switching control means 81. In order to realize an appropriate combination of these elements, the above-mentioned respective means are accurately synchronized by the synchronization control means 82.

【0139】ところで、撮像素子として用いられるCC
Dは、1/1000秒程度の短時間での撮像が可能であ
るため、ポリゴンミラーを高速で回転させた場合でも、
各CCDはポリゴンミラー74と十分に協働することが
できる。そして各CCDにより得られた画像を信号保持
手段76に伝送して一時的に保存させることにより、実
質的にリアルタイムで奥行別の画像を撮影することが可
能である。
By the way, CC used as an image sensor
Since D can capture an image in a short time of about 1/1000 second, even when the polygon mirror is rotated at high speed,
Each CCD can fully cooperate with the polygon mirror 74. Then, by transmitting the image obtained by each CCD to the signal holding means 76 and temporarily storing it, it is possible to capture an image for each depth substantially in real time.

【0140】例えば、NTSC(National Television
System Comitee) 方式に準拠した画像更新レートを想定
した場合、1フレーム当たりの時間が1/30秒であ
る。ここで、ポリゴンミラーの反射面の切り替えを1/
1000秒以下で行わせれば(例えば、ポリゴンミラー
の反射面の数を16面とし、ポリゴンミラー3600r
pmで回転させた場合に可能である)、CCDの個数を
n個とした場合、毎秒33×nの奥行き別の映像を得る
ことができる。
For example, NTSC (National Television)
Assuming an image update rate based on the System Comitee method, the time per frame is 1/30 second. Here, switching the reflective surface of the polygon mirror to 1 /
If it is performed in 1000 seconds or less (for example, the number of reflecting surfaces of the polygon mirror is 16 and the polygon mirror 3600r is
(It is possible when rotated at pm), and when the number of CCDs is n, it is possible to obtain an image for each depth of 33 × n.

【0141】実際には、レンズの性能や、CCDからの
画像信号を処理する速度により、得られる映像の数に制
限を受けることになるが、仮にそうだとしても実用上十
分な奥行き方向の分解能を達成することが可能である。
また、前述したように、レンズの焦点位置の多段階調節
を組合わせることにより、更に奥行き方向の分解能を高
めることができる。
Actually, the number of images to be obtained is limited by the performance of the lens and the speed of processing the image signal from the CCD, but even if this is the case, a practical resolution sufficient in the depth direction is obtained. It is possible to achieve.
Further, as described above, by combining the multi-step adjustment of the focal position of the lens, the resolution in the depth direction can be further enhanced.

【0142】以上説明したように本実施形態によれば、
撮影方式として、異形ポリゴンミラーと複数の撮像素子
およぴ焦点深度の浅い可動レンズを用いて多種の光路長
を形成し、これにより撮影対象物を奥行方向に走査する
ように撮影する方式を用いることにより、十分な奥行分
解能を有する分割画像を実時間撮影により得ることがで
きる。
As described above, according to this embodiment,
As a photographing method, a method of forming a variety of optical path lengths by using a deformed polygon mirror, a plurality of image pickup elements, and a movable lens having a shallow depth of focus, and thereby photographing an object to be photographed so as to scan in the depth direction is used. As a result, a divided image having a sufficient depth resolution can be obtained by real-time shooting.

【0143】さらに第1の実施の形態に示した映像呈示
装置と連携させることにより、ホログラフィによっては
不可能な、奥行き感のある映像のリアルタイムの観察が
可能となる。
Further, by cooperating with the image presenting apparatus shown in the first embodiment, real-time observation of an image with a sense of depth, which is impossible by holography, becomes possible.

【0144】[0144]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
奥行き感感得の拠り所となる眼の機能を自然視と同様の
条件で利用することができ、また実体感のある映像が得
られ、大画面かつ高密度映像を実現することができる映
像呈示装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention,
An image presenting device capable of utilizing a function of the eye, which is a base for obtaining a sense of depth, under the same condition as natural vision, and obtaining a substantial image, thereby realizing a large screen and high density image. Can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による映像呈示装置の第1の実施の形態
を示す斜視図。
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of an image presenting apparatus according to the present invention.

【図2】投影機の他の配置態様を示す図。FIG. 2 is a diagram showing another arrangement mode of the projector.

【図3】映像呈示装置の制御系の構成を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a control system of the image presentation device.

【図4】分割画像の生成方法を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating a method of generating divided images.

【図5】分割画像の生成方法を説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating a method of generating divided images.

【図6】分割画像の生成方法を説明する図。FIG. 6 is a diagram illustrating a method of generating divided images.

【図7】分割画像を投影した結果形成された虚像を示す
図である。本図におけるX軸は図1における観察者2と
筒状凹面鏡30を結ぶ光路Aに対応する。
FIG. 7 is a diagram showing a virtual image formed as a result of projecting divided images. The X axis in this figure corresponds to the optical path A connecting the observer 2 and the cylindrical concave mirror 30 in FIG.

【図8】各投影機の画角の重なりを示す図。FIG. 8 is a diagram showing the overlap of the angle of view of each projector.

【図9】分割画像の補正処理を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating a correction process of divided images.

【図10】分割画像の補正処理を説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a correction process of divided images.

【図11】分割画像の補正処理を説明する図。FIG. 11 is a diagram illustrating a correction process of divided images.

【図12】本発明による映像呈示装置の第2の実施の形
態を示す図であって、投影機の他の配置態様を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a second embodiment of an image presenting apparatus according to the present invention, and is a diagram showing another arrangement mode of the projector.

【図13】本発明による映像呈示装置の第3の実施の形
態を示す図であって、ソース画像投影手段の他の形態を
示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a third embodiment of the image presentation device according to the present invention, and is a diagram showing another form of the source image projection means.

【図14】本発明による映像呈示装置の第4の実施の形
態を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a fourth embodiment of an image presenting apparatus according to the present invention.

【図15】本発明の第5の実施の形態を示す図であっ
て、本発明による映像呈示装置とともに使用するのに好
適な撮影装置の構成を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a fifth embodiment of the present invention, and is a diagram showing a configuration of an imaging device suitable for use with the image presenting device according to the present invention.

【図16】従来の映像呈示装置を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a conventional image presenting apparatus.

【図17】従来の映像呈示装置を示す図。FIG. 17 is a diagram showing a conventional image presenting device.

【図18】従来の映像呈示装置を示す図。FIG. 18 is a diagram showing a conventional image presenting apparatus.

【図19】従来の映像呈示装置を示す図。FIG. 19 is a diagram showing a conventional image presenting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ソース画像投影手段 20 シリンドリカルレンズ 30 筒状凹面鏡 10 Source image projection means 20 Cylindrical lens 30 cylindrical concave mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03B 35/00 - 35/26 G03B 21/00 - 21/64 G09G 9/05,9/06,9/32 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G03B 35/00-35/26 G03B 21/00-21/64 G09G 9 / 05,9 / 06,9 / 32

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の分割画像を投影し、前記各分割画像
に対応する実像を光路方向から見て互いに重なり合うよ
うな位置関係で前記光路方向の互いに異なる位置に結像
させるソース画像投影手段であって、前記分割画像は呈
示対象物が存在する空間を奥行き方向に沿って区画する
ことにより形成された複数の領域にそれぞれ存在する呈
示対象物を表現するものである、ソース画像投影手段
と、 前記各分割画像の画像光を反射して前記画像光を観察者
に導く筒状凹面鏡と 前記ソース画像投影手段と前記筒状凹面鏡との間の前記
光路上に配置されたシリンドリカルレンズと、を備え、 前記シリンドリカルレンズは前記分割画像を第1の方向
に拡大し、前記筒状凹面鏡は前記分割画像を前記第1の
方向と直交する第2の方向に拡大するように配置されて
いる ことを特徴とする映像呈示装置。
1. A source image projection means for projecting a plurality of divided images and forming real images corresponding to the respective divided images at different positions in the optical path direction in a positional relationship such that they overlap each other when viewed from the optical path direction. Then, the divided image is to represent the presentation object present in each of a plurality of regions formed by partitioning the space in which the presentation object exists along the depth direction, source image projection means, A cylindrical concave mirror that reflects the image light of each of the divided images and guides the image light to an observer, and between the source image projection means and the cylindrical concave mirror.
And a cylindrical lens arranged on the optical path, the cylindrical lens dividing the divided image in a first direction.
The cylindrical concave mirror magnifies the divided image into the first
Arranged to expand in a second direction which is orthogonal to the direction
An image display device characterized by being present .
【請求項2】前記分割画像は、前記呈示対象物のうち前
記呈示対象物を奥行き方向手前側から見た場合に確認す
ることができる部位のみを表示するものであることを特
徴とする、請求項1記載の映像呈示装置。
2. The divided image displays only a part of the presented object which can be confirmed when the presented object is viewed from the front side in the depth direction. The image presenting apparatus according to item 1.
【請求項3】奥行き方向に関して相対的に奥側の前記領
域に対応する前記分割画像は、相対的に手前側の前記領
域に対応する前記分割画像の画像情報を含まないことを
特徴とする、請求項1または2記載の映像呈示装置。
3. The divided image corresponding to the area on the far side in the depth direction does not include image information of the divided image corresponding to the area on the relatively front side. The image presenting apparatus according to claim 1.
【請求項4】前記ソース画像投影手段は複数の投影機か
らなり、前記複数の分割画像のうち2以上の分割画像
は、互いに異なる投影機により同時に投影されることを
特徴とする、請求項1乃至3のいずれかに記載の映像呈
示装置。
4. The source image projection means comprises a plurality of projectors, and two or more divided images of the plurality of divided images are simultaneously projected by different projectors. 4. The video presenting device according to any one of 3 to 3.
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