JP3523605B2 - 三次元映像表示装置 - Google Patents
三次元映像表示装置Info
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Description
式を用いた三次元映像表示装置に関する。
体映像表示を実現する方法しとて、パララックスバリア
方式やレンチキュラーレンズ方式等が知られているが、
これらの方式は両眼視差を有する右眼用映像と左眼用映
像とを短冊状に表示画面に交互に表示することとしてお
り、左右方向の立体感は得られるものの、上下方向の立
体感は得ることができない不満がある。また、適視位置
から外れると、右眼に左眼映像が入射し、左眼に右眼映
像が入射する逆視といった現象などが生じ、見る位置を
自由に選ぶことができないという不便もある。
選ぶことが可能な光線再生方式と呼ばれる三次元映像表
示方法が提案されるようになってきている。この光線再
生方式は、平面を通過する光線の情報(すなわち、物体
からの散乱光に相当する光線の方向や光線の広がり)を
平面に記録・再生する方式といえるものであり、その再
生装置は、例えば、図7(a)に示すように、バックラ
イト51と、ピンホールアレイ板52と、液晶表示パネ
ル53とによって構成することができる。ここで、ピン
ホールアレイ板52の各ピンホール52aからは光線が
所定の範囲で幾つかの方向に出射されているとみること
ができる。液晶表示パネル53には各ピンホール52a
に対応して画素領域(例えば、横9〜20、縦3〜20
個の画素により構成される)53aが形成されることに
なる。各ピンホール52aの中心と画素領域53aの中
心とを結ぶ線は互いに平行である。画素領域53aの各
画素は、対応するピンホール52aからの各方向の光線
に対して光透過量を制御することとなり、これによって
各方向の光線について強度が再現される。より具体に
は、図7(b)に示すように、例えば、ピンホール52
a1 からの光線を受けることになる画素領域53a1 の
画素a1 に、対象物Aの箇所A1 を表現した光透過量が
設定され、ピンホール52a2 からの光線を受けること
になる画素領域53a2 の画素a2 に、対象物Aの箇所
A2 を表現した光透過量が設定され、ピンホール52a
3 からの光線を受けることになる画素領域53a3 の画
素a3 に、対象物Aの箇所A3 を表現した光透過量が設
定されるというように、対象物Aの所定の点に対応して
各画素において光透過量が再現されることにより、観察
者Zは対象物Aを三次元的に認識することになる。
光線再生方式の三次元映像表示装置では、上述した原理
にて観察者Zに三次元的に映像を認識させることができ
るものの、より現実感のある三次元感を観察者Zに認識
させることが課題となっている。
感のある三次元映像を観察者に認識させることができる
三次元映像表示装置を提供することを目的とする。
示装置は、上記の課題を解決するために、物体からの散
乱光に相当する光線群を与える点状の光出射部を所定間
隔で平面状に配置して成る光源装置と、この光源装置の
光出射側に配置された映像表示パネルと、各光出射部に
対応する前記映像表示パネルの各画素領域に表示する表
示映像を設定する表示パネル駆動手段と、を備えて成る
三次元映像表示装置において、各光出射部の中心と当該
各光出射部に対応する各画素領域の中心とを結ぶ線が、
観察位置とされる箇所で交差するように設定されたこと
を特徴とする。
映像を表示する映像表示パネルと、この映像表示パネル
からの映像光が入射される光透過部が所定間隔で平面状
に配置され、物体からの散乱光に相当する光線群を与え
る点状光透過部形成パネルと、各光透過部に対応する前
記映像表示パネルの各画素領域に表示する表示映像を設
定する表示パネル駆動手段と、を備えて成る三次元映像
表示装置において、各光透過部の中心と当該各光透過部
に対応する各画素領域の中心とを結ぶ線が観察位置とさ
れる箇所で交差するように設定されたことを特徴とす
る。
する各画素領域の中心とを結ぶ線を変化させるために
は、映像表示パネル側での各画素領域の形成を変化させ
ることでも対応可能であるが、このような手法を採用す
るよりも、光出射部の位置をその平面内で変化させる光
出射部位置変更手段を備えることで対応するのがよい。
また、光透過部を備えるタイプであれば、光透過部の位
置をその平面内で変化させる光透過部位置変更手段を備
えることで対応するのがよい。例えば、光源装置を、発
光手段と複数の点状の光透過領域を所定の箇所に形成で
きるシャッタ手段とにより構成し、前記光出射部位置変
更手段が前記シャッタ手段における光透過領域を変更す
るように成っていてもよい。また、光透過部位置変更手
段は、複数の点状の光透過領域を所定の箇所に形成でき
るシャッタ手段から成り、前記光透過領域を変更するよ
うに構成されていてもよい。また、光源装置が複数の点
状の発光手段を平面状に配置して成り、前記光出射部位
置変更手段が所定の発光手段に通電を行うことで光出射
部の位置を変更するように成っていてもよい。また、光
源装置をCRTにより構成し、前記光出射部位置変更手
段が前記CRTの電子銃及び偏向コイルを制御すること
で光出射部の位置を変更するように成っていてもよい。
第1の実施形態の三次元映像表示装置を図1に基づいて
説明する。
図である。この三次元映像表示装置1は、光源装置2
と、この光源装置2の光出射側に設けられた透過型の液
晶表示パネル3と、この液晶表示パネル3を駆動する液
晶表示パネル駆動部4とを備えて成る。
ホールアレイ板22とから成る。ピンホールアレイ板2
2は、複数のピンホール22aが所定間隔で形成された
ものであり、各ピンホール22aから液晶表示パネル3
へ光線群が与えられる。
ル3に画素駆動信号を与え、各ピンホール22aに対応
した複数の画素から成る画素領域(例えば、横9〜2
0、縦3〜20個の画素により構成される)3aを形成
させる。画素領域3aの各画素は、対応するピンホール
22aからの各方向の光線に対して光透過量(カラー映
像であればR,G,B各画素の光透過量)を制御するこ
ととなり、これによって各方向の光線について強度が再
現される。液晶表示パネル駆動部4が液晶表示パネル3
に与える駆動信号は、コンピュータ(コンピュータグラ
フィック技術)を用いて生成される。すなわち、コンピ
ュータ上でポリゴンオブジェクト及び複数のピンホール
を仮想的に配置し、ポリゴンオブジェクトを構成する各
点と前記ピンホールとを結ぶ線上に位置する仮想的に設
けた記録面上の各記録画素領域における各記録画素につ
いてのデータ(映像表示系における映像表示パネルの光
透過量を設定することになるデータ)を算出し、このデ
ータに基づいてで各画素に駆動電圧が印加される。
aの中心とを結ぶ線は互いに平行にはなっておらず、こ
の実施形態では、映像表示パネル3と観察者Zとの標準
的な距離に対応した位置の一点で交差するように設定し
ている。ここで、ピンホール22aの中心間の水平ピッ
チをA、画素領域3aの中心間の水平ピッチをB、液晶
表示パネル3とピンホールアレイ板22との距離をC、
液晶表示パネル3と観察者Zとの標準的な距離をDとす
ると、A×D=B(D+C)の関係が成立することにな
り、例えば、上記標準的な距離を経験的に求め、また、
液晶表示パネル3とピンホールアレイ板22との距離に
ついては必要とされる光線の広がり等を考慮して定め、
また、画素領域3aの中心間の水平ピッチについては、
液晶表示パネル3の解像度等を考慮して定め、これらの
値を上記式に代入することで、ピンホール22aの中心
間の水平ピッチを設定することができる。ピンホール2
2aの中心間の垂直ピッチについても同様に設定するこ
とができる。
あれば、各ピンホール22aの中心と各画素領域3aの
中心とを結ぶ線が映像表示パネル3と観察者Zとの標準
的な距離に対応した位置の一点で交差するので、標準的
な観察位置において光線が効率良く集まり、観察者Zが
頭部を移動させたときの映像の見え方の移り変わりが滑
らかになり、より現実感のある三次元感を観察者Zに認
識させることができることになる。
21の代わりにメタルハライドランプなどの発光手段を
用いることができ、また、ピンホールアレイ板22を不
要とする構成として、例えば、発光ダイオード等をアレ
イ状に配置した発光手段を用いたり、CRT(陰極線
管)を用いることができる。
施形態の三次元映像表示装置を図2及び図3に基づいて
説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1で示された
構成要素と同一の要素には同一の符号を付記している。
した断面図であり、同図(b)はその作用説明図であ
る。この三次元映像表示装置11は、光源装置5と、こ
の光源装置5の光出射側に設けられた透過型の液晶表示
パネル3と、この液晶表示パネル3を駆動する液晶表示
パネル駆動部4とを備えて成る。
ホールアレイ板23とから成る。ピンホールアレイ板2
3は、複数のピンホール23aが所定間隔で形成された
ものであり、各ピンホール23aから液晶表示パネル3
へ光線群が与えられる。
ル3に画素駆動信号を与え、各ピンホール23aに対応
した複数の画素から成る画素領域3aを形成させる。画
素領域3aの各画素は、対応するピンホール23aから
の各方向の光線に対して光透過量を制御することとな
り、これによって各方向の光線について強度が再現され
る。
aの中心とを結ぶ線は互いに平行にはなっておらず、こ
の実施形態では、各線が物体を再生しようとする領域E
に集中するように設定している。物体を再生しようとす
る領域とは、そこに物体があるように見る位置であっ
て、先述のコンピュータグラフィック技術を用いて映像
を作成する例であれば、仮想的に設定した座標上に配置
されるポリゴンオブジェクトの座標位置であるといえ
る。
1であれば、各ピンホール23aの中心と各画素領域3
aの中心とを結ぶ線が物体を再生しようとする領域Eに
集中するように設定してあるので、当該領域Eに存在す
る物体を表現する光線数が増えることになり(これにつ
いては、後で説明する)、物体の見える領域が増大し
(より回り込んで見えることになる)、より現実感のあ
る三次元感を観察者に認識させることができる。
に、従来構造の三次元映像表示装置では(ピンホールは
四角図形で表している)、領域Eの点eを表現する光線
は、図中4本記載した光線l1 〜l4 のうち、光線l1
〜l3 の3本となる。一方、図3(b)に示すように、
この実施形態の三次元映像表示装置11では(ピンホー
ルは丸図形で表している)、領域Eの点eを表現する光
線は、図中4本記載した光線L1 〜L4 の全てとなり、
光線数が増大したことが分かる。なお、液晶表示パネル
3に表示する映像は、各ピンホール23aの中心と各画
素領域3aの中心とを結ぶ線を非平行とすることを考慮
して作成するのがよい。
施形態の三次元映像表示装置を図4乃至図6に基づいて
説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1で示された
構成要素と同一の要素には同一の符号を付記している。
した断面図であり、同図(b)はその作用説明図であ
る。この三次元映像表示装置12は、光源装置6と、こ
の光源装置6の光出射側に設けられた透過型の液晶表示
パネル3と、この液晶表示パネル3を駆動する液晶表示
パネル駆動部4と、液晶シャッタ駆動部7と、を備えて
成る。
の光透過領域を所定の箇所に任意に形成できる液晶シャ
ッタ24とから成る。液晶シャッタ24は、例えば、図
5に示しているように、実線で表された光透過領域24
aを形成したり、点線で表された光透過領域24bを形
成したりすることができる。また、これら以外の光透過
領域、例えば、各光透過領域の中心と当該各光透過領域
に対応する各画素領域3aの中心とを結ぶ線を互いに平
行とする光透過領域(図示はしないが、これを光透過領
域24cとする)を形成することもできる。液晶シャッ
タ駆動部7は、液晶シャッタ24に駆動信号を与えるこ
とで光透過領域を形成させる。
過領域24cのピッチよりも広く、図4(b)に示すよ
うに、光線を画面手前側の領域E1 に集中するように機
能することとなり、光透過領域24bのピッチは光透過
領域24cのピッチよりも狭くしてあり、光線を画面奥
側の領域E2 に集中するように機能することとなる。す
なわち、この実施形態の三次元映像表示装置12は、各
光出射部の中心と当該各光出射部に対応する各画素領域
の中心とを結ぶ線を互いに非平行とすることが任意に行
えるものであり、物体を再生しようとする領域が領域E
1 であるときには、光透過領域24aを形成して光線を
領域E1 に集中させ、物体を再生しようとする領域が領
域E2 であるときには、光透過領域24bを形成して光
線を領域E2 に集中させることができるようになってい
る。
たように、そこに物体があるように見せる位置であっ
て、コンピュータグラフィック技術を用いて映像を作成
する例であれば、仮想的に設定した座標上に配置される
ポリゴンオブジェクトの座標位置であるといえ、このポ
リゴンオブジェクトの位置情報に基づいて、図示しない
CPUが液晶シャッタ駆動部7に指令信号を与えること
で、光透過領域をポリゴンオブジェクトの位置に対応さ
せて変化させていくこともできる。また、液晶表示パネ
ル3に表示する映像は、液晶シャッタ24の光透過領域
の中心と各画素領域3aの中心とを結ぶ線を非平行とす
ることを考慮して作成するのがよい。
いてバックライト21を用いたが、メタルハライドラン
プ等を用いてもよい。また、光源装置をバックライト2
1と液晶シャッタ22とによって構成したが、このよう
な構成によらずに、発散光線を与える点状の光出射部を
任意の位置に形成することが可能である。例えば、図6
(a)に示しているように、CRT(陰極線管)25を
光源として用い、このCRTの電子銃(発光すべき箇所
での電子出射)及び偏向コイル(発光すべき箇所への電
子の移動)を制御することで光出射部の位置を変更する
ことができる。また、図6(b)に示すように、複数の
点状の発光手段(例えば、発光ダイオードなど)26を
平面状に配置し、前記発光手段26の例えば第1発光群
(図において実線で示している)と第2発光群(図にお
いて点線で示している)との配置ピッチを異ならせてお
き、各群に選択的に電力を供給するように構成してもよ
い。また、図5や図6(b)では光出射部のピッチを水
平方向にだけ異ならせた態様で示したが、これに限ら
ず、光出射部のピッチを垂直方向に異ならせてもよいも
のである。
に映像表示パネルを配置する光線再生方式の三次元映像
表示装置に対応させた構成について説明したが、映像表
示パネルの前方にピンホールアレイ板等を配置する光線
再生方式の三次元映像表示装置に対しても、上述の実施
形態1乃至実施形態3に述べた構成を適用することがで
きる。
と、この映像表示パネルからの映像光が入射される光透
過部が所定間隔で平面状に配置され、物体からの散乱光
に相当する光線群を与える点状光透過部形成パネルと、
各光透過部に対応する前記映像表示パネルの各画素領域
に表示する表示映像を設定する表示パネル駆動手段と、
を備えて成る三次元映像表示装置において、各光透過部
の中心と当該各光透過部に対応する各画素領域の中心と
を結ぶ線が互いに非平行に設定されていてもよい。そし
て、各光透過部の中心と当該各光透過部に対応する各画
素領域の中心とを結ぶ線が、映像表示パネルと観察者と
の標準的な距離に対応した位置で交差するようにした
り、或いは、各光透過部の中心と当該各光透過部に対応
する各画素領域の中心とを結ぶ線が、物体を再生しよう
とする領域に集中するように構成してもよい。
ネルと、この映像表示パネルからの映像光が入射される
光透過部が所定間隔で平面状に配置され、物体からの散
乱光に相当する光線群を与える点状光透過部形成パネル
と、各光透過部に対応する前記映像表示パネルの各画素
領域に表示する表示映像を設定する表示パネル駆動手段
と、を備えて成る三次元映像表示装置において、各光透
過部の中心と当該各光透過部に対応する各画素領域の中
心とを結ぶ線を互いに非平行とすることが任意に行える
構成としてもよい。そして、各光透過部の中心と当該各
光透過部に対応する各画素領域の中心とを結ぶ線が、物
体を再生しようとする領域に応じて当該領域に集中する
ようにしてもよい。かかる構成では、光透過部の位置を
その平面内で変化させる光透過部位置変更手段を用い
る。この光透過部位置変更手段としては、複数の点状の
光透過領域を所定の箇所に形成できるシャッタ手段を用
い前記光透過部を変更するように構成すればよい。具体
的には、図4の液晶シャッタ24及び液晶シャッタ駆動
部7を用いて構成することができる。
ピンホールアレイ板等を配置する構成においては、映像
表示パネルとしては、透過型の液晶表示パネル(バック
ライトが必要)の他、自発光型の映像表示パネル(LE
Dディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディ
スプレイ等)を用いることができる。
は、物体からの散乱光に相当する光線群を与える点状の
各光出射部又は各ピンホールの中心と当該各光出射部又
は各ピンホールに対応する各画素領域の中心とを結ぶ線
が互いに非平行に設定されており、特に、各光出射部又
は各ピンホールの中心と当該各光出射部又は各ピンホー
ルに対応する各画素領域の中心とを結ぶ線が、映像表示
パネルと観察者との標準的な距離に対応した位置で交差
する構成においては、標準的な観察位置に光線が効率良
く集まり、観察者が頭部を移動させたときの映像の見え
方の移り変わりが滑らかになり、より現実感のある三次
元感を観察者に認識させることができることになる。ま
た、各光出射部又は各ピンホールの中心と当該各光出射
部又は各ピンホールに対応する各画素領域の中心とを結
ぶ線が、物体を再生しようとする領域に集中するように
した構成であれば、当該領域に存在する物体を表現する
光線数が増えることになり、物体の見える領域が増大
し、より現実感のある三次元感を観察者に認識させるこ
とができる。
乱光に相当する光線群を与える点状の各光出射部又は各
ピンホールの中心と当該各光出射部又は各ピンホールに
対応する各画素領域の中心とを結ぶ線を互いに非平行と
することが任意に行えるように設定されており、特に、
各光出射部又は各ピンホールの中心と当該各光出射部又
は各ピンホールに対応する各画素領域の中心とを結ぶ線
が、物体を再生しようとする領域に応じて当該領域に集
中するようにした構成においては、物体を再生しようと
する領域が変化しても、変化後の領域において物体を表
現する光線数を増やすことができ、物体の見える領域が
増大し、より現実感のある三次元感を観察者に認識させ
ることができる。
置の概略構成を示した斜視図である。
装置を示した断面図であり、同図(b)は作用説明図で
ある。
の作用説明図であり、同図(b)は第2の実施形態の三
次元映像表示装置の作用説明図である。
装置を示した断面図であり、同図(b)は作用説明図で
ある。
置変化の一例を示した斜視図である。
光源装置に代えて用い得る光源装置を示した斜視図であ
る。
り、同図(b)は作用説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 物体からの散乱光に相当する光線群を与
える点状の光出射部を所定間隔で平面状に配置して成る
光源装置と、この光源装置の光出射側に配置された映像
表示パネルと、各光出射部に対応する前記映像表示パネ
ルの各画素領域に表示する表示映像を設定する表示パネ
ル駆動手段と、を備えて成る三次元映像表示装置におい
て、 各光出射部の中心と当該各光出射部に対応する各画素領
域の中心とを結ぶ線が、観察位置とされる箇所で交差す
るように設定されたことを特徴とする三次元映像表示装
置。 - 【請求項2】 映像を表示する映像表示パネルと、この
映像表示パネルからの映像光が入射される光透過部が所
定間隔で平面状に配置され、物体からの散乱光に相当す
る光線群を与える点状光透過部形成パネルと、各光透過
部に対応する前記映像表示パネルの各画素領域に表示す
る表示映像を設定する表示パネル駆動手段と、を備えて
成る三次元映像表示装置において、 各光透過部の中心と当該各光透過部に対応する各画素領
域の中心とを結ぶ線が観察位置とされる箇所で交差する
ように設定された ことを特徴とする三次元映像表示装
置。
Priority Applications (4)
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