JP3546921B2 - Stereoscopic display method and apparatus - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体表示方法及び装置に関し、特に、可変焦点型立体表示装置を有する奥行き標本化型立体表示装置において、観察者から見て隠れるべき画像部分を覆い隠すことによって、立体視における実際の像と奥行き標本化型立体表示装置による画像との矛盾を解決することが可能な立体表示技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２次元画像表示装置の２次元像を奥行き方向に展開して３次元像を再現する立体表示装置としては、可変焦点型立体表示装置（特開平９−２５８２７１号公報）、あるいは奥行き標本化型立体表示装置（「三次元映像」稲田修一編著、（株）昭晃堂、１９９１．７．５、ｐ１３−２４）が良く知られている。
【０００３】
図１０に前記可変焦点型立体表示装置の一例として、可変焦点レンズ型装置の表示原理を説明するための図を示す。ここで、可変焦点レンズとは、フレネルレンズと液晶の層を透明電極によって挟み、それに電界をかけることによって液晶の屈折率が変化する作用により、焦点距離が変化するレンズである。
【０００４】
まず、図１２に示すように、３次元物体１２０６を観察者からの距離が等価な位置で平行な面で奥行き標本化して、２次元像である奥行き標本化像の集合１２０７に分解する。
【０００５】
次に、図１０に示すように、この奥行き標本化像１２０７を時分割で２次元表示装置１００１に表示し、これを表示するべき位置に同期させて可変焦点レンズ１００２の焦点距離を変化させる。これによりレンズの原理から、可変焦点レンズ１００２の焦点距離に対応して、２次元表示装置１００１に表示した奥行き標本化像１２０７の像位置が奥行き方向に変化する。
【０００６】
したがって、これを人の眼の残像時間以内に高速に行えば、残像効果により３次元画像（立体像）１００３として観察できる。図１０（ａ）に３次元像が虚像の場合（２次元表示装置１００１を可変焦点レンズ１００２の焦点距離以内に配置）を、図１０（ｂ）に３次元像が実像の場合（２次元表示装置１００１を可変焦点レンズ１００２の焦点距離より外に配置）を示す。
【０００７】
図１１に前記奥行き標本化型立体表示装置の一例として、振動スクリーン型装置の表示原理を説明するための図を示す。
【０００８】
奥行き標本化とは物体を奥行き方向に平行な面でかき割に分割したものを空間上に配置したものである。図１２に示すように、３次元物体１２０６を奥行き標本化して、２次元像である奥行き標本化像の集合１２０７に分解する。次に、図１１に示すように、この奥行き標本化像１２０７を時分割で画像の位置に応じて同期させて２次元表示装置１１０１に表示し、この表示に同期させて２次元表示装置１１０１を駆動装置１１０２で奥行き方向の標本化位置に応じた位置に高速に移動させる。これを人の眼の残像時間以内に高速に行えば、残像効果により３次元像（立体像）１１０３として観察できる。
【０００９】
前記した従来の立体表示装置では、実際に表示像が奥行き方向に変化して表示されるため、人の立体視の生理的要因（両眼視差、輻輳、ピント調節、動的視差など）をほぼ満足できる利点を有している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、奥行き方向を時分割で表示し、残像現象により３次元像に統合するため、本来ならば観察者（例えば、図１０の１００４，図１１の１１０４）の位置からでは隠されている、物体の裏側や内部（例えば、図１０の１００５，図１１の１１０５）、あるいは後方の物体などが透けて見えるファントム現象を回避することが困難であるという問題点を有していた。これは、自然な像を再現する上で大きな障害となり、これらの立体表示装置が実質的にワイヤーフレーム状の像の再現にしか使えない大きな原因となっていた。
【００１１】
一方、立体視の生理的要因をほとんど満たし、かつ、ファントム現象を回避できる立体表示方式として、ホログラフィがよく知られている。しかし、ホログラフィは、撮像にコヒーレント光が必要である他、必要な情報量が膨大であるため、電気的な書き換えが困難であり、動的表示に適さないなどの問題点を有している。
【００１２】
このように、従来の立体表示装置では、立体視の生理的要因をほぼ満足し、かつ、ファントム現象を回避して自然な３次元像を動画再生することは困難であった。
【００１３】
本発明の目的は、立体表示方法及び装置において、観察者から見て前後の表示画像のファントム現象を回避し、動画再生が可能で、より自然に近い立体視が可能な技術を提供することにある。
【００１４】
本発明の前記ならびにその他の目的及び新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【００１５】
【発明を解決するための手段】
本願において開示する発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１６】
（１）焦点可変手段を通して２次元表示装置の表示像を観察する際に、前記焦点可変手段により焦点位置を変化させて結像位置を変化させるステップと、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像のうち前記結像位置に該当する２次元像を前記２次元表示装置に表示させるステップとを、人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３次元立体像を表示する立体表示方法において、
前記２次元像をその結像位置に応じて別々の２次元表示装置に表示させ、該表示像の各々が、前記焦点可変手段の後方に同一光軸上に並べられ、かつ、前記複数の２次元表示装置のうち観察者から見て最背面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各々と組をなし、当該組をなす２次元表示装置から投射される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する複数の反射装置により、前記２次元表示装置の各前記焦点可変手段を通して観察できる位置に表示する第一のステップと、当該２次元像が観察者から見て最前面の２次元像でない場合は、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を、当該２次元像を表示する２次元表示装置の各前面、もしくは当該２次元表示装置と組をなす前記複数の反射装置の各前面に、それぞれ少なくとも一つ配置したマスク装置により、マスクで覆って当該２次元像の該部分を表示させない第二のステップとを有することを特徴とする。
【００１７】
（２）前記（１）の立体表示方法において、前記第二のステップが、前記２次元表示装置の各前面に配置された、観察者から見て当該２次元表示装置の表示する２次元像より手前にある２次元像の数と同数のマスク装置を用い、各々のマスク装置のマスクのパターンを当該２次元像より手前にある各２次元像の中の物体像がそれぞれ当該２次元像を隠す部分のパターンとし、各々のマスク装置のマスクを重ねることで、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を表示させないステップであることを特徴とする。
【００１８】
（３）焦点可変手段を通して２次元表示装置の表示像を観察する際に、前記焦点可変手段により焦点位置を変化させて結像位置を変化させるステップと、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像のうち前記結像位置に該当する２次元像を前記２次元表示装置に表示させるステップとを、人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３次元立体像を表示する立体表示方法において、
前記２次元像をその結像位置に応じて別々の透過形の２次元表示装置に表示させ、該表示像の各々が、前記焦点可変手段の後方に同一光軸上に並べられ、かつ、前記複数の２次元表示装置のうち観察者から見て最背面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各々と組をなし、当該組をなす２次元表示装置から投射される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する複数の反射装置により、前記２次元表示装置の各前記焦点可変手段を通して観察できる位置に表示する第一のステップと、当該２次元像が観察者から見て最前面の２次元像でない場合は、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を、当該２次元像を表示する２次元表示装置の各背面にそれぞれ少なくとも一つ配置したマスク装置により、マスクで覆って当該２次元像の該部分を表示させない第二のステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
（４）前記（３）の立体表示方法において、前記第二のステップが、前記２次元表示装置の各背面に配置された、観察者から見て当該２次元表示装置の表示する２次元像より手前にある２次元像の数と同数のマスク装置を用い、各々のマスク装置のマスクのパターンを当該２次元像より手前にある各２次元像の中の物体像がそれぞれ当該２次元像を隠す部分のパターンとし、各々のマスク装置のマスクを重ねることで、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を表示させないステップであることを特徴とする。
【００２０】
（５）焦点可変手段を通して２次元表示装置の表示像を観察する際に、前記焦点可変手段により焦点位置を変化させて結像位置を変化させるステップと、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像のうち前記結像位置に該当する２次元像を前記２次元表示装置に表示させるステップとを、人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３次元立体像を表示する立体表示方法において、
前記焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面からの光は透過する手段を有する反射装置を、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する透過形の２次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数組配置し、前記２次元像をその結像位置に応じて別々の前記２次元表示装置に表示させる第一のステップと、当該２次元像が観察者から見て最前面の２次元像でない場合は、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を、最背面の２次元像を表示する前記反射装置と２次元表示装置の組を除く、前記反射装置と２次元表示装置の組の各背面に各々配置したマスク装置により、マスクで覆って当該２次元像の該部分を表示させない第二のステップとを有することを特徴とする。
【００２１】
（６）焦点可変手段を通して２次元表示装置の表示像を観察する際に、前記焦点可変手段により焦点位置を変化させて結像位置を変化させるステップと、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像のうち前記結像位置に該当する２次元像を前記２次元表示装置に表示させるステップとを、人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３次元立体像を表示する立体表示方法において、
前記焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面からの光は任意の画素を透過または遮断する手段を有するマスク装置を、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する透過形の２次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数組配置し、前記２次元像をその結像位置に応じて別々の前記２次元表示装置に表示させる第一のステップと、当該２次元像が観察者から見て最前面の２次元像でない場合は、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を、前記マスク装置により、マスクで覆って当該２次元像の該部分を表示させない第二のステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
（７）前記（１）乃至（６）の立体表示方法において、観察者の位置の移動に応じ、前記マスクに対し平行移動、拡大、縮小のうちいずれかまたは複数の処理を行うことを特徴とする。
【００２３】
（８）前記（１）乃至（７）の立体表示方法において、半透明な立体像を表示する場合は、前記マスクの透過率を変化させ、手前の２次元像で当該２次元像の隠される部分を所望の透過率で表示させることを特徴とする。
【００２４】
（９）表示像の結像位置を変化させる焦点可変手段と、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する複数の２次元表示装置と、前記焦点可変手段の後方に同一光軸上に並べられ、前記複数の２次元表示装置のうち最背面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各々と組をなし、当該組をなす２次元表示装置から投射される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する複数の反射装置と、前記複数の２次元表示装置のうち最前面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各前面、もしくは当該２次元表示装置と組をなす前記複数の反射装置の各前面に、それぞれ少なくとも一つ配置したマスク装置と、前記焦点可変手段の焦点位置の変化に同期して前記複数の２次元表示装置の表示像のうち該当する表示像を選択するシャッター装置とを具備することを特徴とする立体表示装置である。
【００２５】
（１０）表示像の結像位置を変化させる焦点可変手段と、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する複数の透過形の２次元表示装置と、前記焦点可変手段の後方に同一光軸上に並べられ、前記複数の２次元表示装置のうち最背面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各々と組をなし、当該組をなす２次元表示装置から投射される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する複数の反射装置と、前記複数の２次元表示装置のうち最前面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各背面に、それぞれ少なくとも一つ配置したマスク装置と、前記焦点可変手段の焦点位置の変化に同期して前記複数の２次元表示装置の表示像のうち該当する表示像を選択するシャッター装置とを具備することを特徴とする立体表示装置である。
【００２６】
（１１）表示像の結像位置を変化させる焦点可変手段を具備し、該焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面からの光は透過する手段を有する反射装置を、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する透過形の２次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数組配置し、最背面の２次元像を表示する前記反射装置と２次元表示装置の組を除く、前記反射装置と２次元表示装置の組の各背面に各々マスク装置を配置したことを特徴とする立体表示装置である。
【００２７】
（１２）前記（１１）の立体表示装置において、前記反射装置がホログラフィック・オプティカル・エレメントからなることを特徴とする。
【００２８】
（１３）表示像の結像位置を変化させる焦点可変手段を具備し、該焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面からの光は任意の画素を透過または遮断する手段を有するマスク装置を、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する透過形の２次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数組配置したことを特徴とする立体表示装置である。
【００２９】
（１４）前記（１３）の立体表示装置において、前記マスク装置がホログラフィック高分子分散液晶素子からなることを特徴とする。
【００３０】
（１５）前記（９）乃至（１４）のうちいずれか１つの立体表示装置において、前記マスク装置が、ツイスト・ネマティック型液晶、またはゲスト−ホスト型液晶、またはホログラフィック高分子分散型液晶を用いた、縦横に画素を配置して任意の画素の状態の制御が可能な装置からなることを特徴とする。
【００３１】
（１６）前記（９）乃至（１５）のうちいずれか１つの立体表示装置において、前記マスク装置が、マスク表示の画素の相対位置を保ちつつ表示を平行移動する手段を有することを特徴とする。
【００３２】
（１７）前記（１６）の立体表示装置において、観察者の移動を検出する手段と、検出した移動量に応じて前記マスク装置におけるマスクの表示を平行移動させる機能とを有することを特徴とする。
（１８）前記（９）乃至（１７）のうちいずれか１つの立体表示装置において、前記焦点可変手段が、可変焦点レンズであることを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態（実施例）を図面を参照して詳細に説明する。
【００３４】
（実施例１）
図１は本発明の実施例１の立体表示装置の構成を説明するための概略図であり、図１（ａ）はスクリーンに対して前面から投影する形態を示す図、図１（ｂ）は背面から投影する形態を示す図である。
【００３５】
本実施例１の立体表示装置は、図１に示すように、例えば、２次元表示装置１０１、１０２、投影用スクリーン１０３、可変焦点レンズ１０４、シャッター装置１０５、１０６からなる従来の可変焦点レンズ型立体表示装置と、マスクを移動する手段を具備するマスク装置１０７から構成される。２次元表示装置１０１、１０２には、ＣＲＴ、プロジェクター、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＥＬディスプレイ等を用いることができる。
【００３６】
なお、２次元表示装置１０１、１０２が液晶ディスプレイのように透過型の場合は、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、マスク装置１３０２を２次元表示装置１３０１の前面あるいは後面のどちらに配置しても良い。
【００３７】
シャッター装置１０５、１０６は、可変焦点レンズの焦点位置の変化、すなわち、結像位置の変化と同期して奥行き画像を順番に時分割でスクリーンに表示させるための装置であり、機械的なメカニカルシャッターや液晶を用いたシャッターや強誘電体の電気光学効果やドメイン・スイッチングを利用した強誘電体シャッターなどを用いることができる。
【００３８】
他の時分割の方法として、図１４の（ｂ）に示すように、２次元表示装置１４０１が透過型あるいは反射型の場合に限り、光源１４０４自体を画像の位置に同期して点滅させる方法、あるいは図１４の（ａ）に示すように、光源１４０３の光を透過／遮断させるシャッター装置を光源の前面に配置し、時分割を行うことができる。
【００３９】
ここで、１つの２次元表示装置から前後の奥行き画像を表示する場合に、高速で画像の描画／消去をする必要（例えば、前後３枚の奥行き画像の場合、１枚あたり３０フレーム／秒の時には２次元表示装置では９０フレーム／秒の表示が要求される）があり、マスク装置も同様に高速で描画／消去を繰り返す必要がある。ここでは、複数台の２次元表示装置と複数台のマスク装置を用いることにより、この問題を解決することができる。
【００４０】
前記可変焦点レンズ１０４は、焦点位置すなわち結像位置を周期的に変化させるものであり、高周波と低周波の切り替えにて駆動する二周波液晶を用いているので、この周波数は毎秒６０Ｈｚ以上と高速である。
【００４１】
２次元表示装置１０１と１０２には、それぞれ所望の標本化２次元像を表示させておき、シャッター装置１０５と１０６は初めは閉じておく。可変焦点レンズ１０４の焦点位置を周期的に変化させたとき、結像位置が１０８の位置になるタイミングと同期してシャッター装置１０５を開け、２次元表示装置１０１より投影用スクリーン１０３に像を投射して像１０８を表示し、直ちにシャッター装置１０５を閉じる。次に、結像位置が１０９の位置になるタイミングと同期してシャッター装置１０６を開け、２次元表示装置１０２よりマスク装置１０７を通して投影用スクリーン１０３に像を投射してして像１０９を表示し、直ちにシャッター装置１０６を閉じる。
【００４２】
前記可変焦点レンズ１０４の周期的な焦点位置の変化に同期して前記の手順を繰り返す。このとき、可変焦点レンズ１０４の１周期の速度は６０Ｈｚ以上であるので、人間の眼の残像時間以内であり、観察者には結像位置の異なる像１０８と１０９がほぼ同時に観察され、空間上にある立体として認識される。なお、マスク装置１０７には像１０８に本来隠れて見えない部分を隠すためのマスク像を表示し、像の重なり合う部分の光を遮る役割をしている。このままでは観察者から像１０８の陰になって見えるはずのない像１０９の一部分が透けて見えてしまう。
【００４３】
そこで、表示装置の前面または後面あるいはそれと光学的に等価な位置に像１０８に隠れて見えない部分を覆い隠すマスク装置１０７を配置することにより、２次元表示装置１０１から表示される像１０８に隠れていなければならない部分は、マスク装置１０７に遮断され投影されないことにより、後の像１０９が透けて見えることが無くなる。
【００４４】
ここで、投影像に台形歪みができることが予想されるが、これが問題にならないくらい２次元表示装置１０１と投影用スクリーン１０３の距離を大きくとり、投影する角度は小さいものとすればよい。あるいは２次元表示装置１０１の表示画像を台形歪みを考慮して変形したものを表示すればよいし、あるいはレンズ系によって表示画像を変形させてもよい。
【００４５】
マスク装置１０７の概念図を図５に示す。このマスク装置５０１のマスクには、縦横にマスク表示画素５０２を配置した液晶パネル（ゲスト−ホスト型液晶、ツイスト・ネマティック型液晶、高分子分散型液晶、ホログラフィック高分子分散型液晶等）を使用し、任意の画素について透過／遮断、または透過／反射、または透過／吸収の切り替えをすることができるものである。そして半透明な物質を３次元の立体で表示するために、マスク装置のマスク表示５０３に、透過率の変化が可能な液晶パネル（階調表現の可能なもの）を用いることにより、表現する物質に合わせた透過率で透過させ、半透明物質でも表現可能なマスク装置である。
【００４６】
このマスク装置５０１のマスク表示部分の概念を図７に示す。
【００４７】
（ａ）例えば表示画像７０１は最前面に表示されるので、前面に画像がないためマスク無しでそのまま投影像７１０として投影される。
【００４８】
（ｂ）次の表示画像７０２は、その前面にある表示画像７０１に隠れる部分を隠すためにマスク画像７０７を通過させることにより、マスクに隠されない部分のみの投影像７１１が投影される。
【００４９】
（ｃ）同様に次の表示画像７０３は、すぐ前面の表示画像を隠すマスク画像７０８を通過し、かつ、最前面の表示画像を覆い隠すマスク画像７０７を通過することにより、投影像７１２が投影される。
【００５０】
（ｄ）同様に次の表示画像７０４は、すぐ前面の表示画像を隠すマスク画像７０９を通過し、かつ、もう１つ前面の表示画像を覆い隠すマスク画像７０８を透過し、かつ、最前面の表示画像を覆い隠すマスク画像７０７を通過することにより、投影像７１３が投影される。従来の立体表示装置で４枚の奥行きをもった立体表示画像を表示したものは表示画像７０５のように後ろが透けて見えるが、本方法で表示したものは、投影像７１４のように後ろが透けることなく表示することが可能となる。
【００５１】
さらに、観察者が移動したときには、その動きに追従してマスク移動手段によりマスクを移動させることによって、観察者からは前面の画像によって隠されていなければならない後方の画像の一部分を観察者の位置に応じて隠す。
【００５２】
マスクの移動の概念を表したものを図８に示す。正面からの像８０５から各方向へ動かしたときの像を像８０１から像８０９に示す。例えば、左右方向の場合、観察者が立体表示装置に向かって正面から右に移動したときには、マスクを正面８０５から右８０６のように左方向へ移動することにより、観察者の位置から見える必要のある部分は見ることができ、隠れていなければならない部分は、マスクによって隠されている。
【００５３】
上下方向の場合は正面８０５から上８０２ヘ、あるいは下８０８へ移動させる。上下左右方向を同時に動かすことにより、右上８０３や右下８０９などにも移動することができる。
【００５４】
移動量は観察者の上下左右の移動量に比例した量を移動し、前後方向に対しても、観察者の前後位置の移動量に比例して、表示するマスクの大きさを拡大、縮小する。
【００５５】
本発明の構成は、従来の立体表示装置の構成にマスク移動手段を有するマスク装置を追加するのみであり、かつ、画像の複雑な加工が必要ないという利点を有している。このため、動画のような表示の高速性を要求するものに対しても適用が可能である。
【００５６】
マスク装置の有するマスク移動手段の概念図を図６に示す。前記移動機能を実現するには、図６（ａ）に示すような、画素の表示をシフトレジスタ等を用いて回路的に縦横にシフトさせるか、あるいは入力信号をあらかじめソフトウェアなどでシフトしたものを入力する方法、図６（ｂ）に示すような、機械的にマスク装置自体を縦横に平行移動させる方法、図６（ｃ）に示すような、プリズムや平行平板などの光学素子のマスク装置に対する角度を変えることによってマスク装置に入射する光の位置を平行移動させるような光の屈折や回折を用いて曲げる、あるいは平行移動させる方法のいずれかを用いればよい。
【００５７】
移動する観察者の位置を検出する手段として、センサ類によって移動位置を検出する手段を図９に示す。
【００５８】
図９（ａ）に示すような、複数の赤外線センサをある角度毎に観察者を検出できるように並べ、観察者の前方あるいは後方からどのセンサの範囲に観察者がいるのかを検知する赤外線センサ方式、
図９（ｂ）に示すような、観察者の側方あるいは前方、あるいは後方、あるいはその両方を組み合わせ、センサから観察者までの距離を計測し観察者の位置を検知する超音波センサ方式、
図９（ｃ）に示すような、レーザー光の反射を利用し距離を測定することにより観察者の位置を検出するレーザー距離計測方式、光センサを床面、あるいは前後、左右に配し、観察者によって光が遮られた場所を検知する光センサ方式、
図９（ｄ）に示すような、固定されたカメラからの画像から画像処理により観察者の位置を計算する、あるいはマーカーを付けた観察者のマーカーの位置を画像から検出するカメラ方式、
のいずれかを用いることができる。
【００５９】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２の立体表示装置の構成を説明するための概略構成図であり、図２（ａ）はスクリーンに対して前面から投影する事例を示す図、図２（ｂ）は背面から投影する事例を示す図である。
【００６０】
前記実施例１では、２台の２次元表示装置からの画像から、奥行き方向に２枚の立体表示を行っているが、本実施例２の立体表示装置は、複数台の２次元表示装置からの画像から、奥行き方向に複数枚の立体表示を行うものである。
【００６１】
本実施例２の立体表示装置は、図２に示すように、各像より前に結像される像を覆い隠すために、各表示装置の前あるいは光学的に等価な位置に、観察者から見てその像より前面に表示される画像と重なる部分を隠すためのマスクを表示するマスク装置を、その表示画像より前面にある画像の数だけ配置することにより、複数枚の奥行きが有る場合でも透けて見えるという問題を解決できる。
【００６２】
例えば、２次元表示装置２０１から投影用スクリーン２０５に投影された画像を可変焦点レンズ２０６によって像２１７に結像する。次の２次元表示装置２０２からの像は２次元表示装置２０１からの像２１７を覆い隠すためのマスク装置２１１を透過し像２１８に結像する。この次の２次元表示装置２０３からの像２１７は２次元表示装置２０１と２０２からの像２１８，２１９を覆い隠すためのマスク装置２１２と２１３を透過し像２２０に結像する。このように表示したい２次元表示装置の前面に、観察者から見て前面に表示される画像を隠すマスク装置を必要な数だけ透過させる構成である。
【００６３】
２次元表示装置２０１、２０２が透過型あるいは反射型（液晶ディスプレイなどでバックライトを必要とするものや反射を利用したもの）の場合に限り、バックライトなどの照明（ＥＬ，ＬＥＤ，蛍光管，放電管，電球を含む）の前面にシャッター装置を配置し、バックライトの光源からの光を透過／遮断する、あるいはシャッター装置の代わりにバックライトの光源を直接点滅させることによって時分割を行うことができる。
【００６４】
（実施例３）
図３は本発明の実施例３の立体表示装置の構成を説明するための概念図であり、図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる結像方式を説明するための概念図である。
【００６５】
前記実施例１、２では、奥行き方向の数によって各々の２次元表示装置の前面にマスク装置のマスクの数が数多く必要であり、同じ動作をするマスクが各表示装置ごとに存在している。
【００６６】
本発明の実施例３の立体表示装置は、図３に示すように、全ての投影あるいは透過する画像の光束の中心を同じにし、各々の２次元表示装置からの画像が必要なマスクだけを通過するように構成したものである。
【００６７】
例えば、２次元表示装置３０１に表示した画像は、シャッター装置３０７と投影光学系３２１を通過し、反射装置３１４によって投影用スクリーン３０５に投射される。その投射された像を可変焦点レンズ３０６によって像３１７に結像させる。２次元表示装置３０２に表示した画像は、シャッター装置３０８と投影光学系３２２を通過し、反射装置３１５によって観察者から見て、その像より前面に結像される像を覆い隠すためのマスク装置３１１を透過し、投影用スクリーン３０５に投射される。その投射された像を可変焦点レンズ３０６によって像３１８に結像させる。
【００６８】
２次元表示装置３０３に表示した画像は、像３１９に結像される過程で、観察者から見てその像より前面に結像される像を覆い隠すためのマスク装置３１１と３１２を通過する。このマスク装置のマスクによって２次元表示装置から表示された像３１７と３１８の陰になる部分をマスクしている。このように観察者から見て後方の像は、その像よりも前面の像を隠す共通したマスク装置を通過することにより、この方式では（奥行き方向の像の数−１）枚のマスクだけ用意することによって構成できる利点がある。
【００６９】
ここで、各２次元表示装置からの像の光軸を一致させるために、ハーフミラー、ＨＯＥ（ホログラフィック・オプティカル・エレメント：ある一方向からの光だけを反射させ、それ以外の方向の光は透過させるもの）などを用いて、背面からの光は透過し前面からの光を反射する反射装置３１４、３１５、３１６を構成する。
【００７０】
この反射装置にＨＰＤＬＣホログラフィック高分子分散型液晶（高速で反射／透過あるいは遮断／透過の動作を駆動できる液晶）を利用することにより、反射装置とシャッター装置の機能を１つの反射装置で共用化でき、しかもＨＰＤＬＣに画素を配することにより、反射装置とシャッター装置とマスク装置の３つの機能を１つの反射装置で共用化することができる。
【００７１】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４の立体表示装置の構成を説明するための概略構成図であり、２次元表示装置として、透過性のある装置（液晶ディスプレイ等）を用いて、複数の表示装置を積層させた構成を示す。
【００７２】
本発明の実施例４の立体表示装置は、図４（ａ）に示すように、ＨＯＥを有する反射装置を配置し、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ表示装置のバックライトと同様の機能を持たせ、かつ、背面からの光は透過させる。反射装置のすぐ後ろにマスク装置を配置することによって、前の２次元表示装置の画像に隠れていなければならない、後側になる２次元表示装置の画像の一部分を隠すことができる構成である。
【００７３】
例えば、２次元表示装置４０３に表示される像４１５は、マスク装置４１０によって像４１６すなわち２次元表示装置４０２の陰になる部分をマスクし、マスク装置４０９によって像４１７、すなわち２次元表示装置４０１の陰になる部分をマスクし、像４１５として結像される。
【００７４】
また、図４（ｂ）に示すように、画素を縦横に配置することにより任意の画素を透過／遮断あるいは透過／反射させ、かつ後方以外からの任意の方向からの光源の光を観察者の方向へ反射させることにより、マスクされていない背面からの光は透過させ、マスクした部分は光を観察者の方向へは通過させない、ＨＰＤＬＣを含むマスク装置を配置する構成である。
【００７５】
２次元表示装置のすぐ後にマスク装置を配置することによって、前の２次元表示装置の画像に隠れていなければならない、後側になる２次元表示装置の画像の一部分を隠すことができる構成である。例えば、２次元表示装置４０３に表示される像４１５は、マスク装置４１９によって像４１６、すなわち２次元表示装置４０２の陰になる部分をマスクし、マスク装置４１８によって像４１７、すなわち２次元表示装置４０１の陰になる部分をマスクし、像４１５として結像される。この構成の場合、２次元表示装置の画像位置とレンズの焦点距離が一致したときに合わせて、２次元表示装置４０１、４０２、４０３、４０４の順番に２次元像を表示していくことにより、像４１４、４１５、４１６、４１７を投影する構成である。
【００７６】
以上、本発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得ることはいうまでもない。
【００７７】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００７８】
可変焦点型立体表示装置あるいは奥行き標本化型立体表示装置を含む立体表示装置と、光の透過／遮断、透過／散乱、透過／反射に切り替わり、かつ、移動することができるマスクを有するマスク装置により、観察者から見て本来隠されていなければならない部分を隠し、かつ、観察者の移動にともなってマスク装置を移動させる移動装置によって、観察者の位置を特定せず、自然な３次元像を動画再生できる利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の立体表示装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２の立体表示装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図３】本発明の実施の形態３の立体表示装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図４】本発明の実施の形態４の立体表示装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図５】マスク装置の構成を説明するための概略図である。
【図６】移動装置の構成を説明するための概略図である。
【図７】マスク装置のマスクの表示を説明するための概略図である。
【図８】マスク装置マスクの移動を説明するための概略図である。
【図９】視点移動検出方法を説明するための概略図である。
【図１０】従来の可変焦点レンズを用いた立体表示装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図１１】従来の奥行き標本化型立体表示装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図１２】奥行き標本化の原理を説明するための図である。
【図１３】可変焦点レンズを用いた立体表示装置の構成を説明するための概略構成図である。
【図１４】可変焦点レンズを用いた立体表示装置の構成を説明するための概略構成図である。
【符号の説明】
１０１、１０２…２次元表示装置、１０３…投影用スクリーン、１０４…可変焦点レンズ、１０５、１０６…シャッター装置、１０７…マスク装置、２０１〜２０４…２次元表示装置、２０５…投影用スクリーン、２０６…可変焦点レンズ、２１１〜２１６…マスク装置、２２１〜２２４…投影光学系、３０１〜３０４…２次元表示装置、３０５…投影用スクリーン、３０６…可変焦点レンズ、３０７〜３１０…シャッター装置、３１１〜３１３…マスク装置、３１４〜３１６…反射装置、３２１〜３２４…投影光学系、４０１〜４０４…２次元表示装置、４０５〜４０８…反射装置、４０９〜４１１…マスク装置、４１２…可変焦点レンズ、４１３…光源、５０１…マスク装置、６０１〜６０３…マスク装置、６１０、６１１…平行平板・プリズム、９０１…立体表示装置、９０２…赤外線センサ、９０３…超音波距離センサ・レーザ距離センサ、９０４…光センサ、９０５…カメラ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a stereoscopic display method and apparatus, and more particularly, to a depth sampling type stereoscopic display apparatus having a variable focus type stereoscopic display apparatus, by covering an image portion to be hidden from an observer, thereby realizing an actual stereoscopic view. The present invention relates to a stereoscopic display technique capable of solving inconsistency between an image and an image by a depth sampling type stereoscopic display device.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as a stereoscopic display device that reproduces a three-dimensional image by developing a two-dimensional image in a two-dimensional image display device in the depth direction, a variable-focus stereoscopic display device (Japanese Patent Laid-Open No. 9-258271) or depth sampling is used. A stereoscopic display device ("Three-dimensional image" edited by Shuichi Inada, Shokodo Co., Ltd., 1991.7.5, p13-24) is well known.
[0003]
FIG. 10 is a diagram for explaining the display principle of a variable focus lens type device as an example of the variable focus type stereoscopic display device. Here, the varifocal lens is a lens whose focal length changes due to the action of interposing a Fresnel lens and a liquid crystal layer between transparent electrodes and applying an electric field to change the refractive index of the liquid crystal.
[0004]
First, as shown in FIG. 12, the three-dimensional object 1206 is depth-sampled on parallel planes at positions equivalent to the distance from the observer, and decomposed into a set 1207 of depth-sampled images that are two-dimensional images.
[0005]
Next, as shown in FIG. 10, the depth sampled image 1207 is displayed on the two-dimensional display device 1001 in a time-division manner, and the focal length of the varifocal lens 1002 is changed in synchronization with the display position. Thus, from the lens principle, the image position of the depth sampled image 1207 displayed on the two-dimensional display device 1001 changes in the depth direction according to the focal length of the variable focus lens 1002.
[0006]
Therefore, if this is performed at high speed within the afterimage time of the human eye, it can be observed as a three-dimensional image (stereoscopic image) 1003 due to the afterimage effect. FIG. 10A shows a case where the three-dimensional image is a virtual image (the two-dimensional display device 1001 is arranged within the focal length of the variable focus lens 1002), and FIG. 10B shows a case where the three-dimensional image is a real image (two-dimensional display). (The device 1001 is arranged outside the focal length of the variable focus lens 1002).
[0007]
FIG. 11 is a diagram for explaining the display principle of a vibrating screen type device as an example of the depth sampling type stereoscopic display device.
[0008]
Depth sampling is a method in which an object is divided in a plane parallel to the depth direction and divided and arranged in space. As shown in FIG. 12, the three-dimensional object 1206 is depth-sampled and decomposed into a set 1207 of depth-sampled images that are two-dimensional images. Next, as shown in FIG. 11, the depth sampled image 1207 is displayed on the two-dimensional display device 1101 in a time-division manner in synchronization with the position of the image, and the two-dimensional display device 1101 is synchronized with this display. The driving device 1102 is moved at a high speed to a position corresponding to the sampling position in the depth direction. If this is performed at high speed within the afterimage time of the human eye, it can be observed as a three-dimensional image (stereoscopic image) 1103 due to the afterimage effect.
[0009]
In the above-described conventional stereoscopic display device, since the display image is actually changed and displayed in the depth direction, physiological factors (binocular parallax, convergence, focus adjustment, dynamic parallax, etc.) of human stereoscopic vision are substantially reduced. It has satisfactory advantages.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the depth direction is displayed in a time-division manner and integrated into a three-dimensional image by the afterimage phenomenon, an object that is originally hidden from the position of the observer (for example, 1004 in FIG. 10 and 1104 in FIG. 11) There is a problem that it is difficult to avoid a phantom phenomenon in which the back side or the inside (for example, 1005 in FIG. 10 and 1105 in FIG. 11) or an object behind can be seen through. This is a major obstacle in reproducing a natural image, and has been a major cause that these stereoscopic display devices can be used substantially only for reproducing a wire frame image.
[0011]
On the other hand, holography is well known as a stereoscopic display method that almost satisfies the physiological factors of stereoscopic vision and can avoid the phantom phenomenon. However, holography has problems in that coherent light is required for imaging, and the amount of necessary information is enormous, making electrical rewriting difficult and not suitable for dynamic display.
[0012]
As described above, in the conventional stereoscopic display device, it is difficult to substantially satisfy physiological factors of stereoscopic vision and to reproduce a natural three-dimensional image as a moving image while avoiding a phantom phenomenon.
[0013]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a technique for preventing a phantom phenomenon of a display image before and after viewed from an observer in a stereoscopic display method and apparatus, enabling a moving image to be reproduced, and a more natural stereoscopic vision. is there.
[0014]
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
[0015]
[Means for Solving the Invention]
The outline of a representative invention among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0016]
(1) When observing the display image of the two-dimensional display device through the variable focus means, changing the focal position by the variable focus means to change the image formation position; Displaying a two-dimensional image corresponding to the image forming position on the two-dimensional display device among the two-dimensional images at high speed within the afterimage time of the human eye, thereby displaying a three-dimensional stereoscopic image. At
SaidDisplaying two-dimensional images on different two-dimensional display devices according to the image forming position.A two-dimensional display, wherein each of the display images is arranged on the same optical axis behind the focus varying means, and displays a two-dimensional image of a rearmost surface of the plurality of two-dimensional display devices as viewed from an observer. A pair with each of the plurality of two-dimensional display devices excluding the display device, a plurality of reflecting devices that reflect an image projected from the two-dimensional display device forming the set to the front surface and transmit the rear image as it is, Display at a position that can be observed through each of the focus variable means of the two-dimensional display device.The first step, and if the two-dimensional image is not the foreground two-dimensional image as viewed from the observer, the two-dimensional image is the object image in the two-dimensional image located before the two-dimensional image as viewed from the observer. Where the two-dimensional image is hiddenA mask device disposed at least one on each front surface of the two-dimensional display device for displaying the two-dimensional image, or on each front surface of the plurality of reflection devices forming a pair with the two-dimensional display device,Covering the mask with a mask and not displaying the portion of the two-dimensional image.Characterized by.
[0017]
(2)In the stereoscopic display method of the above (1),The second step,Disposed on each front surface of the two-dimensional display device,From the observer's perspectiveTheThe same number of mask devices as the number of two-dimensional images in front of the two-dimensional image displayed by the two-dimensional display device are used.Equipment maskIs a pattern of a portion where the object image in each of the two-dimensional images located before the two-dimensional image hides the two-dimensional image.Mask equipmentThis is a step in which, by superimposing the mask, a portion where the two-dimensional image is hidden by an object image in the two-dimensional image located in front of the two-dimensional image as viewed from the observer is not displayed.Characterized by.
[0018]
(3)When observing the display image of the two-dimensional display device through the variable focus means, the focal position is changed by the variable focus means to change the image forming position, and a two-dimensional image obtained by depth sampling the three-dimensional stereoscopic image is obtained. Displaying the two-dimensional image corresponding to the image-forming position on the two-dimensional display device at high speed within the after-image time of the human eye.
The two-dimensional images are displayed on different transmissive two-dimensional display devices according to their imaging positions, and each of the display images is arranged on the same optical axis behind the focus varying means, and A pair is formed with each of the plurality of two-dimensional display devices, except for the two-dimensional display device that displays the two-dimensional image on the back side viewed from the observer among the plurality of two-dimensional display devices. A first step of displaying the projected image at a position observable through each of the focus changing means of the two-dimensional display device by a plurality of reflecting devices that reflect the projected image to the front surface and transmit the rear image as it is; If the image is not the foreground two-dimensional image as viewed from the observer, the part of the two-dimensional image that is hidden by the object image in front of the two-dimensional image as viewed from the observer is referred to as the 2D image. On the back of each two-dimensional display device that displays two-dimensional images By at least one arrangement the mask device, and having a second step of covering with a mask not displayed partial of the two-dimensional image.
[0019]
(4)In the three-dimensional display method according to the above (3), the second step is located closer to a two-dimensional image displayed on the two-dimensional display device, which is arranged on each back surface of the two-dimensional display device and viewed by an observer. Using the same number of mask devices as the number of two-dimensional images, the pattern of the mask of each mask device is changed to a pattern of a portion where the object image in each two-dimensional image located in front of the two-dimensional image hides the two-dimensional image. By superimposing the masks of the respective mask devices, it is a step of not displaying a part where the two-dimensional image is hidden by an object image in the two-dimensional image located in front of the two-dimensional image as viewed from the observer. Features.
[0020]
(5)When observing the display image of the two-dimensional display device through the variable focus means, the focal position is changed by the variable focus means to change the image forming position, and a two-dimensional image obtained by depth sampling the three-dimensional stereoscopic image is obtained. Displaying the two-dimensional image corresponding to the image-forming position on the two-dimensional display device at high speed within the after-image time of the human eye.
On the same optical axis as the focus variable means, a reflecting device having means for reflecting light from a light source from the front or side toward the observer and transmitting light from the back is used to form a three-dimensional stereoscopic image. A plurality of sets are arranged on the back of a transmission type two-dimensional display device that displays a depth-sampled two-dimensional image, and the two-dimensional images are separated into the two-dimensional images in accordance with the imaging positions. A first step of displaying on the display device, and, if the two-dimensional image is not the foreground two-dimensional image as viewed from the observer, an object in the two-dimensional image that is in front of the two-dimensional image as viewed from the observer Except for a set of the reflection device and the two-dimensional display device that display the rearmost two-dimensional image, a portion where the two-dimensional image is hidden by an image is disposed on each of the back surfaces of the set of the reflection device and the two-dimensional display device, except for the pair of the reflection device and the two-dimensional display device. Display the portion of the two-dimensional image by covering the mask with the mask device. And having a second step are.
[0021]
(6)When observing the display image of the two-dimensional display device through the variable focus means, the focal position is changed by the variable focus means to change the image forming position, and a two-dimensional image obtained by depth sampling the three-dimensional stereoscopic image is obtained. Displaying the two-dimensional image corresponding to the image-forming position on the two-dimensional display device at high speed within the after-image time of the human eye.
On the same optical axis as the focus variable unit, a mask device having a unit that reflects light of a light source from the front or side in the direction of an observer, and that light from the back transmits or blocks any pixel. A plurality of sets are arranged on the back of a transmission type two-dimensional display device that displays a two-dimensional image obtained by depth-sampling a three-dimensional image, and the two-dimensional images are arranged in accordance with the imaging positions. And displaying the two-dimensional image on a separate two-dimensional display device, and if the two-dimensional image is not the foreground two-dimensional image as viewed from the observer, the two-dimensional image is in front of the two-dimensional image as viewed from the observer A second step of covering a portion of the object image in the two-dimensional image where the two-dimensional image is hidden with the mask by the mask device and not displaying the portion of the two-dimensional image.
[0022]
(7)In the three-dimensional display methods (1) to (6), one or more of parallel movement, enlargement, and reduction are performed on the mask in accordance with the movement of the observer's position.
[0023]
(8)In the three-dimensional display methods (1) to (7), when displaying a translucent three-dimensional image, the transmittance of the mask is changed so that the hidden part of the two-dimensional image in the two-dimensional image in front is desired. Is displayed at a transmittance of
[0024]
(9)Focus changing means for changing the imaging position of the display image; a plurality of two-dimensional display devices for displaying a two-dimensional image obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image; and a plurality of two-dimensional display devices arranged on the same optical axis behind the focus changing means. And forming a set with each of the plurality of two-dimensional display devices excluding the two-dimensional display device that displays the rearmost two-dimensional image among the plurality of two-dimensional display devices, and projecting from the two-dimensional display device forming the set. And a plurality of two-dimensional displays excluding a two-dimensional display device that displays a foreground two-dimensional image among the plurality of two-dimensional display devices. At least one mask device disposed on each front surface of the device or on each front surface of the plurality of reflection devices forming a pair with the two-dimensional display device; and the plurality of mask devices in synchronization with a change in the focal position of the focus variable unit. Of 2D display device It is a three-dimensional display device characterized by comprising a shutter to select the appropriate display image apparatus of.
[0025]
(10) focus changing means for changing an image forming position of a display image;A plurality of transmission-type two-dimensional display devices for displaying a two-dimensional image obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image; and a plurality of transmission-type two-dimensional display devices arranged on the same optical axis behind the focus varying means. A pair is formed with each of the plurality of two-dimensional display devices except for the two-dimensional display device that displays the two-dimensional image on the rear surface, and the image projected from the two-dimensional display device forming the pair is reflected on the front surface, and the rear image is formed. Are disposed at least on each of a plurality of reflecting devices that pass through as they are and a back surface of a plurality of two-dimensional display devices excluding a two-dimensional display device that displays a foreground two-dimensional image among the plurality of two-dimensional display devices. And a shutter device for selecting a corresponding display image among the display images of the plurality of two-dimensional display devices in synchronization with a change in the focal position of the focus variable unit.It is a three-dimensional display device.
[0026]
(11)It is provided with a focus variable means for changing the image forming position of the display image, on the same optical axis as the focus variable means, reflects light of a light source from the front or side in the direction of the observer, and from the back. A plurality of reflection devices having a means for transmitting light are arranged on the back of a transmission type two-dimensional display device that displays a two-dimensional image obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image. A three-dimensional display device, wherein a mask device is disposed on each of the back surfaces of the pair of the reflection device and the two-dimensional display device, except for the pair of the reflection device and the two-dimensional display device for displaying a two-dimensional image of the back surface. is there.
[0027]
(12)In the three-dimensional display device according to (11), the reflection device is formed of a holographic optical element.
[0028]
(13)It is provided with a focus variable means for changing the image forming position of the display image, on the same optical axis as the focus variable means, reflects light of a light source from the front or side in the direction of the observer, and from the back. A mask device having means for transmitting or blocking light from an arbitrary pixel is arranged on a rear surface of a transmissive two-dimensional display device that displays a two-dimensional image obtained by depth sampling a three-dimensional stereoscopic image. This is a three-dimensional display device, wherein a plurality of sets are arranged.
[0029]
(14)(13) In the stereoscopic display device according to (13), the mask device is formed of a holographic polymer dispersed liquid crystal element.
[0030]
(15)In the stereoscopic display device according to any one of (9) to (14), the mask device uses a twisted nematic liquid crystal, a guest-host liquid crystal, or a holographic polymer-dispersed liquid crystal. And a device capable of controlling the state of an arbitrary pixel by disposing pixels.
[0031]
(16)In the stereoscopic display device according to any one of (9) to (15), the mask device includes a unit that translates the display while maintaining the relative positions of the pixels of the mask display.
[0032]
(17)The stereoscopic display device of (16) is characterized in that the stereoscopic display device has means for detecting the movement of the observer and a function of moving the display of the mask in the mask device in parallel in accordance with the detected movement amount.
(18) In the stereoscopic display device according to any one of (9) to (17),The variable focus means is a variable focus lensCharacterized by.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments (examples) of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0034]
(Example 1)
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a configuration of a stereoscopic display device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a diagram showing a form in which a screen is projected from the front, and FIG. It is a figure showing the form projected from the back.
[0035]
As shown in FIG. 1, the stereoscopic display device according to the first embodiment is, for example, a conventional variable focus lens type including two-dimensional display devices 101 and 102, a projection screen 103, a variable focus lens 104, and
[0036]
When the two-dimensional display devices 101 and 102 are of a transmissive type such as a liquid crystal display, as shown in FIGS. 13A and 13B, the mask device 1302 is connected to either the front surface or the rear surface of the two-dimensional display device 1301. May be arranged.
[0037]
The
[0038]
As another time-sharing method, as shown in FIG. 14B, only when the two-dimensional display device 1401 is a transmission type or a reflection type, the light source 1404 itself blinks in synchronization with the position of the image. Alternatively, as shown in FIG. 14A, a shutter device for transmitting / blocking the light of the light source 1403 may be disposed on the front of the light source to perform time division.
[0039]
Here, when displaying the front and rear depth images from one two-dimensional display device, it is necessary to draw / delete the images at high speed (for example, in the case of three front and rear depth images, 30 frames / sec. Sometimes a two-dimensional display device requires display at 90 frames / second), and a mask device also needs to repeat drawing / erasing at a high speed. Here, this problem can be solved by using a plurality of two-dimensional display devices and a plurality of mask devices.
[0040]
The varifocal lens 104 periodically changes the focal position, that is, the image forming position, and uses a two-frequency liquid crystal that is driven by switching between a high frequency and a low frequency. It is.
[0041]
A desired sampled two-dimensional image is displayed on each of the two-dimensional display devices 101 and 102, and the
[0042]
The above procedure is repeated in synchronization with the periodic change of the focal position of the variable focus lens 104. At this time, since the speed of one cycle of the varifocal lens 104 is 60 Hz or more, it is within the afterimage time of the human eye, and the observer observes the images 108 and 109 having different imaging positions almost simultaneously, and Is recognized as a solid. It should be noted that the mask device 107 displays a mask image for concealing a portion that is originally hidden by the image 108 and cannot be seen, and plays a role of blocking light in a portion where the images overlap. In this state, a part of the image 109 that cannot be seen by the observer behind the image 108 is seen through.
[0043]
Therefore, by disposing a mask device 107 that covers a portion that is hidden by the image 108 and cannot be seen at the front or rear surface of the display device or a position optically equivalent thereto, the mask device 107 is hidden by the image 108 displayed from the two-dimensional display device 101. The portion that must be covered is blocked by the mask device 107 and is not projected, so that the later image 109 is not seen through.
[0044]
Here, it is expected that a trapezoidal distortion may occur in the projection image. However, the distance between the two-dimensional display device 101 and the projection screen 103 may be set large so that the projection angle is small so that this does not become a problem. Alternatively, a display image of the two-dimensional display device 101 which is deformed in consideration of the trapezoidal distortion may be displayed, or the display image may be deformed by a lens system.
[0045]
FIG. 5 is a conceptual diagram of the mask device 107. A liquid crystal panel (guest-host liquid crystal, twisted nematic liquid crystal, polymer dispersed liquid crystal, holographic polymer dispersed liquid crystal, etc.) having mask display pixels 502 arranged vertically and horizontally is used as a mask of the mask device 501. In addition, transmission / blocking, transmission / reflection, or transmission / absorption can be switched for an arbitrary pixel. Then, in order to display the translucent substance in a three-dimensional three-dimensional form, a liquid crystal panel (a substance capable of gradation expression) capable of changing the transmittance is used for the mask display 503 of the mask device to express the substance. This is a mask device that transmits light with a transmittance that matches with that of, and can express even a translucent substance.
[0046]
FIG. 7 shows the concept of the mask display portion of the mask device 501.
[0047]
(A) For example, since the display image 701 is displayed on the foreground, there is no image on the foreground, so that the image is projected as it is as the projection image 710 without a mask.
[0048]
(B) The next display image 702 is passed through the mask image 707 in order to hide the portion hidden by the display image 701 on the front, whereby the projection image 711 of only the portion not hidden by the mask is projected.
[0049]
(C) Similarly, the next display image 703 passes through the mask image 708 that hides the display image immediately in front, and passes through the mask image 707 that hides the display image in front, so that the projection image 712 is projected. Is done.
[0050]
(D) Similarly, the next display image 704 passes through the mask image 709 that hides the display image immediately in front, passes through the mask image 708 that covers another display image in front, and The projection image 713 is projected by passing through the mask image 707 that covers the display image. In a conventional stereoscopic display device, a three-dimensional display image having four depths is displayed through the back as shown in a display image 705, but an image displayed by the present method is displayed as a projection image 714 in the back. It is possible to display without being transparent.
[0051]
Furthermore, when the observer moves, the mask is moved by the mask moving means following the movement, so that a part of the rear image that must be hidden from the front image by the observer can be moved to the position of the observer. Hide according to.
[0052]
FIG. 8 shows the concept of the movement of the mask. Images 801 to 809 show images that are moved in various directions from the image 805 from the front. For example, in the left-right direction, when the observer moves from the front to the right toward the stereoscopic display device, the mask needs to be moved leftward from the front 805 to the right 806 to see from the observer's position. Some parts are visible and those that must be hidden are hidden by the mask.
[0053]
In the case of the vertical direction, the user moves from the front 805 to the upper 802 or the lower 808. By simultaneously moving in the vertical and horizontal directions, it is possible to move to the upper right 803, the lower right 809, and the like.
[0054]
The amount of movement moves in proportion to the amount of movement of the observer up, down, left and right, and also enlarges or reduces the size of the displayed mask in the front-back direction in proportion to the amount of movement of the observer's front-back position. .
[0055]
The configuration of the present invention has an advantage that only a mask device having a mask moving unit is added to the configuration of the conventional stereoscopic display device, and that complicated processing of an image is not required. Therefore, the present invention can be applied to a moving image that requires high-speed display, such as a moving image.
[0056]
FIG. 6 is a conceptual diagram of the mask moving means of the mask device. In order to realize the movement function, as shown in FIG. 6A, the display of pixels is shifted vertically and horizontally in a circuit using a shift register or the like, or an input signal which is previously shifted by software or the like is used. A method for inputting, a method for mechanically translating the mask device itself vertically and horizontally as shown in FIG. 6B, and a method for a mask device for optical elements such as prisms and parallel plates as shown in FIG. Any method may be used in which the position of the light incident on the mask device is moved in parallel by changing the angle, the light is bent using refraction or diffraction of light, or the method is moved in parallel.
[0057]
As means for detecting the position of the moving observer, means for detecting the movement position by sensors is shown in FIG.
[0058]
As shown in FIG. 9A, a plurality of infrared sensors are arranged so that an observer can be detected at a certain angle, and an infrared sensor that detects the range of the sensor from the front or the rear of the observer. method,
As shown in FIG. 9 (b), an ultrasonic sensor method for measuring the distance from the sensor to the observer and detecting the position of the observer, measuring the distance from the sensor to the observer,
As shown in FIG. 9 (c), a laser distance measuring method for detecting the position of the observer by measuring the distance by using the reflection of the laser light. Light sensor system to detect places where light is blocked by
A camera method for calculating the position of an observer by image processing from an image from a fixed camera as shown in FIG. 9D or detecting the position of a marker of an observer with a marker from the image;
Can be used.
[0059]
(Example 2)
FIG. 2 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a stereoscopic display device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 2A is a diagram illustrating an example in which a screen is projected from the front, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of projecting from the back.
[0060]
In the first embodiment, two three-dimensional displays are performed in the depth direction from images from two two-dimensional display devices. However, the three-dimensional display device according to the second embodiment uses a plurality of two-dimensional display devices. In this case, a plurality of three-dimensional images are displayed in the depth direction from the image of FIG.
[0061]
As shown in FIG. 2, the stereoscopic display device according to the second embodiment is arranged such that an image formed before each image is covered by an observer in front of each display device or at an optically equivalent position. By arranging a mask device for displaying a mask for hiding a portion overlapping with an image displayed in front of the image to be viewed, the same number of images in front of the display image can be used, even when there are a plurality of depths. The problem of seeing through can be solved.
[0062]
For example, an image projected on the projection screen 205 from the two-dimensional display device 201 is formed into an image 217 by the variable focus lens 206. The next image from the two-dimensional display device 202 passes through a mask device 211 for covering the image 217 from the two-dimensional display device 201 and forms an image 218. The next image 217 from the two-dimensional display device 203 passes through mask devices 212 and 213 for covering the
[0063]
Only when the two-dimensional display devices 201 and 202 are of a transmission type or a reflection type (a liquid crystal display or the like that requires a backlight or utilizes reflection), illumination (EL, LED, fluorescent tube, (Including discharge tubes and light bulbs) with a shutter device in front of it to transmit / block light from the backlight light source, or to perform time division by directly flashing the backlight light source instead of the shutter device. Can be.
[0064]
(Example 3)
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the configuration of the stereoscopic display device according to the third embodiment of the present invention, and FIGS. 3A and 3B are conceptual diagrams for explaining different imaging methods.
[0065]
In the first and second embodiments, the number of masks of the mask device is required in front of each two-dimensional display device depending on the number in the depth direction, and a mask having the same operation exists for each display device.
[0066]
In the three-dimensional display device according to the third embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the center of the luminous flux of all projected or transmitted images is the same, and the image from each two-dimensional display device passes only through the necessary mask. It is configured so that
[0067]
For example, the image displayed on the two-dimensional display device 301 passes through the shutter device 307 and the projection optical system 321, and is projected on the projection screen 305 by the reflection device 314. The projected image is formed into an image 317 by the variable focus lens 306. The image displayed on the two-dimensional display device 302 passes through the shutter device 308 and the projection optical system 322, and is viewed from the observer by the reflection device 315, and a mask device for covering an image formed in front of the image. The light passes through 311 and is projected on the projection screen 305. The projected image is formed into an image 318 by the variable focus lens 306.
[0068]
In the process of being formed on the
[0069]
Here, in order to match the optical axes of the images from the two-dimensional display devices, a half mirror, HOE (holographic optical element: reflects only light from one direction, and light in other directions The reflection devices 314, 315, and 316 that transmit light from the rear surface and reflect light from the front surface are formed by using a device that transmits light.
[0070]
By using HPDLC holographic polymer-dispersed liquid crystal (liquid crystal that can drive reflection / transmission or blocking / transmission operation at high speed) for this reflector, the functions of the reflector and shutter device can be shared by one reflector. By arranging pixels on the HPDLC, the three functions of the reflection device, the shutter device, and the mask device can be shared by one reflection device.
[0071]
(Example 4)
FIG. 4 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a stereoscopic display device according to a fourth embodiment of the present invention. As a two-dimensional display device, a plurality of display devices using a transmissive device (such as a liquid crystal display) are used. Are shown.
[0072]
As shown in FIG. 4A, a stereoscopic display device according to a fourth embodiment of the present invention includes a reflection device having an HOE, and reflects light from a light source from the front and sides toward a viewer. Has the same function as the backlight described above, and transmits light from the back. By arranging the mask device immediately behind the reflection device, it is possible to hide a part of the image of the rear two-dimensional display device, which must be hidden by the image of the front two-dimensional display device.
[0073]
For example, an
[0074]
Further, as shown in FIG. 4B, by arranging the pixels vertically and horizontally, any pixel is transmitted / blocked or transmitted / reflected, and the light of the light source from any direction except from behind is observed by the observer. By reflecting the light in the direction, light from the unmasked back surface is transmitted, and the masked portion does not allow the light to pass in the direction of the observer, and a mask device including an HPDLC is arranged.
[0075]
By arranging the mask device immediately after the two-dimensional display device, it is possible to hide a part of the image of the two-dimensional display device on the rear side, which must be hidden by the image of the two-dimensional display device in front. . For example, an
[0076]
As described above, the present invention has been specifically described based on the embodiments. However, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist thereof.
[0077]
【The invention's effect】
The effects obtained by the representative inventions among the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
[0078]
A stereoscopic display device including a variable-focus type stereoscopic display device or a depth sampling type stereoscopic display device, and a mask device having a mask capable of switching to light transmission / blocking, transmission / scattering, transmission / reflection, and moving. By using a moving device that hides a portion that should be originally hidden from the observer and moves the mask device as the observer moves, a natural three-dimensional image can be formed without specifying the position of the observer. It has the advantage of being able to play video.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram for describing a configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a configuration of a mask device.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a configuration of a moving device.
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining display of a mask of the mask device.
FIG. 8 is a schematic view for explaining movement of a mask device mask.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a viewpoint movement detection method.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a stereoscopic display device using a conventional variable focus lens.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram for explaining a configuration of a conventional depth sampling type stereoscopic display device.
FIG. 12 is a diagram for explaining the principle of depth sampling.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a stereoscopic display device using a variable focus lens.
FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a stereoscopic display device using a variable focus lens.
[Explanation of symbols]
101, 102: two-dimensional display device, 103: projection screen, 104: variable focus lens, 105, 106: shutter device, 107: mask device, 201 to 204: two-dimensional display device, 205: projection screen, 206: Variable focus lens, 211 to 216: Mask device, 221 to 224: Projection optical system, 301 to 304: Two-dimensional display device, 305: Projection screen, 306: Variable focus lens, 307 to 310: Shutter device, 311 to 313 .. Mask device, 314 to 316 reflection device, 321 to 324 projection optical system, 401 to 404 two-dimensional display device, 405 to 408 reflection device, 409 to 411 mask device, 412 variable focus lens, 413 Light source, 501: mask device, 601 to 603: mask device, 610, 611: parallel plate Rhythm, 901 ... three-dimensional display device, 902 ... infrared sensor, 903 ... ultrasonic distance sensor laser range sensor, 904 ... optical sensor, 905 ... camera.
Claims (18)
前記焦点可変手段により焦点位置を変化させて結像位置を変化させるステップと、
３次元立体像を奥行き標本化した２次元像のうち前記結像位置に該当する２次元像を前記２次元表示装置に表示させるステップとを、
人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３次元立体像を表示する立体表示方法において、
前記２次元像をその結像位置に応じて別々の２次元表示装置に表示させ、
該表示像の各々が、前記焦点可変手段の後方に同一光軸上に並べられ、かつ、前記複数の２次元表示装置のうち観察者から見て最背面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各々と組をなし、当該組をなす２次元表示装置から投射される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する複数の反射装置により、前記２次元表示装置の各前記焦点可変手段を通して観察できる位置に表示する第一のステップと、
当該２次元像が観察者から見て最前面の２次元像でない場合は、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を、当該２次元像を表示する２次元表示装置の各前面、もしくは当該２次元表示装置と組をなす前記複数の反射装置の各前面に、それぞれ少なくとも一つ配置したマスク装置により、マスクで覆って当該２次元像の該部分を表示させない第二のステップとを有することを特徴とする立体表示方法。When observing the display image of the two-dimensional display device through the focus changing means,
Changing the focus position by changing the focus position by the focus variable means,
Displaying, on the two-dimensional display device, a two-dimensional image corresponding to the imaging position among two-dimensional images obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image,
In a stereoscopic display method for displaying a three-dimensional stereoscopic image by repeating at high speed within the afterimage time of the human eye,
Displaying the two-dimensional image on separate two-dimensional display devices according to the image forming position ;
A two-dimensional display in which each of the display images is arranged on the same optical axis behind the focus varying means, and displays a rearmost two-dimensional image of the plurality of two-dimensional display devices as viewed from an observer; A plurality of two-dimensional display devices other than the device, each of which forms a set, reflects an image projected from the two-dimensional display device forming the set to the front surface, and transmits the rear image as it is by the plurality of reflecting devices. a first step that displays a position that can be observed through the said variable focus means dimension display device,
If the two-dimensional image is not the foreground two-dimensional image as viewed from the observer, a portion of the two-dimensional image that is located in front of the two-dimensional image as viewed from the observer, where the two-dimensional image is hidden, is used. A mask device arranged on at least one mask device disposed on each front surface of the two-dimensional display device for displaying the two-dimensional image or on each front surface of the plurality of reflection devices forming a pair with the two-dimensional display device. And a second step of not displaying the part of the two-dimensional image.
各々のマスク装置のマスクのパターンを当該２次元像より手前にある各２次元像の中の物体像がそれぞれ当該２次元像を隠す部分のパターンとし、各々のマスク装置のマスクを重ねることで、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を表示させないステップであることを特徴とする請求項１に記載の立体表示方法。The second step is the located in each front of the two-dimensional display device, the observer from seeing two-dimensional image as many mask device in front of the two-dimensional image to be displayed in the two-dimensional display device Using
The pattern of the mask of each of the mask device and a pattern of the portion where an object image in each two-dimensional image in front of the two-dimensional image hides each said 2-dimensional image, by superimposing the mask of each of the mask device, The stereoscopic display method according to claim 1, wherein the step of not displaying a part of the object image in the two-dimensional image that is located before the two-dimensional image as viewed from the observer, where the two-dimensional image is hidden, is not performed.
前記焦点可変手段により焦点位置を変化させて結像位置を変化させるステップと、
３次元立体像を奥行き標本化した２次元像のうち前記結像位置に該当する２次元像を前記２次元表示装置に表示させるステップとを、
人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３次元立体像を表示する立体表示方法において、
前記２次元像をその結像位置に応じて別々の透過形の２次元表示装置に表示させ、
該表示像の各々が、前記焦点可変手段の後方に同一光軸上に並べられ、かつ、前記複数の２次元表示装置のうち観察者から見て最背面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各々と組をなし、当該組をなす２次元表示装置から投射される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する複数の反射装置により、前記２次元表示装置の各前記焦点可変手段を通して観察できる位置に表示する第一のステップと、
当該２次元像が観察者から見て最前面の２次元像でない場合は、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を、当該２次元像を表示する２次元表示装置の各背面にそれぞれ少なくとも一つ配置したマスク装置により、マスクで覆って当該２次元像の該部分を表示させない第二のステップとを有することを特徴とする立体表示方法。 When observing the display image of the two-dimensional display device through the focus changing means,
Changing the focus position by changing the focus position by the focus variable means,
Displaying, on the two-dimensional display device, a two-dimensional image corresponding to the imaging position among two-dimensional images obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image,
In a stereoscopic display method for displaying a three-dimensional stereoscopic image by repeating at high speed within the afterimage time of the human eye,
Displaying the two-dimensional image on a separate transmission type two-dimensional display device according to the image forming position;
A two-dimensional display in which each of the display images is arranged on the same optical axis behind the focus varying means, and displays a rearmost two-dimensional image of the plurality of two-dimensional display devices as viewed from an observer; A plurality of two-dimensional display devices other than the device, each of which forms a set, reflects an image projected from the two-dimensional display device forming the set to the front surface, and transmits the rear image as it is by the plurality of reflecting devices. A first step of displaying at a position observable through each of the focus variable means of the three-dimensional display device,
If the two-dimensional image is not the foreground two-dimensional image as viewed from the observer, a portion of the two-dimensional image that is located in front of the two-dimensional image as viewed from the observer, where the two-dimensional image is hidden, is used. A second step in which at least one mask device disposed on each back surface of the two-dimensional display device for displaying the two-dimensional image covers the mask and does not display the portion of the two-dimensional image. standing body display method shall be the.
各々のマスク装置のマスクのパターンを当該２次元像より手前にある各２次元像の中の物体像がそれぞれ当該２次元像を隠す部分のパターンとし、各々のマスク装置のマスクを重ねることで、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２ 次元像が隠される部分を表示させないステップであることを特徴とする請求項３に記載の立体表示方法。 The second step includes the same number of mask devices as the number of two-dimensional images disposed on each back surface of the two-dimensional display device and located in front of the two-dimensional image displayed by the two-dimensional display device as viewed by an observer. Using
By superposing the mask pattern of each mask device on the mask pattern of each mask device as a pattern of a portion where the object image in each of the two-dimensional images in front of the two-dimensional image hides the two-dimensional image, 4. The stereoscopic display method according to claim 3 , wherein the step of not displaying a part of the object image in the two-dimensional image located before the two-dimensional image that is hidden from the observer, where the two- dimensional image is hidden, is not displayed.
前記焦点可変手段により焦点位置を変化させて結像位置を変化させるステップと、 Changing the focus position by changing the focus position by the focus variable means,
３次元立体像を奥行き標本化した２次元像のうち前記結像位置に該当する２次元像を前記２次元表示装置に表示させるステップとを、Displaying, on the two-dimensional display device, a two-dimensional image corresponding to the imaging position among two-dimensional images obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image,
人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３次元立体像を表示する立体表示方法において、In a stereoscopic display method of displaying a three-dimensional stereoscopic image by repeating at high speed within the afterimage time of the human eye,
前記焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面からの光は透過する手段を有する反射装置を、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する透過形の２次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数組配置し、On the same optical axis as the focal point varying means, a reflecting device having a means for reflecting light from a light source from the front or side in the direction of the observer and transmitting light from the back is used for forming a three-dimensional stereoscopic image. A plurality of sets are arranged and arranged on the rear surface of a transmission type two-dimensional display device that displays a depth-sampled two-dimensional image,
前記２次元像をその結像位置に応じて別々の前記２次元表示装置に表示させる第一のステップと、A first step of displaying the two-dimensional image on separate two-dimensional display devices according to the image forming position;
当該２次元像が観察者から見て最前面の２次元像でない場合は、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を、最背面の２次元像を表示する前記反射装置と２次元表示装置の組を除く、前記反射装置と２次元表示装置の組の各背面に各々配置したマスク装置により、マスクで覆って当該２次元像の該部分を表示させない第二のステップとを有することを特徴とする立体表示方法。If the two-dimensional image is not the foreground two-dimensional image as viewed from the observer, a portion of the two-dimensional image that is located in front of the two-dimensional image as viewed from the observer and that hides the two-dimensional image is removed. Except for the reflection device and the two-dimensional display device set for displaying the two-dimensional image on the rearmost surface, the mask device is disposed on each of the back surfaces of the reflection device and the two-dimensional display device pair by a mask device. And a second step of not displaying the part of the two-dimensional image.
前記焦点可変手段により焦点位置を変化させて結像位置を変化させるステップと、 Changing the focus position by changing the focus position by the focus variable means,
３次元立体像を奥行き標本化した２次元像のうち前記結像位置に該当する２次元像を前記２次元表示装置に表示させるステップとを、Displaying, on the two-dimensional display device, a two-dimensional image corresponding to the imaging position among two-dimensional images obtained by depth-sampling a three-dimensional stereoscopic image,
人間の眼の残像時間以内に高速に繰り返すことにより３次元立体像を表示する立体表示方法において、In a stereoscopic display method of displaying a three-dimensional stereoscopic image by repeating at high speed within the afterimage time of the human eye,
前記焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面からの光は任意の画素を透過または遮断する手段を有するマスク装置を、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する透過形の２次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数組配置し、On the same optical axis as the focus variable means, a mask device having means for reflecting light of a light source from the front or side in the direction of an observer, and light from the back transmitting or blocking any pixel. A plurality of sets are arranged on the back of a transmission type two-dimensional display device that displays a two-dimensional image obtained by depth sampling a three-dimensional stereoscopic image;
前記２次元像をその結像位置に応じて別々の前記２次元表示装置に表示させる第一のステップと、A first step of displaying the two-dimensional image on separate two-dimensional display devices according to the image forming position;
当該２次元像が観察者から見て最前面の２次元像でない場合は、観察者から見て当該２次元像より手前にある２次元像中の物体像で当該２次元像が隠される部分を、前記マスク装置により、マスクで覆って当該２次元像の該部分を表示させない第二のステップとを有することを特徴とする立体表示方法。If the two-dimensional image is not the foreground two-dimensional image as viewed from the observer, a portion of the two-dimensional image that is located in front of the two-dimensional image as viewed from the observer and that hides the two-dimensional image is removed. A second step of not displaying the portion of the two-dimensional image by covering with a mask by the mask device.
３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する複数の２次元表示装置と、
前記焦点可変手段の後方に同一光軸上に並べられ、前記複数の２次元表示装置のうち最背面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各々と組をなし、当該組をなす２次元表示装置から投射される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する複数の反射装置と、
前記複数の２次元表示装置のうち最前面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各前面、もしくは当該２次元表示装置と組をなす前記複数の反射装置の各前面に、それぞれ少なくとも一つ配置したマスク装置と、
前記焦点可変手段の焦点位置の変化に同期して前記複数の２次元表示装置の表示像のうち該当する表示像を選択するシャッター装置と
を具備することを特徴とする立体表示装置。 Focus changing means for changing the imaging position of the display image;
A plurality of two-dimensional display devices for displaying a two-dimensional image obtained by depth sampling a three-dimensional stereoscopic image;
A pair is formed with each of a plurality of two-dimensional display devices arranged on the same optical axis behind the variable focus unit, except for a two-dimensional display device that displays a rearmost two-dimensional image among the plurality of two-dimensional display devices. None, a plurality of reflecting devices that reflect an image projected from the two-dimensional display device forming the set to the front surface, and transmit the image on the rear surface as it is,
Of the plurality of two-dimensional display devices, the front surfaces of the plurality of two-dimensional display devices except for the two-dimensional display device displaying the foreground two-dimensional image, or the reflection devices of the plurality of reflection devices forming a pair with the two-dimensional display device On each front face, at least one mask device arranged respectively,
A shutter device for selecting a corresponding display image from the display images of the plurality of two-dimensional display devices in synchronization with a change in the focal position of the focus variable unit;
Steric display characterized by comprising a.
３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する複数の透過形の２次元表示装置と、
前記焦点可変手段の後方に同一光軸上に並べられ、前記複数の２次元表示装置のうち最背面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各々と組をなし、当該組をなす２次元表示装置から投射される像を前面に反射し、後面の像はそのまま透過する複数の反射装置と、
前記複数の２次元表示装置のうち最前面の２次元像を表示する２次元表示装置を除く複数の２次元表示装置の各背面に、それぞれ少なくとも一つ配置したマスク装置と、
前記焦点可変手段の焦点位置の変化に同期して前記複数の２次元表示装置の表示像のうち該当する表示像を選択するシャッター装置とを具備することを特徴とする立体表示装置。Focus changing means for changing the imaging position of the display image;
A plurality of transmission type two-dimensional display devices for displaying a two-dimensional image obtained by depth sampling a three-dimensional stereoscopic image;
A pair is formed with each of a plurality of two-dimensional display devices arranged on the same optical axis behind the variable focus unit, except for a two-dimensional display device that displays a rearmost two-dimensional image among the plurality of two-dimensional display devices. None, a plurality of reflecting devices that reflect an image projected from the two-dimensional display device forming the set to the front surface, and transmit the image on the rear surface as it is,
A mask device disposed on each of the rear surfaces of the plurality of two-dimensional display devices except for the two-dimensional display device displaying the foreground two-dimensional image among the plurality of two-dimensional display devices;
A stereoscopic display device comprising: a shutter device that selects a corresponding display image from the display images of the plurality of two-dimensional display devices in synchronization with a change in the focal position of the focus variable unit .
該焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面からの光は透過する手段を有する反射装置を、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する透過形の２次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数組配置し、
最背面の２次元像を表示する前記反射装置と２次元表示装置の組を除く、前記反射装置と２次元表示装置の組の各背面に各々マスク装置を配置したことを特徴とする立体表示装置。 A focus changing means for changing an image forming position of the display image,
A reflecting device having means for reflecting light from a light source from the front or side in the direction of an observer and transmitting light from the back on the same optical axis as the focal point varying means is used to form a three-dimensional stereoscopic image. A plurality of sets are arranged and arranged on the rear surface of a transmission type two-dimensional display device that displays a depth-sampled two-dimensional image,
Except said set of reflector and two-dimensional display device displays a 2-dimensional image of the rearmost surface, the reflector and the steric it wherein each is arranged to mask device to the back of the set of two-dimensional display device Display device.
該焦点可変手段と同一光軸上に、前方や側方からの光源の光を観察者の方向へ反射させ、かつ、背面からの光は任意の画素を透過または遮断する手段を有するマスク装置を、３次元立体像を奥行き標本化した２次元像を表示する透過形の２次元表示装置の背面に配置して組にしたものを複数組配置したことを特徴とする立体表示装置。 A focus changing means for changing an image forming position of the display image,
On the same optical axis as the focus variable means, a mask device having means for reflecting light from a light source from the front or side in the direction of the observer, and transmitting or blocking any pixel with light from the back. , 3-dimensional image steric display you characterized in that a material obtained by a set placed on the back of the two-dimensional display device of transmission type which displays a two-dimensional image obtained by the depth sampled plurality of sets arranged.
検出した移動量に応じて前記マスク装置におけるマスクの表示を平行移動させる機能とを有することを特徴とする請求項１６に記載の立体表示装置。 Means for detecting movement of the observer;
17. The three-dimensional display device according to claim 16 , further comprising: a function of translating a display of a mask in the mask device in accordance with the detected movement amount .
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