JP3605572B2 - 三次元映像表示装置及び点状光出射部材及び点状光透過部材 - Google Patents
三次元映像表示装置及び点状光出射部材及び点状光透過部材 Download PDFInfo
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、いわゆる光線再生方式を用いた三次元映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、特殊な眼鏡を必要とせずに立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。
【0003】
一方、近年においては、見る位置を自由に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8(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。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し、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8(b)に示すように、例えば、ピンホール52a1 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52a3 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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような光線再生方式の三次元映像表示装置では、再生される光線数が多いほど良質の画像を得ることができる。一方、再生される光線数を多くするためには、各ピンホール52aに対応する画素領域をより多くの画素によって構成することが必要になるが、液晶表示パネル53の画素数を増やすことには限界がある。
【0005】
この発明は、上記の事情に鑑み、再生される光線数を実質的に多くすることによって良質の画像を得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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の三次元映像表示装置は、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して、赤色光源装置、緑色光源装置、及び青色光源装置が設けられ、前記光源装置の光出射側に赤色用映像表示パネル、緑色用映像表示パネル、及び青色用映像表示パネルが各々配置され、前記光源装置の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して、赤色表示パネル駆動手段、緑色表示パネル駆動手段、及び青色表示パネル駆動手段が設けられ、前記赤色用映像表示パネルを経た光線群と前記緑色用映像表示パネルを経た光線群と前記青色用映像表示パネルを経た光線群とを合成して出射する光線合成手段が設けられて成ることを特徴とする。
【0007】
また、この発明の三次元映像表示装置は、赤色用映像表示パネル、緑色用映像表示パネル、及び青色用映像表示パネルが各々配置され、各映像表示パネルからの映像光が入射される点状の光透過部を所定間隔で平面状に有して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が各映像表示パネルの映像光出射側に各々配置され、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して、赤色表示パネル駆動手段、緑色表示パネル駆動手段、及び青色表示パネル駆動手段が設けられ、前記赤色用映像表示パネルからの光線群と、前記緑色用映像表示パネルからの光線群と、前記青色用映像表示パネルからの光線群とを合成して出射する光線合成手段が設けられて成ることを特徴とする。
【0008】
これらの構成であれば、対象物の或る箇所を表現することとなる光透過量のうちの赤色光成分が赤色用映像表示パネルによって設定され、緑色光成分が緑色用映像表示パネルによって設定され、青色光成分が青色用映像表示パネルによって設定されることになる。そして、これら各色の光線群が光線合成手段により合成されて観察者へと導かれる。これにより、単一の基板上に赤色用画素と緑色用画素と青色用画素とを設けたカラー映像表示パネルを一枚だけ用いる場合に比べ、高精細の映像を再現することができる。
【0009】
上記構成においては、赤色、緑色、及び青色の互いの対応する光出射部の位置同士又は光透過部の位置同士が映像合成状態で互いに重なるように設定されているのがよい。また、前記光線合成手段としてはダイクロイックミラーを用いることができる。
【0010】
また、この発明の三次元映像表示装置は、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複数の白色光源装置と、各白色光源装置の光出射側に各々配置されたカラー映像表示パネルと、各白色光源装置の各光出射部に対応する各カラー映像表示パネルの各画素領域に表示するカラー表示映像を設定する表示パネル駆動手段と、各カラー映像表示パネルを経た光線群を合成して出射する光線合成手段とを備えて成り、前記光線合成手段による合成状態での各白色光源装置における光出射部の位置関係にずれを持たせたことを特徴とする。
【0011】
また、この発明の三次元映像表示装置は、映像を表示する複数枚のカラー映像表示パネルと、カラー映像表示パネルからの映像光が入射される点状の光透過部を所定間隔で平面状に有し物体からの散乱光に相当する光線群を与えるべく各カラー映像表示パネルの前方位置に設けられた点状光透過部形成パネルと、各光透過部に対応する前記カラー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、各カラー映像表示パネルを経た光線群を合成して出射する光線合成手段とを備えて成り、前記光線合成手段による合成状態での各点状光透過部形成パネルにおける光透過部の位置関係にずれを持たせたことを特徴とする。
【0012】
これらの構成であれば、複数枚のカラー映像表示パネルで設定された光線群が光線合成手段にて合成されるので、実質的解像度が向上し(物体を再生する光線数が多くなり)、良質の画像が得られることになる。
【0013】
上記構成においては、各カラー映像表示パネルに表示されるカラー表示映像を同じとしてもよいが、各カラー映像表示パネルに表示されるカラー表示映像を前記光出射部の位置関係のずれに対応して異ならせることとするのがよい。また、前記光線合成手段としてはハーフミラーを用いることができる。
【0014】
この発明の点状光出射部材(以下、この項において、第1の点状光出射部材という)は、点状光出射部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光出射部によって物体からの散乱光に相当する光線群を、格子状のブラック部を有する映像表示パネルの画素に与える点状光出射部材において、前記点状光出射部が四角形状を成すと共に、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍に設定されたことを特徴とする。
【0015】
また、この発明の点状光透過部材(以下、この項において、第1の点状光出射部材という)は、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群を、格子状のブラック部を有する映像表示パネルの画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が四角形状を成すと共に、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍に設定されたことを特徴とする。
【0016】
これらの構成であれば、観察者の頭部が移動しても見える画素の総面積は殆ど変化しないので、モアレを軽減することが可能となる。なお、第1の点状光出射部材又は第1の点状光透過部材は、格子状のブラック部を有する映像表示パネルからの光線を合成する光線合成系を有する三次元映像表示装置に用いることができ、また、このような光線合成系を有しなくても格子状のブラック部を有する映像表示パネルを用いる三次元映像表示装置に用いることができる。
【0017】
この発明の点状光出射部材(以下、この項において、第2の点状光出射部材という)は、点状光出射部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光出射部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素に与える点状光出射部材において、前記点状光出射部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさに設定されたことを特徴とする。
【0018】
この発明の点状光透過部材(以下、この項において、第2の点状光透過部材という)は、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさに設定されたことを特徴とする。
【0019】
これらの構成であれば、観察者の頭部が移動しても見える画素の赤色と緑色と青色の割合は殆ど変化しないことになり、白色表示を良好に確保することが可能となる。なお、第2の点状光出射部材又は第2の点状光透過部材はカラー映像表示パネルからの光線を合成する光線合成系を有する三次元映像表示装置に用いることができ、また、このような光線合成系を有しなくてもカラー映像表示パネルを用いる三次元映像表示装置に用いることができる。
【0020】
また、この発明の点状光出射部材(以下、この項において、第3の点状光出射部材という)は、点状光出射部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光出射部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素に与える点状光出射部材において、前記画素領域の横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされ、前記点状光出射部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素のうちの1色若しくは2色だけを含む大きさ又は1色若しくは2色を余計に含む大きさに設定されていることを特徴とする。
【0021】
また、この発明の点状光透過部材(以下、この項において、第3の点状光透過部材という)は、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記画素領域の横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされ、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素のうちの1色若しくは2色だけを含む大きさ又は1色若しくは2色を余計に含む大きさに設定されたことを特徴とする。
【0022】
これらの構成においては、横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされるので、隣り合う3つの画素領域の互いに対応する3つの画素は、赤用画素と緑用画素と青用画素となる。すなわち、隣り合う3つの画素領域の互いに対応する3つの画素にて白表示が確保され、観察者に見える画素の赤色と緑色と青色の割合は殆ど変化しないことになり、白色表示を良好に確保することができる。第3の点状光出射部材又は第3の点状光透過部材はカラー映像表示パネルからの光線を合成する光線合成系を有する三次元映像表示装置に用いることができ、また、このような光線合成系を有しなくてもカラー映像表示パネルを用いる三次元映像表示装置に用いることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
以下、この発明の第1の実施形態の三次元映像表示装置を図1乃至図3に基づいて説明する。
【0024】
図1はこの実施形態の三次元映像表示装置を示した平面図である。この三次元映像表示装置は、赤色映像供給部1Rと、緑色映像供給部1Gと、青色映像供給部1Bと、光線合成手段5とを備えて成る。赤色映像供給部1Rと青色映像供給部1Bは向かい合わせに配置されており、これらの間に光線合成手段5が配置されている。緑色映像供給部1Gは、赤色映像供給部1Rと青色映像供給部1Bの間に対応した位置で光線合成手段5の光入射側(観察者Zから見て奥側)に配置されている。
【0025】
各映像供給部1R,1G,1Bは同様の構成を有している。図2(a)では赤色映像供給部1Rを示しており、その構成要素には3Rや4Rといった符号を付記しているが、これら構成要素に対応する他の色の映像供給部の構成要素を示すために、3Gや3B或いは4Gや4Bといった符号も付記している。
【0026】
赤色映像供給部1R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赤色用の液晶表示パネル3Rと、この液晶表示パネル3Rを駆動する液晶パネル駆動部4Rと、を備えて成る。
【0027】
光源装置2は、例えば白色光を出射するバックライト21と、ピンホールアレイ板22とから成る。ピンホールアレイ板22は、複数の丸形のピンホール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3Rへ光線群が与えられる。
【0028】
液晶表示パネル3Rは、赤色透過フィルムを有して構成されている。また、液晶表示パネル駆動部4Rは、液晶表示パネル3R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6〜20、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赤色光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赤色光の強度が再現される。
【0029】
緑色映像供給部1Gにおいては、その液晶表示パネル3Gは緑色透過フィルムを有し、液晶表示パネル駆動部4Gは液晶表示パネル3Gに緑画素用の画素駆動信号を与える。また、青色映像供給部1Bにおいては、その液晶表示パネル3Bは青色透過フィルムを有し、液晶表示パネル駆動部4Bは液晶表示パネル3Bに青画素用の画素駆動信号を与える。
【0030】
液晶表示パネル駆動部4R,4G,4Bが液晶表示パネル3R,3G,3Bに与える駆動信号は、例えば、コンピュータグラフィック技術を用いて作成された画像に基づいて生成される。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各液晶表示パネル3R,3G,3Bにおける各色の画素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映像表示系における視線方向に対応する光線方向上に位置する各液晶液晶表示パネル3R,3G,3Bにおける各色の画素への印加電圧を設定する。
【0031】
光線合成手段5は、第1のダイクロイックミラー5aと、第2のダイクロイックミラー5bを交差配置することで構成されている。第1のダイクロイックミラー5aは、赤色映像供給部1Rからの映像光(光線群)を90°光路変更して観察者Zの方向へと導くと共に、緑色映像供給部1Gからの映像光(光線群)を透過して観察者Zの方向へと導く。また、第2のダイクロイックミラー5bは、青色映像供給部1Bからの映像光(光線群)を90°光路変更して観察者Zの方向へと導くと共に、緑色映像供給部1Gからの映像光(光線群)を透過して観察者Zの方向へと導く。すなわち、各映像供給部1R,1G,1Bからの各映像光(各光線群)が合成されて観察者Zへと導かれる。ここで、この実施形態では、各映像供給部1R,1G,1Bにおけるピンホール22aの位置関係は、図2(b)に示しているように、合成状態において互いに一致するようにしている。
【0032】
上記の構成であれば、対象物の或る箇所を表現することとなる光透過量のうちの赤色光成分が赤色映像供給部1Rによって設定され、緑色光成分が緑色映像供給部1Gによって設定され、青色光成分が青色映像供給部1Bによって設定されることになる。そして、これら各色の光線群が光線合成手段5により合成されて観察者Zへと導かれる。これにより、単一の基板上に赤色用画素と緑色用画素と青色用画素とを設けたカラー映像表示パネルを一枚だけ用いる場合に比べ、高精細の映像を再現することができる。また、光線合成手段5としてダイクロイックミラー5a,5bを用いたので、光の損失を抑えて明るい三次元映像を得ることができる。
【0033】
ところで、上記の例ではピンホール22aを丸形としたが、液晶表示パネル3R,3G,3Bは格子状のブラック部を持つため、図3(a)(b)に示すように、四角形のピンホール22a′を採用すると共に、その幅及び高さが画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍とするのがよい。図3に示す例では、一つの画素領域3aを6画素×3画素で構成しており、ピンホール22a′の横幅は画素水平ピッチの3倍とし、高さは画素垂直ピッチの1倍としている。光線再生方式の三次元映像表示装置では、観察者の頭部が移動すると、ピンホールに対して見える画素の位置がシフトしていくことになるが、図3(b)に示すように、ピンホール22a′を用いれば、シフトが生じても見える画素の総面積は殆ど変化しないことになる。すなわち、観察者の頭部の移動によって見える画素の総面積が周期的に変化すると観察者の目に入る光の強さが周期的に変化して観察者はモアレを見ることとなるが、シフトが生じても見える画素の総面積は殆ど変化しないので、モアレを軽減することが可能となる。
【0034】
なお、映像供給部1R,1G,1Bは、そのバックライト21において各色光を出射することとし、各液晶表示パネルには色透過フィルムを備えない構成とすることもできる。また、バックライト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、ダイクロイックミラーを用いて赤色光と緑色光と青色光とに分離し、各色光をミラーなどを用いて各色用の映像供給部に導くようにしてもよい。また、ピンホールアレイ板22を不要とする構成も採用し得る。例えば、単一色発光ダイオード等をアレイ状に配置した発光手段を3つ(赤色光用、緑色光用、青色光用)用いたり、赤色光用、緑色光用、青色光用として3台のCRT(陰極線管)を用いることもできる。これら発光ダイオードやCRTを用いる場合においても、発光箇所を四角形とし、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍とすることができる。また、液晶シャッタを用いてピンホールアレイ板を構成することもできる。
【0035】
(実施形態2)
以下、この発明の第2実施形態の三次元映像表示装置を図4乃至図7に基づいて説明していく。
【0036】
図4はこの実施形態の三次元映像表示装置を示した側面図である。この三次元映像表示装置は、3つのカラー映像供給部1X,1Y,1Zと、光線合成手段15とを備えて成る。
【0037】
図5(a)はカラー映像供給部1X(1Y,1Z)の構成を示している。このカラー映像供給部1Xは、光源装置12と、この光源装置12の光出射側に設けられた透過型のカラー液晶表示パネル13と、このカラー液晶表示パネル13を駆動する液晶パネル駆動部14と、を備えて成る。
【0038】
光源装置12は、白色光を出射するバックライト23と、ピンホールアレイ板24とから成る。ピンホールアレイ板24は、複数の丸形のピンホール24aが所定間隔で形成されたものであり、各ピンホール24aからカラー液晶表示パネル13へ光線群が与えられる。
【0039】
カラー液晶表示パネル13は、単一の基板上に赤色用画素と緑色用画素と青色用画素とを設けて成るものである。液晶表示パネル駆動部14は、カラー液晶表示パネル13に画素駆動信号を与え、各ピンホール24aに対応した複数の画素から成る画素領域(例えば、横6〜20、縦3〜20個の画素により構成される)13aを形成させる。画素領域13aの各画素は、対応するピンホール24a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。
【0040】
各液晶表示パネル駆動部14が各カラー液晶表示パネル13に与える駆動信号は、例えば、コンピュータグラフィック技術を用いて作成された画像に基づいて生成される。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各カラー液晶示パネル13における各色の画素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映像表示系における視線方向に対応する光線方向上に位置する各カラー液晶液晶表示パネル13における各色の画素への印加電圧を設定する。3つのカラー映像供給部1X,1Y,1Zにおいて各カラー液晶表示パネル13に表示させる映像は互いに異なる。後述するように、映像合成状態において互いのピンホールの配置がずれるように設定しているため、各カラー液晶表示パネル13における各画素領域13aの各画素は、互いにずれている対応ピンホール24a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している。
【0041】
光線合成手段15は、第1のハーフミラー15aと、第2のハーフミラー15bとにより構成されている。第1のハーフミラー15aは、カラー映像供給部1Xからの映像光(光線群)を透過して観察者Zの方向へと導くと共に、カラー映像供給部1Yからの映像光(光線群)を90°光路変更して観察者Zの方向へと導く。また、第2のハーフミラー15bは、第1のハーフミラー15aを経たカラー映像供給部1X,1Yからの映像光(光線群)を透過して観察者Zの方向へと導くと共に、カラー映像供給部1Zからの映像光(光線群)を90°光路変更して観察者Zの方向へと導く。すなわち、各カラー映像供給部1X,1Y,1Zからの各映像光(各光線群)が合成されて観察者Zへと導かれる。各カラー映像供給部1X,1Y,1Zにおけるピンホール24aの位置関係は、図6に示しているように、上記合成状態において各ピンホール24aが互いに重ならないように水平方向にずらしてある。
【0042】
このように、複数のカラー映像供給部を備え、これらカラー映像を合成する構成とし、この合成状態において各ピンホール24aが互いに重ならないように設定したことで、実質的解像度が向上し(物体を再生する光線数が多くなり)、良質の画像が得られることになる。その具体的説明を図5(b)に基づいて行うこととするが、図が複雑になるのを回避するため、図5(b)では二つのカラー映像供給部1X,1Yのみを描いている。カラー映像供給部1Xにおいては、実線で示しているように、ピンホール24a11からの所定の光線を受けることとなる画素領域の画素a11には対象物Aの箇所A11を表現した光透過量を設定でき、ピンホール24a12からの所定の光線を受けることになる画素領域の画素a12には対象物Aの箇所A12を表現した光透過量を設定でき、ピンホール24a13からの所定の光線を受けることになる画素領域の画素a13には対象物Aの箇所A13を表現した光透過量を設定できることになる。一方、カラー映像供給部1Yにおいては、点線で示しているように、ピンホール24a21からの所定の光線を受けることとなる画素領域の画素a21には対象物Aの箇所A21を表現した光透過量を設定でき、ピンホール24a22からの所定の光線を受けることになる画素領域の画素a22には対象物Aの箇所A22を表現した光透過量を設定できる。すなわち、カラー映像供給部が一つだけである場合に比べ、再生される光線数を多く得ることができる。
【0043】
なお、3つのカラー映像供給部1X,1Y,1Zにおいて各カラー液晶表示パネル13に表示させる映像は、ピンホール24aのずれ量に対応して互いに異なるのが望ましいが、映像合成状態における各ピンホール24aのずれ量は少ないので、表示映像が全く同じであるとしても(勿論、各表示映像においては、合成を考慮して上下を引っ繰り返す等の処理は行う)、一応の効果は得られる。この場合は、コンピュータグラフィックによる生成映像が一つで良いから、映像作成の負担を軽減できる。また、各ピンホール24aのずれを横方向に設定したが、いわゆるトライアング配置的にずらすようにしてもよいものである。
【0044】
ところで、ピンホールアレイ板は、図7(a)(b)に示すように、カラー液晶表示パネル13の3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさのピンホール24a′を有するのがよい。この図7(a)(b)に示す例では、一つの画素領域13aを6画素×3画素で構成しており、ピンホール24a′はR用画素とG用画素とB用画素を各々一つずつ含む大きさとしている。光線再生方式の三次元映像表示装置では、観察者の頭部が移動すると、ピンホールに対して見える画素の位置がシフトしていくことになるが、図7(b)に示すように、ピンホール24a′を用いれば、シフトが生じても見える画素の赤色と緑色と青色の割合は殆ど変化しないことになり、白色表示を良好に確保することができる。特に、画素領域の中心とピンホールの中心とを結ぶ線をカラー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させて観察者へ効率良く光線が集まるようにする場合においては、図7(a)(b)に示す構成、或いは後述する図7(c)の構成とするのがよい。また、丸形のピンホールとするよもり、図のごとく四角形のピンホール24a′とするのが望ましい。なお、R用画素とG用画素とB用画素を各々一つずつ含む大きさとすることに限るものではなく、R用画素とG用画素とB用画素を同じ割合で含むものであればよい。
【0045】
また、画素領域13aの横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数を3の倍数以外の数とし、ピンホールがカラー映像表示パネル13の3原色画素のうちの1色若しくは2色だけを含む大きさ又は1色若しくは2色を余計に含む大きさに設定することとしてもよい。図7(c)に示す例では、画素領域13aの横方向の画素数を7とし、カラー液晶表示パネル13の3原色画素のうちの1色だけを含む大きさのピンホール24a″を採用している。かかる構成は、隣り合う3つの画素領域の互いに対応する(例えば、真ん中同士)3つの画素にて白表示を確保する形態となる。かかる構成も、見える画素の赤色と緑色と青色の割合は殆ど変化しないことになり、白色表示を良好に確保することができる。
【0046】
なお、以上述べた例では、点光源の前方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の装置に対しても、合成系を有する三次元映像表示装置とすることができる。
【0047】
すなわち、赤色用映像表示パネル、緑色用映像表示パネル、及び青色用映像表示パネルが各々配置され、各映像表示パネルからの映像光が入射される光透過部を所定間隔で平面状に有して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が各映像表示パネルの映像光出射側に各々配置され、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して、赤色表示パネル駆動手段、緑色表示パネル駆動手段、及び青色表示パネル駆動手段が設けられ、前記赤色用映像表示パネルからの光線群と、前記緑色用映像表示パネルからの光線群と、前記青色用映像表示パネルからの光線群とを合成して出射する光線合成手段が設けられていてもよい。かかる構成には、図1に示した形態を利用できる。この場合、赤色、緑色、及び青色の互いの対応する光透過部の位置同士が映像合成状態で互いに重なるように設定するのがよい。
【0048】
また、映像を表示する複数枚のカラー映像表示パネルと、カラー映像表示パネルからの映像光が入射される光透過部を所定間隔で平面状に有し物体からの散乱光に相当する光線群を与えるべく各カラー映像表示パネルの前方位置に設けられた点状光透過部形成パネルと、各光透過部に対応する前記カラー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、各カラー映像表示パネルを経た光線群を合成して出射する光線合成手段とを備えて成り、前記光線合成手段による合成状態での各点状光透過部形成パネルにおける光透過部の位置関係にずれを持たせるようにしてもよい。この場合、各カラー映像表示パネルに表示されるカラー表示映像が同じでもよいし、光透過部の位置関係のずれに対応して異なるようにしてもよい。かかる構成には、図4に示した形態を利用することができる。
【0049】
また、点状光透過部材としては、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群を、格子状のブラック部を有する映像表示パネルの画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が四角形状を成すと共に、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍に設定されるのがよい。かかる構成は図3に示した構成に対応する。また、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさに設定されていてもよい。かかる構成は図7(a)(b)に示した構成に対応する。また、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記画素領域の横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされ、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素のうちの1色若しくは2色だけを含む大きさ又は1色若しくは2色を余計に含む大きさに設定されていてもよい。かかる構成は、図7(c)に示した構成に対応する。
【0050】
また、このように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(LED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。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、再生される光線数が実質的に多くなり、良質の三次元画像を生成できる。また、モアレを軽減したり、白表示を良好に保つことができる等の効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の三次元映像表示装置を示した断面図である。
【図2】同図(a)は図1の赤色映像供給部の構成を示した図であり、同図(b)は光線合成状態を示した説明図である。
【図3】格子状のブラック部を有する映像表示パネルに用いて好適なピンホールアレイ板を示した図であって、同図(a)は斜視図、同図(b)は正面図である。
【図4】第2の実施形態の三次元映像表示装置を示した断面図である。
【図5】同図(a)は映像供給部の構成を示した図であり、同図(b)は光線合成状態の作用説明図である。
【図6】図4の三次元映像表示装置の映像合成状態におけるピンホール相互の位置関係等を示した斜視図である。
【図7】カラー映像表示パネルを用いる構成において好適なピンホールアレイ板を示した図であって、同図(a)はピンホールアレイ板におけるピンホールと画素との関係を示した斜視図、同図(b)は同正面図であり、同図(c)はピンホールアレイ板の他の例を示した正面図である。
【図8】同図(a)は従来の三次元映像表示装置を示した図であって、同図(b)は作用説明図である。
【符号の説明】
1R 赤色映像供給部
1G 緑色映像供給部
1B 青色映像供給部
1X カラー映像供給部
1Y カラー映像供給部
1Z カラー映像供給部
2 光源装置
12 光源装置
21 バックライト
22 ピンホールアレイ板
22aピンホール
23 バックライト
24 ピンホールアレイ板
24aピンホール
3 液晶表示パネル
3a 画素領域
13 液晶表示パネル
13a画素領域
4 液晶パネル駆動部
14 液晶パネル駆動部
5 光線合成手段
15 光線合成手段
【産業上の利用分野】
この発明は、いわゆる光線再生方式を用いた三次元映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、特殊な眼鏡を必要とせずに立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。
【0003】
一方、近年においては、見る位置を自由に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8(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。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し、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8(b)に示すように、例えば、ピンホール52a1 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52a3 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。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような光線再生方式の三次元映像表示装置では、再生される光線数が多いほど良質の画像を得ることができる。一方、再生される光線数を多くするためには、各ピンホール52aに対応する画素領域をより多くの画素によって構成することが必要になるが、液晶表示パネル53の画素数を増やすことには限界がある。
【0005】
この発明は、上記の事情に鑑み、再生される光線数を実質的に多くすることによって良質の画像を得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。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の三次元映像表示装置は、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して、赤色光源装置、緑色光源装置、及び青色光源装置が設けられ、前記光源装置の光出射側に赤色用映像表示パネル、緑色用映像表示パネル、及び青色用映像表示パネルが各々配置され、前記光源装置の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して、赤色表示パネル駆動手段、緑色表示パネル駆動手段、及び青色表示パネル駆動手段が設けられ、前記赤色用映像表示パネルを経た光線群と前記緑色用映像表示パネルを経た光線群と前記青色用映像表示パネルを経た光線群とを合成して出射する光線合成手段が設けられて成ることを特徴とする。
【0007】
また、この発明の三次元映像表示装置は、赤色用映像表示パネル、緑色用映像表示パネル、及び青色用映像表示パネルが各々配置され、各映像表示パネルからの映像光が入射される点状の光透過部を所定間隔で平面状に有して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が各映像表示パネルの映像光出射側に各々配置され、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して、赤色表示パネル駆動手段、緑色表示パネル駆動手段、及び青色表示パネル駆動手段が設けられ、前記赤色用映像表示パネルからの光線群と、前記緑色用映像表示パネルからの光線群と、前記青色用映像表示パネルからの光線群とを合成して出射する光線合成手段が設けられて成ることを特徴とする。
【0008】
これらの構成であれば、対象物の或る箇所を表現することとなる光透過量のうちの赤色光成分が赤色用映像表示パネルによって設定され、緑色光成分が緑色用映像表示パネルによって設定され、青色光成分が青色用映像表示パネルによって設定されることになる。そして、これら各色の光線群が光線合成手段により合成されて観察者へと導かれる。これにより、単一の基板上に赤色用画素と緑色用画素と青色用画素とを設けたカラー映像表示パネルを一枚だけ用いる場合に比べ、高精細の映像を再現することができる。
【0009】
上記構成においては、赤色、緑色、及び青色の互いの対応する光出射部の位置同士又は光透過部の位置同士が映像合成状態で互いに重なるように設定されているのがよい。また、前記光線合成手段としてはダイクロイックミラーを用いることができる。
【0010】
また、この発明の三次元映像表示装置は、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複数の白色光源装置と、各白色光源装置の光出射側に各々配置されたカラー映像表示パネルと、各白色光源装置の各光出射部に対応する各カラー映像表示パネルの各画素領域に表示するカラー表示映像を設定する表示パネル駆動手段と、各カラー映像表示パネルを経た光線群を合成して出射する光線合成手段とを備えて成り、前記光線合成手段による合成状態での各白色光源装置における光出射部の位置関係にずれを持たせたことを特徴とする。
【0011】
また、この発明の三次元映像表示装置は、映像を表示する複数枚のカラー映像表示パネルと、カラー映像表示パネルからの映像光が入射される点状の光透過部を所定間隔で平面状に有し物体からの散乱光に相当する光線群を与えるべく各カラー映像表示パネルの前方位置に設けられた点状光透過部形成パネルと、各光透過部に対応する前記カラー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、各カラー映像表示パネルを経た光線群を合成して出射する光線合成手段とを備えて成り、前記光線合成手段による合成状態での各点状光透過部形成パネルにおける光透過部の位置関係にずれを持たせたことを特徴とする。
【0012】
これらの構成であれば、複数枚のカラー映像表示パネルで設定された光線群が光線合成手段にて合成されるので、実質的解像度が向上し(物体を再生する光線数が多くなり)、良質の画像が得られることになる。
【0013】
上記構成においては、各カラー映像表示パネルに表示されるカラー表示映像を同じとしてもよいが、各カラー映像表示パネルに表示されるカラー表示映像を前記光出射部の位置関係のずれに対応して異ならせることとするのがよい。また、前記光線合成手段としてはハーフミラーを用いることができる。
【0014】
この発明の点状光出射部材(以下、この項において、第1の点状光出射部材という)は、点状光出射部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光出射部によって物体からの散乱光に相当する光線群を、格子状のブラック部を有する映像表示パネルの画素に与える点状光出射部材において、前記点状光出射部が四角形状を成すと共に、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍に設定されたことを特徴とする。
【0015】
また、この発明の点状光透過部材(以下、この項において、第1の点状光出射部材という)は、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群を、格子状のブラック部を有する映像表示パネルの画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が四角形状を成すと共に、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍に設定されたことを特徴とする。
【0016】
これらの構成であれば、観察者の頭部が移動しても見える画素の総面積は殆ど変化しないので、モアレを軽減することが可能となる。なお、第1の点状光出射部材又は第1の点状光透過部材は、格子状のブラック部を有する映像表示パネルからの光線を合成する光線合成系を有する三次元映像表示装置に用いることができ、また、このような光線合成系を有しなくても格子状のブラック部を有する映像表示パネルを用いる三次元映像表示装置に用いることができる。
【0017】
この発明の点状光出射部材(以下、この項において、第2の点状光出射部材という)は、点状光出射部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光出射部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素に与える点状光出射部材において、前記点状光出射部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさに設定されたことを特徴とする。
【0018】
この発明の点状光透過部材(以下、この項において、第2の点状光透過部材という)は、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさに設定されたことを特徴とする。
【0019】
これらの構成であれば、観察者の頭部が移動しても見える画素の赤色と緑色と青色の割合は殆ど変化しないことになり、白色表示を良好に確保することが可能となる。なお、第2の点状光出射部材又は第2の点状光透過部材はカラー映像表示パネルからの光線を合成する光線合成系を有する三次元映像表示装置に用いることができ、また、このような光線合成系を有しなくてもカラー映像表示パネルを用いる三次元映像表示装置に用いることができる。
【0020】
また、この発明の点状光出射部材(以下、この項において、第3の点状光出射部材という)は、点状光出射部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光出射部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素に与える点状光出射部材において、前記画素領域の横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされ、前記点状光出射部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素のうちの1色若しくは2色だけを含む大きさ又は1色若しくは2色を余計に含む大きさに設定されていることを特徴とする。
【0021】
また、この発明の点状光透過部材(以下、この項において、第3の点状光透過部材という)は、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記画素領域の横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされ、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素のうちの1色若しくは2色だけを含む大きさ又は1色若しくは2色を余計に含む大きさに設定されたことを特徴とする。
【0022】
これらの構成においては、横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされるので、隣り合う3つの画素領域の互いに対応する3つの画素は、赤用画素と緑用画素と青用画素となる。すなわち、隣り合う3つの画素領域の互いに対応する3つの画素にて白表示が確保され、観察者に見える画素の赤色と緑色と青色の割合は殆ど変化しないことになり、白色表示を良好に確保することができる。第3の点状光出射部材又は第3の点状光透過部材はカラー映像表示パネルからの光線を合成する光線合成系を有する三次元映像表示装置に用いることができ、また、このような光線合成系を有しなくてもカラー映像表示パネルを用いる三次元映像表示装置に用いることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
以下、この発明の第1の実施形態の三次元映像表示装置を図1乃至図3に基づいて説明する。
【0024】
図1はこの実施形態の三次元映像表示装置を示した平面図である。この三次元映像表示装置は、赤色映像供給部1Rと、緑色映像供給部1Gと、青色映像供給部1Bと、光線合成手段5とを備えて成る。赤色映像供給部1Rと青色映像供給部1Bは向かい合わせに配置されており、これらの間に光線合成手段5が配置されている。緑色映像供給部1Gは、赤色映像供給部1Rと青色映像供給部1Bの間に対応した位置で光線合成手段5の光入射側(観察者Zから見て奥側)に配置されている。
【0025】
各映像供給部1R,1G,1Bは同様の構成を有している。図2(a)では赤色映像供給部1Rを示しており、その構成要素には3Rや4Rといった符号を付記しているが、これら構成要素に対応する他の色の映像供給部の構成要素を示すために、3Gや3B或いは4Gや4Bといった符号も付記している。
【0026】
赤色映像供給部1R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赤色用の液晶表示パネル3Rと、この液晶表示パネル3Rを駆動する液晶パネル駆動部4Rと、を備えて成る。
【0027】
光源装置2は、例えば白色光を出射するバックライト21と、ピンホールアレイ板22とから成る。ピンホールアレイ板22は、複数の丸形のピンホール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3Rへ光線群が与えられる。
【0028】
液晶表示パネル3Rは、赤色透過フィルムを有して構成されている。また、液晶表示パネル駆動部4Rは、液晶表示パネル3R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6〜20、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赤色光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赤色光の強度が再現される。
【0029】
緑色映像供給部1Gにおいては、その液晶表示パネル3Gは緑色透過フィルムを有し、液晶表示パネル駆動部4Gは液晶表示パネル3Gに緑画素用の画素駆動信号を与える。また、青色映像供給部1Bにおいては、その液晶表示パネル3Bは青色透過フィルムを有し、液晶表示パネル駆動部4Bは液晶表示パネル3Bに青画素用の画素駆動信号を与える。
【0030】
液晶表示パネル駆動部4R,4G,4Bが液晶表示パネル3R,3G,3Bに与える駆動信号は、例えば、コンピュータグラフィック技術を用いて作成された画像に基づいて生成される。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各液晶表示パネル3R,3G,3Bにおける各色の画素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映像表示系における視線方向に対応する光線方向上に位置する各液晶液晶表示パネル3R,3G,3Bにおける各色の画素への印加電圧を設定する。
【0031】
光線合成手段5は、第1のダイクロイックミラー5aと、第2のダイクロイックミラー5bを交差配置することで構成されている。第1のダイクロイックミラー5aは、赤色映像供給部1Rからの映像光(光線群)を90°光路変更して観察者Zの方向へと導くと共に、緑色映像供給部1Gからの映像光(光線群)を透過して観察者Zの方向へと導く。また、第2のダイクロイックミラー5bは、青色映像供給部1Bからの映像光(光線群)を90°光路変更して観察者Zの方向へと導くと共に、緑色映像供給部1Gからの映像光(光線群)を透過して観察者Zの方向へと導く。すなわち、各映像供給部1R,1G,1Bからの各映像光(各光線群)が合成されて観察者Zへと導かれる。ここで、この実施形態では、各映像供給部1R,1G,1Bにおけるピンホール22aの位置関係は、図2(b)に示しているように、合成状態において互いに一致するようにしている。
【0032】
上記の構成であれば、対象物の或る箇所を表現することとなる光透過量のうちの赤色光成分が赤色映像供給部1Rによって設定され、緑色光成分が緑色映像供給部1Gによって設定され、青色光成分が青色映像供給部1Bによって設定されることになる。そして、これら各色の光線群が光線合成手段5により合成されて観察者Zへと導かれる。これにより、単一の基板上に赤色用画素と緑色用画素と青色用画素とを設けたカラー映像表示パネルを一枚だけ用いる場合に比べ、高精細の映像を再現することができる。また、光線合成手段5としてダイクロイックミラー5a,5bを用いたので、光の損失を抑えて明るい三次元映像を得ることができる。
【0033】
ところで、上記の例ではピンホール22aを丸形としたが、液晶表示パネル3R,3G,3Bは格子状のブラック部を持つため、図3(a)(b)に示すように、四角形のピンホール22a′を採用すると共に、その幅及び高さが画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍とするのがよい。図3に示す例では、一つの画素領域3aを6画素×3画素で構成しており、ピンホール22a′の横幅は画素水平ピッチの3倍とし、高さは画素垂直ピッチの1倍としている。光線再生方式の三次元映像表示装置では、観察者の頭部が移動すると、ピンホールに対して見える画素の位置がシフトしていくことになるが、図3(b)に示すように、ピンホール22a′を用いれば、シフトが生じても見える画素の総面積は殆ど変化しないことになる。すなわち、観察者の頭部の移動によって見える画素の総面積が周期的に変化すると観察者の目に入る光の強さが周期的に変化して観察者はモアレを見ることとなるが、シフトが生じても見える画素の総面積は殆ど変化しないので、モアレを軽減することが可能となる。
【0034】
なお、映像供給部1R,1G,1Bは、そのバックライト21において各色光を出射することとし、各液晶表示パネルには色透過フィルムを備えない構成とすることもできる。また、バックライト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、ダイクロイックミラーを用いて赤色光と緑色光と青色光とに分離し、各色光をミラーなどを用いて各色用の映像供給部に導くようにしてもよい。また、ピンホールアレイ板22を不要とする構成も採用し得る。例えば、単一色発光ダイオード等をアレイ状に配置した発光手段を3つ(赤色光用、緑色光用、青色光用)用いたり、赤色光用、緑色光用、青色光用として3台のCRT(陰極線管)を用いることもできる。これら発光ダイオードやCRTを用いる場合においても、発光箇所を四角形とし、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍とすることができる。また、液晶シャッタを用いてピンホールアレイ板を構成することもできる。
【0035】
(実施形態2)
以下、この発明の第2実施形態の三次元映像表示装置を図4乃至図7に基づいて説明していく。
【0036】
図4はこの実施形態の三次元映像表示装置を示した側面図である。この三次元映像表示装置は、3つのカラー映像供給部1X,1Y,1Zと、光線合成手段15とを備えて成る。
【0037】
図5(a)はカラー映像供給部1X(1Y,1Z)の構成を示している。このカラー映像供給部1Xは、光源装置12と、この光源装置12の光出射側に設けられた透過型のカラー液晶表示パネル13と、このカラー液晶表示パネル13を駆動する液晶パネル駆動部14と、を備えて成る。
【0038】
光源装置12は、白色光を出射するバックライト23と、ピンホールアレイ板24とから成る。ピンホールアレイ板24は、複数の丸形のピンホール24aが所定間隔で形成されたものであり、各ピンホール24aからカラー液晶表示パネル13へ光線群が与えられる。
【0039】
カラー液晶表示パネル13は、単一の基板上に赤色用画素と緑色用画素と青色用画素とを設けて成るものである。液晶表示パネル駆動部14は、カラー液晶表示パネル13に画素駆動信号を与え、各ピンホール24aに対応した複数の画素から成る画素領域(例えば、横6〜20、縦3〜20個の画素により構成される)13aを形成させる。画素領域13aの各画素は、対応するピンホール24a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。
【0040】
各液晶表示パネル駆動部14が各カラー液晶表示パネル13に与える駆動信号は、例えば、コンピュータグラフィック技術を用いて作成された画像に基づいて生成される。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各カラー液晶示パネル13における各色の画素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映像表示系における視線方向に対応する光線方向上に位置する各カラー液晶液晶表示パネル13における各色の画素への印加電圧を設定する。3つのカラー映像供給部1X,1Y,1Zにおいて各カラー液晶表示パネル13に表示させる映像は互いに異なる。後述するように、映像合成状態において互いのピンホールの配置がずれるように設定しているため、各カラー液晶表示パネル13における各画素領域13aの各画素は、互いにずれている対応ピンホール24a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している。
【0041】
光線合成手段15は、第1のハーフミラー15aと、第2のハーフミラー15bとにより構成されている。第1のハーフミラー15aは、カラー映像供給部1Xからの映像光(光線群)を透過して観察者Zの方向へと導くと共に、カラー映像供給部1Yからの映像光(光線群)を90°光路変更して観察者Zの方向へと導く。また、第2のハーフミラー15bは、第1のハーフミラー15aを経たカラー映像供給部1X,1Yからの映像光(光線群)を透過して観察者Zの方向へと導くと共に、カラー映像供給部1Zからの映像光(光線群)を90°光路変更して観察者Zの方向へと導く。すなわち、各カラー映像供給部1X,1Y,1Zからの各映像光(各光線群)が合成されて観察者Zへと導かれる。各カラー映像供給部1X,1Y,1Zにおけるピンホール24aの位置関係は、図6に示しているように、上記合成状態において各ピンホール24aが互いに重ならないように水平方向にずらしてある。
【0042】
このように、複数のカラー映像供給部を備え、これらカラー映像を合成する構成とし、この合成状態において各ピンホール24aが互いに重ならないように設定したことで、実質的解像度が向上し(物体を再生する光線数が多くなり)、良質の画像が得られることになる。その具体的説明を図5(b)に基づいて行うこととするが、図が複雑になるのを回避するため、図5(b)では二つのカラー映像供給部1X,1Yのみを描いている。カラー映像供給部1Xにおいては、実線で示しているように、ピンホール24a11からの所定の光線を受けることとなる画素領域の画素a11には対象物Aの箇所A11を表現した光透過量を設定でき、ピンホール24a12からの所定の光線を受けることになる画素領域の画素a12には対象物Aの箇所A12を表現した光透過量を設定でき、ピンホール24a13からの所定の光線を受けることになる画素領域の画素a13には対象物Aの箇所A13を表現した光透過量を設定できることになる。一方、カラー映像供給部1Yにおいては、点線で示しているように、ピンホール24a21からの所定の光線を受けることとなる画素領域の画素a21には対象物Aの箇所A21を表現した光透過量を設定でき、ピンホール24a22からの所定の光線を受けることになる画素領域の画素a22には対象物Aの箇所A22を表現した光透過量を設定できる。すなわち、カラー映像供給部が一つだけである場合に比べ、再生される光線数を多く得ることができる。
【0043】
なお、3つのカラー映像供給部1X,1Y,1Zにおいて各カラー液晶表示パネル13に表示させる映像は、ピンホール24aのずれ量に対応して互いに異なるのが望ましいが、映像合成状態における各ピンホール24aのずれ量は少ないので、表示映像が全く同じであるとしても(勿論、各表示映像においては、合成を考慮して上下を引っ繰り返す等の処理は行う)、一応の効果は得られる。この場合は、コンピュータグラフィックによる生成映像が一つで良いから、映像作成の負担を軽減できる。また、各ピンホール24aのずれを横方向に設定したが、いわゆるトライアング配置的にずらすようにしてもよいものである。
【0044】
ところで、ピンホールアレイ板は、図7(a)(b)に示すように、カラー液晶表示パネル13の3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさのピンホール24a′を有するのがよい。この図7(a)(b)に示す例では、一つの画素領域13aを6画素×3画素で構成しており、ピンホール24a′はR用画素とG用画素とB用画素を各々一つずつ含む大きさとしている。光線再生方式の三次元映像表示装置では、観察者の頭部が移動すると、ピンホールに対して見える画素の位置がシフトしていくことになるが、図7(b)に示すように、ピンホール24a′を用いれば、シフトが生じても見える画素の赤色と緑色と青色の割合は殆ど変化しないことになり、白色表示を良好に確保することができる。特に、画素領域の中心とピンホールの中心とを結ぶ線をカラー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させて観察者へ効率良く光線が集まるようにする場合においては、図7(a)(b)に示す構成、或いは後述する図7(c)の構成とするのがよい。また、丸形のピンホールとするよもり、図のごとく四角形のピンホール24a′とするのが望ましい。なお、R用画素とG用画素とB用画素を各々一つずつ含む大きさとすることに限るものではなく、R用画素とG用画素とB用画素を同じ割合で含むものであればよい。
【0045】
また、画素領域13aの横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数を3の倍数以外の数とし、ピンホールがカラー映像表示パネル13の3原色画素のうちの1色若しくは2色だけを含む大きさ又は1色若しくは2色を余計に含む大きさに設定することとしてもよい。図7(c)に示す例では、画素領域13aの横方向の画素数を7とし、カラー液晶表示パネル13の3原色画素のうちの1色だけを含む大きさのピンホール24a″を採用している。かかる構成は、隣り合う3つの画素領域の互いに対応する(例えば、真ん中同士)3つの画素にて白表示を確保する形態となる。かかる構成も、見える画素の赤色と緑色と青色の割合は殆ど変化しないことになり、白色表示を良好に確保することができる。
【0046】
なお、以上述べた例では、点光源の前方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の装置に対しても、合成系を有する三次元映像表示装置とすることができる。
【0047】
すなわち、赤色用映像表示パネル、緑色用映像表示パネル、及び青色用映像表示パネルが各々配置され、各映像表示パネルからの映像光が入射される光透過部を所定間隔で平面状に有して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が各映像表示パネルの映像光出射側に各々配置され、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して、赤色表示パネル駆動手段、緑色表示パネル駆動手段、及び青色表示パネル駆動手段が設けられ、前記赤色用映像表示パネルからの光線群と、前記緑色用映像表示パネルからの光線群と、前記青色用映像表示パネルからの光線群とを合成して出射する光線合成手段が設けられていてもよい。かかる構成には、図1に示した形態を利用できる。この場合、赤色、緑色、及び青色の互いの対応する光透過部の位置同士が映像合成状態で互いに重なるように設定するのがよい。
【0048】
また、映像を表示する複数枚のカラー映像表示パネルと、カラー映像表示パネルからの映像光が入射される光透過部を所定間隔で平面状に有し物体からの散乱光に相当する光線群を与えるべく各カラー映像表示パネルの前方位置に設けられた点状光透過部形成パネルと、各光透過部に対応する前記カラー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、各カラー映像表示パネルを経た光線群を合成して出射する光線合成手段とを備えて成り、前記光線合成手段による合成状態での各点状光透過部形成パネルにおける光透過部の位置関係にずれを持たせるようにしてもよい。この場合、各カラー映像表示パネルに表示されるカラー表示映像が同じでもよいし、光透過部の位置関係のずれに対応して異なるようにしてもよい。かかる構成には、図4に示した形態を利用することができる。
【0049】
また、点状光透過部材としては、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群を、格子状のブラック部を有する映像表示パネルの画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が四角形状を成すと共に、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍に設定されるのがよい。かかる構成は図3に示した構成に対応する。また、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさに設定されていてもよい。かかる構成は図7(a)(b)に示した構成に対応する。また、点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記画素領域の横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされ、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素のうちの1色若しくは2色だけを含む大きさ又は1色若しくは2色を余計に含む大きさに設定されていてもよい。かかる構成は、図7(c)に示した構成に対応する。
【0050】
また、このように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(LED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。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、再生される光線数が実質的に多くなり、良質の三次元画像を生成できる。また、モアレを軽減したり、白表示を良好に保つことができる等の効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態の三次元映像表示装置を示した断面図である。
【図2】同図(a)は図1の赤色映像供給部の構成を示した図であり、同図(b)は光線合成状態を示した説明図である。
【図3】格子状のブラック部を有する映像表示パネルに用いて好適なピンホールアレイ板を示した図であって、同図(a)は斜視図、同図(b)は正面図である。
【図4】第2の実施形態の三次元映像表示装置を示した断面図である。
【図5】同図(a)は映像供給部の構成を示した図であり、同図(b)は光線合成状態の作用説明図である。
【図6】図4の三次元映像表示装置の映像合成状態におけるピンホール相互の位置関係等を示した斜視図である。
【図7】カラー映像表示パネルを用いる構成において好適なピンホールアレイ板を示した図であって、同図(a)はピンホールアレイ板におけるピンホールと画素との関係を示した斜視図、同図(b)は同正面図であり、同図(c)はピンホールアレイ板の他の例を示した正面図である。
【図8】同図(a)は従来の三次元映像表示装置を示した図であって、同図(b)は作用説明図である。
【符号の説明】
1R 赤色映像供給部
1G 緑色映像供給部
1B 青色映像供給部
1X カラー映像供給部
1Y カラー映像供給部
1Z カラー映像供給部
2 光源装置
12 光源装置
21 バックライト
22 ピンホールアレイ板
22aピンホール
23 バックライト
24 ピンホールアレイ板
24aピンホール
3 液晶表示パネル
3a 画素領域
13 液晶表示パネル
13a画素領域
4 液晶パネル駆動部
14 液晶パネル駆動部
5 光線合成手段
15 光線合成手段
Claims (19)
- 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して、赤色光源装置、緑色光源装置、及び青色光源装置が設けられ、
前記光源装置の光出射側に赤色用映像表示パネル、緑色用映像表示パネル、及び青色用映像表示パネルが各々配置され、
前記光源装置の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して、赤色表示パネル駆動手段、緑色表示パネル駆動手段、及び青色表示パネル駆動手段が設けられ、
前記赤色用映像表示パネルを経た光線群と、前記緑色用映像表示パネルを経た光線群と、前記青色用映像表示パネルを経た光線群とを合成して出射する光線合成手段が設けられて成ることを特徴とする三次元映像表示装置。 - 赤色用映像表示パネル、緑色用映像表示パネル、及び青色用映像表示パネルが各々配置され、
各映像表示パネルからの映像光が入射される点状の光透過部を所定間隔で平面状に有して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が各映像表示パネルの映像光出射側に各々配置され、
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して、赤色表示パネル駆動手段、緑色表示パネル駆動手段、及び青色表示パネル駆動手段が設けられ、
前記赤色用映像表示パネルからの光線群と、前記緑色用映像表示パネルからの光線群と、前記青色用映像表示パネルからの光線群とを合成して出射する光線合成手段が設けられて成ることを特徴とする三次元映像表示装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の三次元映像表示装置において、赤色、緑色、及び青色の互いの対応する光出射部の位置同士又は光透過部の位置同士が映像合成状態で互いに重なるように設定したことを特徴とする三次元映像表示装置。
- 請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の三次元映像表示装置において、前記光線合成手段はダイクロイックミラーから成ることを特徴とする三次元映像表示装置。
- 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複数の白色光源装置と、各白色光源装置の光出射側に各々配置されたカラー映像表示パネルと、各白色光源装置の各光出射部に対応する各カラー映像表示パネルの各画素領域に表示するカラー表示映像を設定する表示パネル駆動手段と、各カラー映像表示パネルを経た光線群を合成して出射する光線合成手段とを備えて成り、前記光線合成手段による合成状態での各白色光源装置における光出射部の位置関係にずれを持たせたことを特徴とする三次元映像表示装置。
- 映像を表示する複数枚のカラー映像表示パネルと、カラー映像表示パネルからの映像光が入射される点状の光透過部を所定間隔で平面状に有し物体からの散乱光に相当する光線群を与えるべく各カラー映像表示パネルの前方位置に設けられた点状光透過部形成パネルと、各光透過部に対応する前記カラー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、各カラー映像表示パネルを経た光線群を合成して出射する光線合成手段とを備えて成り、前記光線合成手段による合成状態での各点状光透過部形成パネルにおける光透過部の位置関係にずれを持たせたことを特徴とする三次元映像表示装置。
- 請求項5又は請求項6に記載の三次元映像表示装置において、各カラー映像表示パネルに表示されるカラー表示映像が同じであることを特徴とする三次元映像表示装置。
- 請求項5又は請求項6に記載の三次元映像表示装置において、各カラー映像表示パネルに表示されるカラー表示映像が前記光出射部又は光透過部の位置関係のずれに対応して異なることを特徴とする三次元映像表示装置。
- 請求項5乃至請求項8のいずれかに記載の三次元映像表示装置において、前記光線合成手段はハーフミラーから成ることを特徴とする三次元映像表示装置。
- 点状光出射部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光出射部によって物体からの散乱光に相当する光線群を、格子状のブラック部を有する映像表示パネルの画素に与える点状光出射部材において、前記点状光出射部が四角形状を成すと共に、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍に設定されたことを特徴とする点状光出射部材。
- 点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群を、格子状のブラック部を有する映像表示パネルの画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が四角形状を成すと共に、その幅及び高さが前記画素の水平ピッチ及び垂直ピッチのほぼ整数倍に設定されたことを特徴とする点状光透過部材。
- 請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の三次元映像表示装置において、格子状のブラック部を有する映像表示パネルを用い、光源装置が請求項10に記載の点状光出射部材を有するか、又は請求項11の点状光透過部材を備えたことを特徴とする三次元映像表示装置。
- 点状光出射部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光出射部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素に与える点状光出射部材において、前記点状光出射部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさに設定されたことを特徴とする点状光出射部材。
- 点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素の全てを等しい割合で含む大きさに設定されたことを特徴とする点状光透過部材。
- 点状光出射部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光出射部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素に与える点状光出射部材において、前記画素領域の横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされ、隣り合う3つの画素領域の互いに対応する3つの画素にて白表示を確保する形態となるように構成されたことを特徴とする点状光出射部材。
- 点状光透過部が所定間隔で平面状に配置されて成り、前記点状光透過部によって物体からの散乱光に相当する光線群をカラー映像表示パネルの各画素領域の画素から出射された光に与える点状光透過部材において、前記画素領域の横方向及び縦方向の少なくとも一方の画素数が3の倍数以外の数とされ、隣り合う3つの画素領域の互いに対応する3つの画素にて白表示を確保する形態となるように構成されたことを特徴とする点状光透過部材。
- 請求項15に記載の点状光出射部材において、前記点状光出射部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素のうちの1色分の画素若しくは2色分の画素だけを含む大きさを有することを特徴とする点状光出射部材。
- 請求項16に記載の点状光透過部材において、前記点状光透過部が前記カラー映像表示パネルの3原色画素のうちの1色分の画素若しくは2色分の画素だけを含む大きさを有することを特徴とする点状光透過部材。
- 請求項5乃至請求項9のいずれかに記載の三次元映像表示装置において、請求項13又は請求項15又は請求項17に記載の点状光出射部材を光源装置が備えるか、又は請求項14又は請求項16又は請求項18に記載の点状光透過部材を有して成ることを特徴とする三次元映像表示装置。
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