JP5041258B2 - Aerial image display device - Google Patents
Aerial image display device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5041258B2 JP5041258B2 JP2010118221A JP2010118221A JP5041258B2 JP 5041258 B2 JP5041258 B2 JP 5041258B2 JP 2010118221 A JP2010118221 A JP 2010118221A JP 2010118221 A JP2010118221 A JP 2010118221A JP 5041258 B2 JP5041258 B2 JP 5041258B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dimensional
- display unit
- pixel
- pixels
- lenticular lens
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Description
本発明は、空間像を表示することにより3次元的な表示を行う装置、特に、少なくとも2次元表示装置とレンチキュラーレンズとを備えた空間像表示装置に関する。 The present invention relates to an apparatus that performs three-dimensional display by displaying an aerial image, and more particularly to an aerial image display apparatus that includes at least a two-dimensional display device and a lenticular lens.
従来より、観察者の両眼に視差のある画像を見せることで立体視を実現する2眼式の立体表示装置が知られている。一方、人間が持つ立体知覚機能には、両眼視差、輻輳、生理的調整および運動視差の4つが知られているが、2眼式では両眼視差を満足するものの、その他の知覚機能との間に認識の不一致や矛盾が生じることが多い。こういった不一致や矛盾は実世界ではありえないため、脳が混乱し疲労を引き起こすと言われている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a binocular stereoscopic display device that realizes stereoscopic viewing by showing an image with parallax to both eyes of an observer is known. On the other hand, binocular parallax, convergence, physiological adjustment, and motion parallax are known as three-dimensional perception functions of humans, but the binocular parallax satisfies binocular parallax, but with other perception functions Often there are discrepancies or contradictions between them. These discrepancies and contradictions are not possible in the real world, so it is said that the brain is confused and causes fatigue.
そこで、より自然な立体視を実現する方法として空間像方式の開発が進められている。空間像方式では、放射方向の異なる複数の光線を空間中に放射することで、複数の視野角に対応した空間像を形成する。空間像方式では、人間が持つ立体知覚機能のうち、両眼視差、輻輳および運動視差を満足させることができる。特に、極めて細かく細分化された視野角に対してそれぞれ適した画像を空間中に表示させることができれば、人間の焦点調整機能である生理的調整も含めたすべての立体知覚機能を満足させることができ、自然な立体像を感じさせることができる。空間像を形成する方法としては、複数の視野角に対応した画像を高速に時分割で切り替えて表示するような、「時分割方式」での表示方法が知られている。時分割方式を実現するものとしては、例えばMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術を利用して作成されたマイクロ偏向ミラーアレイを用いたものが知られている。これは、時分割された画像光をマイクロ偏向ミラーアレイによって画像の切り替えタイミングに同期して偏向させるものである。 Therefore, development of an aerial image method is underway as a method for realizing more natural stereoscopic vision. In the aerial image method, a plurality of light beams having different emission directions are emitted into the space to form an aerial image corresponding to a plurality of viewing angles. The aerial image method can satisfy binocular parallax, convergence, and motion parallax among the stereoscopic perception functions of humans. In particular, if a suitable image can be displayed in the space for a very finely divided viewing angle, all stereoscopic perception functions including physiological adjustment, which is a human focus adjustment function, can be satisfied. It is possible to feel a natural stereoscopic image. As a method for forming an aerial image, a “time division method” display method is known in which images corresponding to a plurality of viewing angles are displayed by switching at high speed in a time division manner. As what implement | achieves a time division system, the thing using the micro deflection | deviation mirror array produced, for example using the MEMS (Micro Electro Mechanical System) technique is known. In this method, time-divided image light is deflected in synchronism with image switching timing by a micro deflection mirror array.
空間像方式としてはまた、液晶ディスプレイなどの2次元表示装置とレンチキュラーレンズとを組み合わせた方式が知られている(非特許文献1,2および特許文献1,2参照)。この方式では、2次元表示装置の1つの表示面内に複数の視野角に対応する画像を同時に詰め込んで一度に表示すると共に、その複数の視野角に対応する画像を、レンチキュラーレンズを介して適切な方向に偏向して放射することで複数の視野角に対応した空間像を形成する。これは、上述の時分割方式とは異なり、1つの表示面内で複数の視野角に対応する画像を分割して同時に表示しているので、「面分割方式」と呼ばれる。
As an aerial image method, a method in which a two-dimensional display device such as a liquid crystal display and a lenticular lens are combined is known (see Non-Patent
ここで、レンチキュラーレンズとは、複数のシリンドリカルレンズ(円筒レンズ)を互いの円筒軸(中心軸)が略平行となるように並列配置して全体としてシート状(板状)に構成されたものである。上述の面分割方式では、レンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズの焦点面を2次元表示装置の表示面に一致するように配置する。2次元表示装置とレンチキュラーレンズとの最も単純な組み合わせ方としては、シリンドリカルレンズの円筒軸と2次元表示装置の縦方向とを平行に設定する方法がある。この方法の場合、2次元表示装置の表示面は通常、水平方向(横方向)および垂直方向(縦方向)に配置された多数の画素で構成されているので、水平方向に配置された所定数の複数の画素に1つのシリンドリカルレンズを対応させて「3次元画素」が構成される。「3次元画素」とは、空間像を表示するための画素の1つの単位であり、2次元表示装置の所定数の複数の画素からなる画素群が1つの「3次元画素」として設定される。シリンドリカルレンズの円筒軸から各画素までの水平距離で、その画素から出射される光のシリンドリカルレンズ通過後の水平進行方向(偏向角)が決まるので、3次元画素として用いた水平画素数と同じだけの水平表示方向が得られる。この構成方法では、水平表示方向を多くすると、3次元表示の水平方向の解像度が極端に低下するとともに、3次元表示の水平・垂直の解像度にアンバランスが生じるという問題点が指摘されている。特許文献1には、この問題点を解決するために、シリンドリカルレンズの円筒軸を2次元表示装置の縦方向に対して傾斜して配置する方法が提案されている。
Here, the lenticular lens is configured by arranging a plurality of cylindrical lenses (cylindrical lenses) in parallel so that the cylindrical axes (center axes) of the lenticular lenses are substantially parallel to each other, and is configured in a sheet shape (plate shape) as a whole. is there. In the above-described surface division method, the focal plane of the cylindrical lens constituting the lenticular lens is arranged so as to coincide with the display surface of the two-dimensional display device. As the simplest combination method of the two-dimensional display device and the lenticular lens, there is a method of setting the cylindrical axis of the cylindrical lens and the vertical direction of the two-dimensional display device in parallel. In the case of this method, the display surface of the two-dimensional display device is usually composed of a large number of pixels arranged in the horizontal direction (lateral direction) and the vertical direction (longitudinal direction), so a predetermined number arranged in the horizontal direction. A “three-dimensional pixel” is configured by associating one cylindrical lens with the plurality of pixels. A “three-dimensional pixel” is one unit of pixels for displaying an aerial image, and a pixel group including a predetermined number of pixels of a two-dimensional display device is set as one “three-dimensional pixel”. . Since the horizontal distance from the cylindrical axis of the cylindrical lens to each pixel determines the horizontal traveling direction (deflection angle) of the light emitted from the pixel after passing through the cylindrical lens, it is the same as the number of horizontal pixels used as a three-dimensional pixel. The horizontal display direction can be obtained. In this configuration method, it is pointed out that if the horizontal display direction is increased, the horizontal resolution of the three-dimensional display is extremely lowered, and the horizontal and vertical resolutions of the three-dimensional display are unbalanced. In order to solve this problem,
図19(A)は、特許文献1で提案されている表示方式の一例を示している。図19(A)において、2次元表示装置101は、R,G,Bの3色の画素102を複数有している。画素102は、垂直方向には同一色のものが配列され、水平方向にはR,G,Bの3色が周期的に現れるように配列されている。レンチキュラーレンズ103は、複数のシリンドリカルレンズ104を有している。レンチキュラーレンズ103は、画素102の垂直配列方向に対して傾けて配置されている。この表示方式では、水平方向にM個、垂直方向にN個、計M×N個の画素102で1つの3次元画素を構成し、M×N個の水平表示方向を実現する。このとき、レンチキュラーレンズ103の傾き角をθとすると、
θ=tan-1(px/Npy)とすることで、3次元画素内のすべての画素102について、シリンドリカルレンズ104の円筒軸に対する水平距離を異なる値に設定することができる。ここで、pxは各色の画素102の水平方向のピッチであり、pyは各色の画素102の垂直方向のピッチである。
FIG. 19A shows an example of the display method proposed in
By setting θ = tan −1 (px / Npy), the horizontal distance with respect to the cylindrical axis of the
図19(A)の例では、N=2、M=7/2として、7個の画素102を用いて1つの3次元画素を構成し、7個の水平表示方向を実現している。図19(A)において画素102に付している1〜7の番号はその7個の水平表示方向に対応することを示している。このようにレンチキュラーレンズ103を傾けて用いることで、水平方向の画素102のみでなく、垂直方向の画素102をも用いて、1つの3次元画素を構成することができ、3次元表示の水平方向の解像度の低下を抑え、水平・垂直方向の解像度のバランスを向上できることが提案されている。
In the example of FIG. 19A, assuming that N = 2 and M = 7/2, one three-dimensional pixel is configured by using seven pixels 102, and seven horizontal display directions are realized. In FIG. 19A, the
しかしながら、図19(A)に示した表示方式では、1つの3次元画素につき、1つの水平表示方向には1つの色の画素102しか対応させていない。このため、1つの3次元画素内では1つの水平表示方向にR,G,Bの3原色を同時に表示できない。そのため、3つの3次元画素を組み合わせることで、1つの水平表示方向につきR,G,Bの3原色を表示している。図19(B)では、7個の水平表示方向のうち4番目の水平表示方向についての表示色を3次元画素ごとに示している。図19(B)に示すように、斜め方向に3つの3次元画素を組み合わせて用いることで1つの水平表示方向にR,G,Bの3原色を同時に表示し、フルカラー表示を実現している。この表示方式では、水平表示方向によって3次元画素の表示色が変化するため、3次元像に色むらが生じるという問題点が指摘されている。さらに、各色の画素102の画素構造に依存して水平表示方向に対して最大強度が変化するため、網膜像に水平方向の強度むらが生じる問題もある。特許文献2には、画素102の配列やレンチキュラーレンズ103の傾き角θを工夫することで、上述の特許文献1に記載の表示方式による問題点を改善する方法が提案されている。
However, in the display method shown in FIG. 19A, only one color pixel 102 corresponds to one three-dimensional pixel in one horizontal display direction. Therefore, the three primary colors R, G, and B cannot be displayed simultaneously in one horizontal display direction within one three-dimensional pixel. Therefore, by combining three three-dimensional pixels, three primary colors of R, G, and B are displayed in one horizontal display direction. In FIG. 19B, the display color in the fourth horizontal display direction among the seven horizontal display directions is shown for each three-dimensional pixel. As shown in FIG. 19B, by using a combination of three three-dimensional pixels in an oblique direction, the three primary colors R, G, and B are simultaneously displayed in one horizontal display direction, thereby realizing a full color display. . In this display method, since the display color of the three-dimensional pixel changes depending on the horizontal display direction, a problem has been pointed out that color unevenness occurs in the three-dimensional image. Furthermore, since the maximum intensity changes with respect to the horizontal display direction depending on the pixel structure of the pixel 102 of each color, there is also a problem that unevenness in the horizontal direction occurs in the retinal image.
しかしながら、従来の時分割方式を用いる空間像表示装置では、コストや製造適性の点で、大面積の表示装置を実現することが難しいという問題がある。また、例えばマイクロ偏向ミラーアレイを用いた場合、すべてのマイクロミラーを精度良く同期させて偏向させるためには、個々のマイクロミラーを非常に高い精度でそれぞれ独立して制御する必要があり、制御が難しいという問題がある。 However, the conventional aerial image display device using the time division method has a problem that it is difficult to realize a large-area display device in terms of cost and manufacturing suitability. In addition, for example, when a micro deflection mirror array is used, in order to synchronize and deflect all micro mirrors with high accuracy, it is necessary to control each micro mirror independently with very high accuracy. There is a problem that it is difficult.
また、従来の面分割方式を用いる空間像表示装置では、2次元表示装置の表示面内に3次元情報(多数の視野角に対応する画像)を同時に詰め込んでいることを特徴としている。2次元表示装置の限られた画素数に対して3次元情報を詰め込むのであるから、表示される3次元画像(空間像)の精細度は、必ず、2次元表示装置が表示し得る2次元画像の精細度より劣ることになる。しかも、空間像の鑑賞可能な領域を増やそうと思えば思うだけ、また、鑑賞者の動きに対して自然で滑らかな空間像を表示しようと思えば思うだけ、その精細度は2次元表示装置の精細度に比較して極端に劣化してしまうといった問題がある。これを回避するために、3次元情報を一度に全部2次元表示装置に詰め込むのではなく、人間の眼の持つ積分効果を利用して、少しずつ違った3次元情報を入れ込んだ2次元表示装置の画像を高速に切り替えながら時分割で表示するという方法が考えられる。これは時分割方式と面分割方式とを組み合わせた表示方法と言えるが、それを現実的に実現する具体的な手法はまだ開発されていない。 In addition, the conventional aerial image display device using the surface division method is characterized in that three-dimensional information (images corresponding to a number of viewing angles) is simultaneously packed in the display surface of the two-dimensional display device. Since the three-dimensional information is packed into the limited number of pixels of the two-dimensional display device, the definition of the displayed three-dimensional image (spatial image) is always a two-dimensional image that can be displayed by the two-dimensional display device. It will be inferior to the definition of. Moreover, if you think that you want to increase the viewable area of the aerial image, or if you want to display a natural and smooth aerial image with respect to the movement of the viewer, the resolution is that of the two-dimensional display device There is a problem that it is extremely deteriorated compared to the definition. To avoid this, instead of packing all of the 3D information into the 2D display device at once, the 2D display uses 3D information that is slightly different by using the integration effect of the human eye. A method of displaying the image of the apparatus in a time division manner while switching at high speed is conceivable. This can be said to be a display method that combines a time-division method and a surface-division method, but no concrete method has been developed yet for practically realizing it.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、従来に比べて高精細な立体表示を容易に実現することができるようにした空間像表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a spatial image display device capable of easily realizing high-definition stereoscopic display as compared with the conventional art.
本発明の空間像表示装置は、複数の視野角に対応する複数の光線を空間中に放射することで3次元的な空間像を形成する空間像表示装置であって、p色(pは1以上の整数)の画素を複数有し、各画素が、互いに直交(略直交)する縦方向および横方向の格子目上に2次元配列されることにより平面状の表示面が形成され、かつ、縦方向には同一色の画素が複数配列され、横方向には一定周期ごとに同じ色が現れるようにp色の画素が周期的に複数配列された2次元表示部と、複数のシリンドリカルレンズが互いの円筒軸が平行(略平行)となるように並列配置されて全体として板状に構成され、2次元表示部の表示面に対して全体として平行(略平行)となるように対向配置されると共に、2次元表示部の縦方向の軸に対してシリンドリカルレンズの円筒軸が表示面に平行(略平行)な面内で所定角度で傾斜するように配置され、2次元表示部からの表示画像光を各画素ごとに偏向して放射するレンチキュラーレンズと、レンチキュラーレンズまたは2次元表示部の少なくとも一方を表示面に平行(略平行)な面内で往復移動させることで、各シリンドリカルレンズと2次元表示部の各画素との相対的な位置を周期的に変位させ、各シリンドリカルレンズによる任意の画素からの表示画像光の放射方向を周期的に変位させる変位手段と、3次元映像の1フレーム分に対応する画像を2次元表示部の各画素ごとに時分割で表示させる制御を行うと共に、2次元表示部における時分割表示のタイミングと変位手段による相対的な位置を変位させるタイミングとを同期させる制御を行う制御手段とを備えたものである。これにより、2次元表示部とレンチキュラーレンズとの相対位置を変位動作させながら、その変位動作に同期した3次元映像の時分割の画像による光を2次元表示部からレンチキュラーレンズを介して空間中に放射することで、複数の視野角に対応した3次元的な空間像を表示するようにしたものである。 The aerial image display device of the present invention is a spatial image display device that forms a three-dimensional aerial image by emitting a plurality of light beams corresponding to a plurality of viewing angles into the space, and has a p color (p is 1). A plurality of pixels of the above integer), and each pixel is two-dimensionally arranged on the vertical and horizontal grids orthogonal to each other (substantially orthogonal) to form a flat display surface, and A two-dimensional display unit in which a plurality of pixels of the same color are arranged in the vertical direction and a plurality of p-color pixels are periodically arranged so that the same color appears in a certain period in the horizontal direction, and a plurality of cylindrical lenses The cylindrical axes are arranged in parallel so that their cylindrical axes are parallel (substantially parallel), and are configured in a plate shape as a whole, and are arranged so as to be parallel (substantially parallel) as a whole with respect to the display surface of the two-dimensional display unit. In addition to the cylindrical axis with respect to the vertical axis of the two-dimensional display A lenticular lens arranged so that the cylindrical axis of the lens is inclined at a predetermined angle in a plane parallel (substantially parallel) to the display surface, and deflects and emits display image light from the two-dimensional display unit for each pixel; By reciprocating at least one of the lenticular lens or the two-dimensional display unit in a plane parallel (substantially parallel) to the display surface, the relative position between each cylindrical lens and each pixel of the two-dimensional display unit is periodically changed. Displacement means for displacing and periodically displacing the radiation direction of the display image light from any pixel by each cylindrical lens, and an image corresponding to one frame of the three-dimensional image for each pixel of the two-dimensional display unit In addition to performing control to display by division, control to synchronize the timing of time-division display on the two-dimensional display unit and the timing to displace the relative position by the displacement means. It is obtained by a control means. As a result, while moving the relative position between the two-dimensional display unit and the lenticular lens, the light of the time-division image of the three-dimensional image synchronized with the displacement operation is transferred from the two-dimensional display unit to the space through the lenticular lens. By radiating, a three-dimensional spatial image corresponding to a plurality of viewing angles is displayed.
本発明の空間像表示装置では、p色の画素を複数有する2次元表示部と、その画素配列に対して斜めに配置されたレンチキュラーレンズとを組み合わせることで、同時刻に、複数の視野角に対応する複数の光線が面分割で空間中に放射される。かつ、各シリンドリカルレンズと2次元表示部の各画素との相対的な位置が周期的に変位することで、各シリンドリカルレンズによる任意の画素からの表示画像光の放射方向が周期的に変位する。そして、3次元映像の1フレーム分に対応する画像が、2次元表示部の各画素ごとに時分割で表示されると共に、2次元表示部における時分割表示のタイミングと変位手段による相対的な位置を変位させるタイミングとが同期制御される。すなわち、本発明の空間像表示装置では、面分割方式と時分割方式とを組み合わせた立体表示がなされる。これにより、従来に比べて高精細な立体表示が実現される。 In the aerial image display device of the present invention, by combining a two-dimensional display unit having a plurality of p-color pixels and a lenticular lens arranged obliquely with respect to the pixel array, a plurality of viewing angles can be obtained at the same time. Corresponding light rays are emitted into the space by plane division. In addition, the relative position between each cylindrical lens and each pixel of the two-dimensional display unit is periodically displaced, so that the radiation direction of display image light from any pixel by each cylindrical lens is periodically displaced. An image corresponding to one frame of the 3D video is displayed in a time-sharing manner for each pixel of the 2D display unit, and the timing of the time-division display in the 2D display unit and the relative position by the displacement means The timing of displacing is controlled synchronously. That is, in the aerial image display device of the present invention, stereoscopic display combining the surface division method and the time division method is performed. Thereby, a high-definition stereoscopic display is realized as compared with the conventional case.
本発明の空間像表示装置において、2次元表示部の横方向の各色についての画素ピッチをpx、縦方向の各色についての画素ピッチをpyとし、2次元表示部における縦方向にN個の画素と横方向にp×M個の画素とからなる計p×M×N個(N,Mは1以上の整数)の画素群を「3次元画素」としたとき、2次元表示部における縦方向に平行な線分とレンチキュラーレンズの円筒軸に平行な線分との成す角が、
θ=tan-1{(p・px)/(n・N・py)} ……(A)
(ただし、nは1以上の整数)
の関係式を満足することが好ましい。なお、この関係式は厳密に満たしていなくても、目標とする適切な表示品質が満たされる範囲内で概ね満たしていればよい。
In the spatial image display device of the present invention, the pixel pitch for each color in the horizontal direction of the two-dimensional display unit is px, the pixel pitch for each color in the vertical direction is py, and N pixels are arranged in the vertical direction in the two-dimensional display unit. When a total of p × M × N pixels (N and M are integers of 1 or more) composed of p × M pixels in the horizontal direction is defined as “three-dimensional pixels”, in the vertical direction in the two-dimensional display unit. The angle between the parallel line segment and the line segment parallel to the cylindrical axis of the lenticular lens is
θ = tan −1 {(p · px) / (n · N · py)} (A)
(Where n is an integer greater than 1)
It is preferable that the following relational expression is satisfied. Note that even though this relational expression is not strictly satisfied, it is sufficient that it is generally satisfied within a range in which a target appropriate display quality is satisfied.
特に、変位手段が、レンチキュラーレンズまたは2次元表示部を2次元表示部の横方向と平行(略平行)な方向に往復移動させるようになされ、2次元表示部が、3次元映像の1フレーム分に対応する画像をm×n個の画像に時分割で表示するようになされ、関係式(A)においてn・Nがpの整数倍であるとき、制御手段は、レンチキュラーレンズと2次元表示部との所定の一方向における相対的な基準位置をx0として、各シリンドリカルレンズと2次元表示部の各画素との所定の一方向における相対的な位置xijを、次の関係式(1)に従って変位させると共に、2次元表示部における時分割表示のタイミングを、関係式(1)に従って変位するタイミングに同期させる制御を行うことが好ましい。これにより、2次元表示部にm×n個の画像を時分割で表示するときに、m×n個の画像を表示しているそれぞれの状態で、各シリンドリカルレンズと2次元表示部の各画素との所定の一方向における相対的な位置がそれぞれ異なる状態となるようにする。なお、この関係式は厳密に満たしていなくても、目標とする適切な表示品質が満たされる範囲内で概ね満たしていればよい。
xij=x0+b0・i+a0・j
ただし、
i=0,……,(m−1) mは1以上の整数
j=0,……,(n−1) nは1以上の整数
a0=p・px/n
b0=a0/(N・m)
……(1)
In particular, the displacing means reciprocates the lenticular lens or the two-dimensional display unit in a direction parallel (substantially parallel) to the lateral direction of the two-dimensional display unit, and the two-dimensional display unit corresponds to one frame of the three-dimensional image. Are displayed in a time-division manner on m × n images. When n · N is an integral multiple of p in the relational expression (A), the control means includes a lenticular lens and a two-dimensional display unit. The relative reference position in one predetermined direction to x0 is set to x0, and the relative position xij in one predetermined direction between each cylindrical lens and each pixel of the two-dimensional display unit is displaced according to the following relational expression (1). In addition, it is preferable to perform control to synchronize the timing of the time division display in the two-dimensional display unit with the timing of displacement according to the relational expression (1). Accordingly, when m × n images are displayed on the two-dimensional display unit in a time-sharing manner, each cylindrical lens and each pixel of the two-dimensional display unit are displayed in each state in which m × n images are displayed. The relative positions in one predetermined direction are different from each other. Note that even though this relational expression is not strictly satisfied, it is sufficient that it is generally satisfied within a range in which a target appropriate display quality is satisfied.
xij = x0 + b0 · i + a0 · j
However,
i = 0,..., (m-1) m is an integer of 1 or more j = 0,..., (n-1) n is an integer of 1 or more a0 = p.px / n
b0 = a0 / (N · m)
...... (1)
また特に、関係式(A)においてn・Nがpの整数倍ではないとき、制御手段は、レンチキュラーレンズと2次元表示部との所定の一方向における相対的な基準位置をx0として、各シリンドリカルレンズと2次元表示部の各画素との所定の一方向における相対的な位置xijを、次の関係式(2)に従って変位させると共に、2次元表示部における時分割表示のタイミングを、関係式(2)に従って変位するタイミングに同期させる制御を行うことが好ましい。これにより、2次元表示部にm×n個の画像を時分割で表示するときに、m×n個の画像を表示しているそれぞれの状態で、各シリンドリカルレンズと2次元表示部の各画素との所定の一方向における相対的な位置がそれぞれ異なる状態となるようにする。なお、この関係式は厳密に満たしていなくても、目標とする適切な表示品質が満たされる範囲内で概ね満たしていればよい。
xij=x0+b0・i+a0・j
ただし、
i=0,……,(m−1) mは1以上の整数
j=0,……,(n−1) nは1以上の整数
a0=(p・px)/n
b0=px
m=p
……(2)
In particular, when n · N is not an integral multiple of p in the relational expression (A), the control means sets each relative cylindrical position of the lenticular lens and the two-dimensional display unit as x0 as a relative reference position in a predetermined direction. The relative position xij in a predetermined direction between the lens and each pixel of the two-dimensional display unit is displaced according to the following relational expression (2), and the timing of time-division display in the two-dimensional display part is expressed by the relational expression ( It is preferable to perform control synchronized with the timing of displacement according to 2). Accordingly, when m × n images are displayed on the two-dimensional display unit in a time-sharing manner, each cylindrical lens and each pixel of the two-dimensional display unit are displayed in each state in which m × n images are displayed. The relative positions in one predetermined direction are different from each other. Note that even though this relational expression is not strictly satisfied, it is sufficient that it is generally satisfied within a range in which a target appropriate display quality is satisfied.
xij = x0 + b0 · i + a0 · j
However,
i = 0,..., (m-1) m is an integer of 1 or more j = 0,..., (n-1) n is an integer of 1 or more a0 = (p · px) / n
b0 = px
m = p
(2)
このような所定の関係式を満足するように適切な制御を行うことで、空間像の明るさの強度むらと色むらとが抑制され、より良好な空間像表示が行える。 By performing appropriate control so as to satisfy such a predetermined relational expression, brightness intensity unevenness and color unevenness of the aerial image are suppressed, and a better aerial image display can be performed.
本発明の空間像表示装置によれば、p色の画素を複数有する2次元表示部とその画素配列に対して斜めに配置されたレンチキュラーレンズとを適切に組み合わせて面分割で複数の視野角に対応する複数の光線を空間中に放射し、かつ、レンチキュラーレンズの各シリンドリカルレンズと2次元表示部の各画素との相対的な位置を周期的に変位させ、各シリンドリカルレンズによる任意の画素からの表示画像光の放射方向を周期的に変位させ、3次元映像の1フレーム分に対応する画像を、2次元表示部の各画素ごとに時分割で表示させると共に、2次元表示部における時分割表示のタイミングと相対的な位置を変位させるタイミングとを同期制御するようにしたので、面分割方式と時分割方式とを組み合わせた立体表示を実現できる。また、レンチキュラーレンズまたは2次元表示部を全体的に移動させることで時分割表示を実現するようにしたので、例えばマイクロ偏向ミラーアレイの個々のマイクロミラーを時分割で独立に同期制御するような場合に比べて、同期制御も容易となる。これにより、従来に比べて高精細な立体表示を容易に実現することができる。 According to the aerial image display device of the present invention, a two-dimensional display unit having a plurality of p-color pixels and a lenticular lens arranged obliquely with respect to the pixel array are appropriately combined to obtain a plurality of viewing angles by plane division. A plurality of corresponding light beams are radiated into the space, and the relative positions of the cylindrical lenses of the lenticular lens and the pixels of the two-dimensional display unit are periodically displaced, and from any pixel by the cylindrical lenses, The emission direction of the display image light is periodically displaced, and an image corresponding to one frame of the three-dimensional video is displayed in a time-sharing manner for each pixel of the two-dimensional display unit, and time-division display in the two-dimensional display unit Since the timing and the timing for displacing the relative position are synchronously controlled, it is possible to realize a three-dimensional display combining the surface division method and the time division method. In addition, since the time-division display is realized by moving the lenticular lens or the two-dimensional display unit as a whole, for example, when individual micromirrors of the micro deflection mirror array are independently controlled in a time-division manner. Compared to the above, synchronous control is also facilitated. Thereby, it is possible to easily realize a high-definition stereoscopic display as compared with the conventional case.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る空間像表示装置の外観の概略構成を示している。図1にはまた、ある画素(3次元画素11)から放射される光線の状態を示している。図2は、その光線を上方から見た状態を示している。図3は、本実施の形態に係る空間像表示装置の構成を回路要素も含めて全体的に示したものである。 FIG. 1 shows a schematic configuration of the appearance of the aerial image display device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 1 also shows the state of light rays emitted from a certain pixel (three-dimensional pixel 11). FIG. 2 shows the light beam as viewed from above. FIG. 3 shows the overall configuration of the aerial image display apparatus according to the present embodiment, including circuit elements.
本実施の形態に係る空間像表示装置は、2次元表示装置とレンチキュラーレンズ2とを備えている。2次元表示装置は、例えば液晶表示パネル等の表示デバイスからなる2次元表示部1を有している。レンチキュラーレンズ2は、複数のシリンドリカルレンズ2Aが互いの円筒軸が略平行となるように並列配置されて全体として板状に構成されている。レンチキュラーレンズ2は、2次元表示部1の表示面1Aに対して全体として略平行となるように対向配置されている。また、各シリンドリカルレンズ2Aの焦点面が2次元表示部1の表示面1Aに一致するように対向配置されている。また、レンチキュラーレンズ2は、シリンドリカルレンズ2Aの円筒軸が2次元表示部1の縦方向(Y方向)に対して傾斜するようにして配置されている。レンチキュラーレンズ2は、2次元表示部1からの表示画像光を各画素ごとに偏向して放射するようになっている。
The aerial image display device according to the present embodiment includes a two-dimensional display device and a
2次元表示部1は、p種類(p色(pは1以上の整数))の画素10を複数有し、各画素10が、互いに略直交する縦方向(Y方向)および横方向(X方向)の格子目上に2次元配列されることにより平面状の表示面1Aが形成されている。2次元表示部1はまた、縦方向には同一色の画素10が複数配列され、横方向には一定周期ごとに同じ色が現れるようにp色の画素10が周期的に複数配列されている。このような2次元表示部1としては、例えば液晶表示デバイスを用いることができる。液晶表示デバイスは、一対のガラス基板間に、各画素10に形成された画素電極が挟まれた構造(図示せず)となっている。また、これら一対のガラス基板間には、さらに液晶層など(図示せず)が設けられている。
The two-
図5は、2次元表示部1の画素10の構成列とレンチキュラーレンズ2の配置例とをより具体的に示している。2次元表示部1とレンチキュラーレンズ2は、2次元表示部1の同一色の画素10で構成されている縦列の中心を通る線分(Y方向に平行な線分)とレンチキュラーレンズ2の円筒軸Y1に平行な線分との成す角が、
θ=tan-1{(p・px)/(n・N・py)} ……(A)
(ただし、nは1以上の整数)
の関係式(A)を満足するように配置されている。なお、この関係式は厳密に満たしていなくても、目標とする適切な表示品質が満たされる範囲内で概ね満たしていればよい。
FIG. 5 more specifically shows a configuration column of the
θ = tan −1 {(p · px) / (n · N · py)} (A)
(Where n is an integer greater than 1)
Are arranged so as to satisfy the relational expression (A). Note that even though this relational expression is not strictly satisfied, it is sufficient that it is generally satisfied within a range in which a target appropriate display quality is satisfied.
図5の例では、2次元表示部1の画素10が、4種類(R:赤,G1:緑1,G2:緑2,B:青)の画素10R,10G1,10G2,10Bで構成されており、関係式(A)におけるp=4となる。図5の例で緑を2種類の画素10G1,10G2に分けているのは色域を広げる目的であるが、もちろん、通常の3原色(R,G,B)、3種類の画素10R,10G,10Bのみで構成しても構わない。ただし、3原色のときは、p=3となる。なお、関係式(A)において、p=3である場合に限り、nが特に2以上の整数であることが好ましい。関係式(A)において、pxは2次元表示部1の横方向(X方向)の各色についての画素ピッチを示し、pyは縦方向(Y方向)の各色についての画素ピッチを示している。Nは1つの3次元画素11に含まれるY方向の画素数である。「3次元画素」とは、空間像を表示するための画素の1つの単位であり、2次元表示部1の所定数の複数の画素からなる画素群が1つの「3次元画素」として設定される。より具体的には、縦方向にN個の画素10と横方向にp×M個の画素10とからなる計p×M×N個(N,Mは1以上の整数)の画素群が「3次元画素」として設定される。そして、1つの3次元画素11から同時刻に放射される放射方向のそれぞれ異なる光線数ν0は、
ν0=p・M・N
を満足する。図5の例では、縦方向にN=4、横方向にM=4が設定されている。また、関係式(A)において、nは任意の整数であるが、一度決めると同じ空間像表示装置のシステム内では変えることはできない。図5の例ではn=2とされている。本実施の形態においては、レンチキュラーレンズ2の形状に対して特に制約はないが、一つだけ制約がある。それは、レンチキュラーレンズ2のピッチが3次元画素11のX方向の長さと等しいことである。すなわち、レンチキュラーレンズ2における各シリンドリカルレンズ2AのX方向のピッチprが、
pr=p・px・M
を満足する値となっている。なお、この関係式は厳密に満たしていなくても、目標とする適切な表示品質が満たされる範囲内で概ね満たしていればよい。
In the example of FIG. 5, the
ν 0 = p · M · N
Satisfied. In the example of FIG. 5, N = 4 is set in the vertical direction and M = 4 is set in the horizontal direction. In relational expression (A), n is an arbitrary integer, but once determined, it cannot be changed in the system of the same aerial image display device. In the example of FIG. 5, n = 2. In the present embodiment, there is no particular restriction on the shape of the
pr = p, px, M
It is a value that satisfies. Note that even though this relational expression is not strictly satisfied, it is sufficient that it is generally satisfied within a range in which a target appropriate display quality is satisfied.
本実施の形態に係る空間像表示装置は、レンチキュラーレンズ2または2次元表示部1の少なくとも一方を表示面1Aに略平行な面内で往復移動させることで、各シリンドリカルレンズ2Aと2次元表示部1の各画素10との相対的な位置を周期的に変位させ、各シリンドリカルレンズ2Aによる任意の画素10からの表示画像光の放射方向を周期的に変位させる変位手段を備えている。また、3次元映像の1フレーム分に対応する画像を2次元表示部1の各画素10ごとに時分割で表示させる制御を行うと共に、2次元表示部1における時分割表示のタイミングと変位手段による相対的な位置を変位させるタイミングとを同期させる制御を行う制御手段を備えている。
The aerial image display device according to the present embodiment reciprocates at least one of the
図3には、その制御を行うための回路要素を示している。図3に示したように、この空間像表示装置は、2次元表示部1内の各画素10へ映像信号に基づく駆動電圧を供給するXドライバ(データドライバ)33と、2次元表示部1内の各画素10を図示しない走査線に沿って線順次駆動するYドライバ(ゲートドライバ)34と、これらXドライバ33およびYドライバ34を制御するタイミング制御部(タイミング・ジェネレータ)31と、外部からの映像信号を処理して時分割映像信号を生成する映像信号処理部30(シグナル・ジェネレータ)と、この映像信号処理部30からの時分割映像信号を記憶するフレームメモリである映像メモリ32とを備えている。
FIG. 3 shows circuit elements for performing the control. As shown in FIG. 3, this aerial image display device includes an X driver (data driver) 33 that supplies a driving voltage based on a video signal to each
映像信号処理部30は、外部から供給される映像信号に基づいて、1つの被写体に対する複数の視野角(偏向角)に応じて時分割で切り替えられる時分割映像信号を生成し、映像メモリ32へ供給するものである。また、この映像信号処理部30は、時分割映像信号の切り替えのタイミングに同期してXドライバ33、Yドライバ34および圧電素子制御部35が動作するように、所定の制御信号をタイミング制御部31へ供給するようになっている。なお、このような時分割映像信号は、例えば図4に示したように、表示対象とする撮像対象物4を様々な角度(視野角に対応)から撮像することによって予め作成しておくようにしてもよい。
The video
この空間像表示装置はまた、上記「変位手段」の一具体例に対応する圧電素子21を備えている。なお、図3の例では、圧電素子21をレンチキュラーレンズ2に設けているが、この空間像表示装置では、レンチキュラーレンズ2と2次元表示部1との相対位置を変位させるように、相対的に移動させれば良いため、2次元表示部1に圧電素子21を設けるようにしても良い。またはレンチキュラーレンズ2と2次元表示部1との双方に設けるようにしても良い。
This aerial image display device also includes a
この空間像表示装置はまた、圧電素子21による相対位置変位動作の制御を行うための圧電素子制御部35を備えている。この圧電素子制御部35は、タイミング制御部31によるタイミング制御に従って、相対位置変位動作の制御信号S1を圧電素子21へ供給するようになっている。
ここで、タイミング制御部31および圧電素子制御部35が、上記「制御手段」の一具体例に対応する。
The aerial image display device also includes a piezoelectric
Here, the
圧電素子21は、例えばレンチキュラーレンズ2の側面に配設されており、例えばチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)などの圧電材料を含んで構成される。この圧電素子21は、制御信号S1に従って、2次元表示部1とレンチキュラーレンズ2との間の相対位置が、X−Y平面内のX軸方向に沿って往復運動をするように変位させるものである。なお、圧電素子21によるこのような相対位置変位動作の詳細については、後述する。
The
次に、以上のように構成された空間像表示装置の動作を説明する。 Next, the operation of the aerial image display device configured as described above will be described.
この空間像表示装置では、図3に示したように、映像信号処理部30から供給される時分割映像信号に基づき、Xドライバ33およびYドライバ34から画素電極への駆動電圧(画素印加電圧)が供給される。具体的には、2次元表示部1が例えば液晶表示デバイスである場合、Yドライバ34から2次元表示部1内の1水平ライン分のTFT素子のゲートへ画素ゲートパルスが印加され、それと共にXドライバ33からその1水平ライン分の画素電極へ、時分割映像信号に基づく画素印加電圧が印加される。これにより、バックライトが図示しない液晶層で変調され、表示画像光が2次元表示部1内の各画素10から発散されるため、その結果、時分割映像信号に基づく2次元表示画像が画素10単位で生成される。
In this spatial image display device, as shown in FIG. 3, based on the time-division video signal supplied from the video
また、2次元表示部1から放射された表示画像光は、レンチキュラーレンズ2で概ね平行光束に変換されて射出される。この際、圧電素子制御部35から供給される制御信号S1に基づき、圧電素子21は、時分割映像信号の切り替えに応じて2次元表示部1とレンチキュラーレンズ2との間の相対位置をX−Y平面内で変位させる。例えばレンチキュラーレンズ2がX軸方向に沿って往復運動をするように変位させる。すると、時分割映像信号が切り替えられる度に、各々の持つ視野角に対応してそれらの相対位置関係がずれることになる。したがって、表示画像光が両眼視差および輻輳角に関する情報を含むものとなり、これにより観察者が見る角度(視野角)に応じて適切な表示画像光の平行光束が射出されるため、観察者が見る角度に応じた所望の立体映像の表示がなされる。
The display image light emitted from the two-
この空間像表示装置では、1つの被写体に対し、複数の視野角に応じた映像信号(時分割映像信号)が時分割で切り替えられるため、従来の単純な面分割方式のように1枚の2次元映像の中に複数の視野角(偏向角)に対応した映像を含ませる必要がなくなり、2次元表示の場合と比べた画質の劣化(精細度の低下)が最小限に抑えられる。また、従来のようなMEMS技術等を用いずに製造することが可能であるため、簡易に得ることができる。さらに、全体としては平面形状の表示装置とすることができるため、コンパクト(薄型)な構成となる。 In this aerial image display device, video signals (time-division video signals) corresponding to a plurality of viewing angles are switched by time division for one subject. There is no need to include an image corresponding to a plurality of viewing angles (deflection angles) in the three-dimensional image, and image quality deterioration (definition) is minimized as compared with the case of two-dimensional display. Moreover, since it can be manufactured without using a conventional MEMS technique or the like, it can be easily obtained. Furthermore, since a flat display device can be obtained as a whole, a compact (thin) structure is obtained.
以上のように本実施の形態では、2次元表示部1とレンチキュラーレンズ2との相対位置を変位動作させながら、その変位動作に同期した時分割の画像を2次元表示部1から、レンチキュラーレンズ2を介して投影し、空間像を表示することを1つの特徴としている。
As described above, in the present embodiment, while the relative position between the two-
図6には、その2次元表示部1から時分割の画像を投影(表示)する目安となるタイミングを示してある。2次元表示部1から投影されるタイミングは、2次元表示部1とレンチキュラーレンズ2の相対位置に対して設定される。相対位置であるから、実際に移動するのは、レンチキュラーレンズ2であってもよいし、2次元表示部1の表示面1Aであってもよい。図6の例では、固定されたレンチキュラーレンズ2に対し2次元表示部1の表示面1Aが横方向(X方向に)に略平行移動したときの例を示してある。また、図6の例では、2次元表示部1の画素10が、3原色(R,G,B)、3種類の画素10R,10G,10Bで構成されている(p=3)。また、縦方向にN=2個、横方向にp×M=3×2個の画素群で3次元画素11が構成されている。
FIG. 6 shows a timing that serves as a standard for projecting (displaying) a time-division image from the two-
まず、図6のT1に示すように、2次元表示部1の位置x0が、2次元表示部1から画像を投影する1つのタイミングであったとする。
すると、本実施の形態によれば、上述の関係式(A)においてn・Nがpの整数倍であるときは、2次元表示部1から画像が投影される他の位置のタイミングは次式(1)に基づいて決定される。なお、この関係式は厳密に満たしていなくても、目標とする適切な表示品質が満たされる範囲内で概ね満たしていればよい。
xij=x0+b0・i+a0・j
ただし、
i=0,……,(m−1) mは1以上の整数
j=0,……,(n−1) nは1以上の整数
a0=p・px/n
b0=a0/(N・m)
……(1)
First, it is assumed that the position x0 of the two-
Then, according to the present embodiment, when n · N is an integral multiple of p in the above relational expression (A), the timing of other positions at which the image is projected from the two-
xij = x0 + b0 · i + a0 · j
However,
i = 0,..., (m-1) m is an integer of 1 or more j = 0,..., (n-1) n is an integer of 1 or more a0 = p.px / n
b0 = a0 / (N · m)
...... (1)
また、関係式(A)においてn・Nがpの整数倍ではないときは、2次元表示部1から画像が投影される他の位置のタイミングは概ね次式(2)に基づいて決定される。なお、この関係式は厳密に満たしていなくても、目標とする適切な表示品質が満たされる範囲内で概ね満たしていればよい。
xij=x0+b0・i+a0・j
ただし、
i=0,……,(m−1) mは1以上の整数
j=0,……,(n−1) nは1以上の整数
a0=(p・px)/n
b0=px
m=p
……(2)
When n · N is not an integral multiple of p in the relational expression (A), the timing of other positions at which the image is projected from the two-
xij = x0 + b0 · i + a0 · j
However,
i = 0,..., (m-1) m is an integer of 1 or more j = 0,..., (n-1) n is an integer of 1 or more a0 = (p · px) / n
b0 = px
m = p
(2)
本実施の形態において、制御手段は、n・Nがpの整数倍であるときは、レンチキュラーレンズ2と2次元表示部1との相対的な基準位置をx0として、各シリンドリカルレンズ2Aと2次元表示部1の各画素10との相対的な位置xijを概ね上記関係式(1)に従って変位させると共に、2次元表示部1における時分割表示のタイミングを、関係式(1)に従って変位するタイミングに同期させる制御を行う。また、n・Nがpの整数倍ではないときは、上記関係式(1)に代えて上記関係式(2)に基づく制御を行う。
In the present embodiment, when n · N is an integral multiple of p, the control means sets the relative reference position between the
図6には、上記関係式(1)のときを例に、x0の相対位置も含め、2次元表示部1から画像が投影される他の位置のタイミング、すなわち、式(1)を式(1)のi,jに関してわかりやすく表形式でまとめたものであり、それぞれのi,jでの2次元表示部1の位置を、レンチキュラーレンズ2の位置を固定しレンチキュラーレンズ2の位置を基準として図示してある。図6の例は、p=3,m=n=3,N=M=2のときの例である。m=n=3であるから、i=0,1,2、j=0,1,2となり、その結果、3行3列の表となっている。
In FIG. 6, taking the case of the relational expression (1) as an example, the timing of other positions at which the image is projected from the two-
このような相対位置タイミングで2次元表示部1から画像を投影するメリットを説明するのであるが、その前に、わかりやすくするための基礎知識として、レンチキュラーレンズ2と2次元表示部1の表示面1A上の1つの発光点P1との相対位置と、発光点P1から投影される光線の偏向方向との関係について説明をする。
The merit of projecting an image from the two-
図7(A),(B)に示したように、発光点P1をレンチキュラーレンズ2(のシリンドリカルレンズ2A)の焦点距離の位置(有効焦点距離:f)に配置すると、発光点P1から放射された光はレンチキュラーレンズ2の中心線Y1(シリンドリカルレンズ2Aの円筒軸)と垂直な方向には概ね、平行な帯状の光束が偏向角φ’の方向に放射される。今、レンチキュラーレンズ2の中心軸線を発光点P1があるY’−Xs面(すなわち、2次元表示部1の表示面1A)上へ、その投影線を投影したとき、発光点P1から投影線Y’までの距離をxsとすると、偏向角φ’のタンジェントは、概ね、次式(3)で表される。
tanφ’=xs/f ……(3)
As shown in FIGS. 7A and 7B, when the light emitting point P1 is arranged at the position of the focal length (effective focal length: f) of the lenticular lens 2 (the
tan φ ′ = xs / f (3)
この式(3)を見ると、偏向角φ’のタンジェントは、発光点P1から中心線Y1を発光点面上に投影した線Y’までの距離xsに比例していることがわかる。図8には、このxsをわかりやすく図示している。本実施の形態では、2次元表示部1の各画素10がX,Y方向に格子状に並んでおり、レンチキュラーレンズ2の中心軸Y1はそのY軸に対してθの角度に配置される。そして、Xs軸は、図8に示すようにレンチキュラーレンズ2の中心軸Y1(の投影線Y’)に対して垂直な方向に配置され、原点Oはレンチキュラーレンズ2の中心線とxsが交わる点に配置されている。こうすると、各画素10からレンチキュラーレンズ2の中心線Y1までの距離xsは、各画素からXs軸に下ろした垂線とXs軸上の原点Oまでの距離となることがわかる。そして、このxsの値は偏向角φ’のタンジェントに比例した値となる。
From this equation (3), it can be seen that the tangent of the deflection angle φ ′ is proportional to the distance xs from the light emitting point P1 to the line Y ′ projected from the center line Y1 onto the light emitting point surface. FIG. 8 illustrates this xs in an easy-to-understand manner. In the present embodiment, the
ところで、本実施の形態において関心がある偏向角φは、上記X軸方向に伝播する光線と2次元表示部1の表示面1Aに垂直な軸Zとの成す角度であるので、φをφ’を利用して記述しておく必要がある。φとφ’の関係を図9および図10(A)〜(C)を見ながら説明する。まず、2次元表示部1の表示面1Aは、X−Y面上に、2次元表示部1の格子状の画素10の格子がそれぞれX,Y軸方向と一致するように配置されている。この上にレンチキュラーレンズ2がレンチキュラーレンズ2の中心線がY軸と角度θを成すように配置されている。
Incidentally, since the deflection angle φ of interest in the present embodiment is an angle formed by the light beam propagating in the X-axis direction and the axis Z perpendicular to the
図9の鳥瞰図にはY,X軸とレンチキュラーレンズ2の中心軸Y1の方向線(投影線Y’)が記入されている。いま、2次元表示部1の画素10のうち原点Oの画素10からの光がレンチキュラーレンズ2を介して放射されたときを考える。図9において示した放射面50は、原点Oの画素10から放射される光束の形状である。立体形状なのでわかり辛いが、図9に示した放射面50の形状は、板状の矩形で、その矩形の一辺が原点Oを通るレンチキュラーレンズ2の中心線方向の線分(Y’)と一致した状態で、その矩形状の面がX−Y平面に垂直なZ軸からφだけ傾いて配置された形状をしている。このとき、求めたいのは、原点OからX軸線上の上空をX軸に沿った方向に放射される光線とZ軸との成す角度φと原点OからXs軸線上の上空をXs軸に沿った方向に放射される光線とZ軸との成す角度φ’との関係である。この図9の鳥瞰図をZ軸方向の真上から見た図が図10(A)の上面図である。原点Oから放射され、Xs軸上空をXs軸に沿って伝播する光線がXs軸に沿ってxsだけ伝播したときのXs軸からの高度は、
xs/tanφ’
となる。
In the bird's eye view of FIG. 9, the direction lines (projection line Y ′) of the Y and X axes and the central axis Y1 of the
xs / tanφ '
It becomes.
従って、原点Oから放射され、X軸上空をX軸に沿って伝播する光線がX軸に沿ってxだけ伝播したときのX軸からの高度は、図10(B),(C)の側面図を見てわかるように、
(xs・cosθ)/tanφ’
となる。これより、φとφ’の関係は、
tanφ=tanφ’/cosθ
Therefore, the height from the X-axis when the light beam radiated from the origin O and propagates along the X-axis over the X-axis propagates by x along the X-axis is the side surface of FIGS. 10B and 10C. As you can see from the diagram,
(Xs · cos θ) / tanφ ′
It becomes. From this, the relationship between φ and φ ′ is
tanφ = tanφ ′ / cosθ
また、φのタンジェントとxsの関係もわかって、
tanφ=xs・{1/(f・cosθ)} ……(4)
xとの関係は、x=xs・cosθであるから、
tanφ=x・{1/(f・cos2θ)} ……(5)
すなわち、φのタンジェントはxやxsに比例することがわかる。以上で、わかりやすくするための基礎知識の説明は終了する。
Also, know the relationship between tangent of φ and xs,
tan φ = xs · {1 / (f · cos θ)} (4)
Since the relationship with x is x = xs · cos θ,
tan φ = x · {1 / (f · cos 2 θ)} (5)
That is, it can be seen that the tangent of φ is proportional to x and xs. This completes the explanation of basic knowledge for easy understanding.
説明を本筋に戻して、以上説明した基礎知識を元に、図6を参照して式(1)に示したような相対位置タイミングで2次元表示部1から画像を投影するメリットの説明を行う。
Returning to the main point, based on the basic knowledge described above, the merit of projecting an image from the two-
繰り返しになるが、図6には、式(1)のときを例に(すなわち、n・Nがpの倍数のとき)、x0の相対位置も含め、2次元表示部1から画像が投影される他の位置のタイミング、すなわち、式(1)を式(1)のi,jに関してわかりやすく表形式にまとめたものであり、それぞれのi,jでの2次元表示部1の位置を、レンチキュラーレンズ2の位置を固定し、レンチキュラーレンズ2の位置を基準として図示してある。また、図6の例は、p=3,m=n=3,N=M=2のときの例である。m=n=3であるから、i=0,1,2、j=0,1,2となり、その結果、3行3列の表となっている。
Again, in FIG. 6, the image is projected from the two-
本実施の形態では、i,jの順番は特に制約はないが、i,jすべての場合の相対位置において同等なタイミング条件で2次元表示部1から同等な条件において、それぞれ所定の画像が投影されることが望ましい。図6では、図を見てわかるように1列から順番に縦方向(i=0,1,2)に各i,jをスキャン(相対位置を変位)している(T1→T2→・・・・→T9)。このとき、1つの任意の「3次元画素」11に含まれる「R画素11R」に注目し、画素10とレンチキュラーレンズ2の中心軸Y1との距離をXs軸上にスキャンごとにその履歴を保存しながら棒線マークをプロットした図も図6に付加してある。すべての場合をスキャンすると最終的にはT9のようになる。図11に、図6のタイミングT9での状態を改めて拡大して示す。
In the present embodiment, the order of i and j is not particularly limited, but a predetermined image is projected from the two-
図11を見てわかるように、本実施の形態による条件式(1)(式(2)も同等)によれば、任意の「3次元画素」11のいま注目している画素10(ここではR画素10R)のレンチキュラーレンズ2の中心軸Y1からの距離関係は、Xs軸上の幅xwの中に等間隔(Δxw)に、
(N・M・m・n)本並ぶことがわかる。
As can be seen from FIG. 11, according to the conditional expression (1) according to the present embodiment (equation (2) is also equivalent), an arbitrary “three-dimensional pixel” 11 of the
It can be seen that (N, M, m, n) are lined up.
レンチキュラーレンズ2の中心軸Y1からの距離関係が、Xs軸上に等間隔に並べば、式(4)を見てわかるように、偏向角φのタンジェントはxsに比例するので、偏向角φのタンジェントも上記スキャンの結果、等間隔に並ぶことがわかる。すなわち、本実施の形態の定めるタイミングで2次元表示部1から画像を投影すれば、任意の2次元表示部1上に構成される任意の「3次元画素」の、ある種類の画素10(ここではR画素10R)から投影される光線の偏向角φのタンジェントが等間隔に、
(N・M・m・n)本だけ並ぶことがわかる。これは、1つの3次元画素11から3次元映像表示の1フレーム期間に放射される放射方向のそれぞれ異なる光線数ν、または3次元映像表示の1フレーム期間に1つの3次元画素により生成される視点数νに対応する。
If the distance relationship from the central axis Y1 of the
It can be seen that only (N · M · m · n) books are arranged. This is generated by one three-
その様子を図1、図2に図示してある。図1、図2には、空間像表示装置の任意の3次元画素11のある種類の画素10(例えばR画素10R)から放射される光線の様子を示している。空間像は、空間像表示装置から任意の距離Lの場所(X’−Y''面上)で鑑賞するとし、鑑賞者は距離Lを保ったまま自由に画面と平行に移動できるものとする(今は説明をしやすくするために、鑑賞者は便宜上距離Lを保ったまま左右のみ移動可能としているが、距離Lは任意であるので、この説明のあとは、もちろん、鑑賞者は前後左右に移動して鑑賞することが可能である)。レンチキュラーレンズ2の中心線Y1と2次元表示部1の表示面1Aとに垂直な線(Z軸)を考え、2次元表示部1の表示面1Aと交差する点と鑑賞者が移動する線との交差する点をそれぞれO、O’とする。本実施の形態による相対位置タイミングで「3次元画素」11のある種類の画素10(例えば、R画素10R)を発光させると、今、レンチキュラーレンズ2を止めて考えると、図2に示すように、発光点がX軸に等間隔に並ぶ、すると上述の式(5)より偏向角φのタンジェントが等間隔に並ぶ。そしてまた、Oからxの位置での発光点P1から放射された光線は鑑賞者のLだけ離れたX’軸上のO’からx’だけ離れた次式(6)で示す点に到達する。ここで、fはレンチキュラーレンズ2(のシリンドリカルレンズ2A)の焦点距離(有効焦点距離)である。
x’=L・tanφ=x・{L/(f・cos2θ)} ……(6)
This is illustrated in FIG. 1 and FIG. 1 and 2 show the state of light rays emitted from a certain type of pixel 10 (for example,
x ′ = L · tan φ = x · {L / (f · cos 2 θ)} (6)
式(6)を見てわかるように、X軸上の発光点P1の位置が等間隔に並ぶと、それに対応して距離Lだけ離れた鑑賞者のX’軸に到達したとき到達点の位置も等間隔に並ぶことがわかる。鑑賞者から見たときの明るさは鑑賞者の眼の瞳に入る光線数に比例するから、X’軸に到達したとき到達点の位置も等間隔に並ぶということは、鑑賞者はそのX’軸上のどの位置から鑑賞しても光の強度は同じであるということ、すなわち光の強度むらが発生しないということを意味している。今は、例えばR画素10Rについて考察したが、この考察はすべての種類の画素10についても同様に言えることである。
As can be seen from the equation (6), when the positions of the light emitting points P1 on the X axis are arranged at equal intervals, the position of the reaching point is reached when the viewer reaches the X ′ axis of the viewer who is separated by a distance L correspondingly. It can be seen that the lines are evenly spaced. Since the brightness when viewed from the viewer is proportional to the number of rays that enter the pupil of the viewer's eye, when the X ′ axis is reached, the positions of the arrival points are also arranged at equal intervals. 'This means that the light intensity is the same regardless of the position on the axis, that is, there is no unevenness in light intensity. Now, for example, the
図12および図13には、図6に示した相対位置タイミングを実現するためのスキャン方法の例を示してある。本実施の形態によれば、式(1)または式(2)のタイミングの順序には特に制約はない。従って、スキャンシステムの特性や都合によってタイミングの順序は決定されるのが一般的である。また、前述の式で示しているのは、2次元表示部1とレンチキュラーレンズ2の相対位置関係であるので、実際に可動させるのは、2次元表示部1であってもよいし、レンチキュラーレンズ2であってもよい。図12および図13の例では、レンチキュラーレンズ2を可動させた場合について示してある。
12 and 13 show an example of a scanning method for realizing the relative position timing shown in FIG. According to the present embodiment, there is no particular limitation on the timing order of the formula (1) or the formula (2). Therefore, the timing order is generally determined according to the characteristics and convenience of the scanning system. Moreover, since what is shown by the above formula is the relative positional relationship between the two-
特に図12の例は、図6の図中に振ってあるタイミングT1→T2,…→T9の順番にレンチキュラーレンズ2をスキャン(相対位置を変位)させたときの例である。この例では、1周期T1〜T9を繰り返して3次元映像表示の1フレーム期間に相当するスキャンを行っている。図13の例も同様に、図6の図中に振ってあるタイミングT1→T2,…→T9の順番にレンチキュラーレンズ2をスキャンさせたときの例であるが、この例では、T1→T2,…→T9の順番にスキャンし、その次にはT9,T8,…→T1と逆方向にスキャンを行い、以降はこれを繰り返すような動作をさせたときの例である。
In particular, the example of FIG. 12 is an example when the
それぞれの例に特徴的に言えることは、図12の例は、常に一方向にスキャンしているときのタイミングを選ぶように配慮されており、スキャンシステムのヒステリシスが心配な場合に適している。たたし、一方向にスキャンした後は、高速で戻す必要があり高速動作可能なスキャンシステムが必要となる。一方、図13の例では、スキャンの往復運動を効率よく利用しているので、必要最低限のスキャン速度でよく比較的低速のスキャンシステムに適している。ただし、往復運動にヒステリシスがあると像が2重になるなどの問題が発生する恐れがあり、位置精度の高いスキャンシステムが求められる。 What can be said characteristically in each example is that the example of FIG. 12 is considered to always select the timing when scanning in one direction, and is suitable when the hysteresis of the scanning system is a concern. However, after scanning in one direction, it is necessary to return at high speed, and a scanning system capable of high speed operation is required. On the other hand, in the example of FIG. 13, since the reciprocating motion of the scan is efficiently used, the necessary minimum scan speed is sufficient and it is suitable for a relatively slow scan system. However, if there is hysteresis in the reciprocating motion, a problem such as double images may occur, and a scanning system with high positional accuracy is required.
なお、図13および図12を見てわかるように、2次元表示部1の2次元フレーム間隔tr(2次元映像表示の1フレーム期間)は、空間像表示装置が所定の光線数の光線で表示される空間像を表示するための一定の時間間隔、すなわち3次元映像表示の1フレーム期間(3次元フレーム間隔)がt3Dであるとすると、
t3D=q・(m・n・tr) qは1以上の整数
の関係を満足することが望ましい。ところで、式(1)または式(2)のx0についてであるが、これは偏向のオフセットであるので任意の定数である。通常、表示面1Aに対して左右対称的に偏向したいのであれば、スキャン振幅ピークをt0とするとt0の半分程度をオフセットx0とするのが望ましい。
As can be seen from FIG. 13 and FIG. 12, the two-dimensional frame interval tr of the two-dimensional display unit 1 (one frame period of two-dimensional video display) is displayed by the aerial image display device with a predetermined number of light beams. If a certain time interval for displaying the aerial image to be displayed, that is, one frame period (three-dimensional frame interval) of three-dimensional video display is t3D,
t3D = q · (m · n · tr) It is desirable that q satisfies an integer relationship of 1 or more. By the way, with respect to x0 in the formula (1) or the formula (2), this is an arbitrary constant since it is a deflection offset. Normally, if it is desired to deflect the display surface symmetrically with respect to the
また、本実施の形態において、光線数ν(=N・M・m・n)、または視点数νを得るために2次元表示部1において3次元映像表示の1フレーム期間内に時分割で表示される2次元画像の総枚数gは、
g=m・n≧2
の関係式を満足することが好ましい。
In this embodiment, in order to obtain the number of rays ν (= N · M · m · n) or the number of viewpoints ν, the two-
g = m · n ≧ 2
It is preferable that the following relational expression is satisfied.
以上により、本実施の形態に係る空間表示装置において、レンチキュラーレンズ2と2次元表示部1との相対位置を変位させるタイミングと、2次元表示部1から映像を時分割で表示するタイミングとを適切に同期制御することで、鑑賞者は光強度むらのない空間像を鑑賞できることを説明した。
As described above, in the spatial display device according to the present embodiment, the timing for displacing the relative position between the
次に、本実施の形態に係る空間表示装置によれば色むらを抑制できることを説明する。
本実施の形態による1つの3次元画素11を利用して所望の色を再現するためには、R,G,BやR,G1,G2,Bなどの各色の画素10が、各色について所定の光量で発光し混色された状態で鑑賞者に到達する必要がある。各色の画素10からの色を混色する方法としては、時間的にパラレルに各色の画素10を発光させ混色する方法と、人の眼の持つ積分機能を利用して短時間にシリアルに各色の画素10を所定の光量で発光させ混色する方法とがある。本実施の形態では、主としてパラレルとシリアルとを混在させて利用するが、3次元画素11を利用して各色の画素10の光を混色させて所望の色を再現させるための特徴的なポイントは、1つの3次元画素11からある所定の偏向方向に放射される光線に注目すると、上で説明した3次元フレーム間隔t3Dの間に、R,G,BやR,G1,G2,Bなどすべての種類の画素10から同等に所定の偏向方向に所定の光量で光線が放射される必要がある、ということである。
Next, it will be described that the color unevenness can be suppressed according to the spatial display device according to the present embodiment.
In order to reproduce a desired color using one three-
本実施の形態によれば、1つの3次元画素11からある所定の偏向方向に放射される光線に注目すると、3次元フレーム間隔t3Dの間に、R,G,BやR,G1,G2,Bなどすべての種類の画素10から同等に所定の偏向方向に所定の光量で光線が放射され、色むらが抑制される。このことを図14を参照して説明する。なお、図14は、基本的には図6と同じものである。また、図14におけるタイミングT1,T4,T7での表示状態を図15に拡大して示す。また、タイミングT2,T5,T8での表示状態を図16に、タイミングT3,T6,T9での表示状態を図17に拡大して示す。
According to the present embodiment, when attention is paid to a light beam emitted from a single three-
いま、画素10がR,G,Bの3種類であるとすると、3次元フレーム間隔t3Dの間にある注目する偏向角の方向にR,G,Bのすべての画素10からの光線が放射されればよい。例えば図14に示した偏向角φ1に注目すると、1つの「3次元フレーム」を構成するスキャンのタイミングT1の状態ではR画素10Rから放射され、タイミングT4ではB画素10B、タイミングT7ではG画素10Gからそれぞれ放射されることがわかる(図15に拡大して示す)。
Now, assuming that there are three types of
また、もし、偏向角φ2に注目すると、1つの「3次元フレーム」を構成するタイミングT2の状態ではB画素10Bから放射され、タイミングT5ではG画素10G、タイミングT8ではR画素10Rからそれぞれ放射されることがわかる(図16に拡大して示す)。
また、もし、偏向角φ3に注目すると、1つの「3次元フレーム」を構成するタイミングT3の状態ではB画素10Bから放射され、タイミングT6ではG画素10G、タイミングT8ではR画素10Rからそれぞれ放射されることがわかる(図17に拡大して示す)。
If attention is paid to the deflection angle φ2, the light is emitted from the
If attention is paid to the deflection angle φ3, the light is emitted from the
以上の例で示したように本実施の形態によれば、3次元フレーム間隔の間に、R,G,Bのすべての種類の画素10から同等に所定の偏向方向に光線が放射される。従って、色むらを抑制することができる。
As shown in the above example, according to the present embodiment, rays are emitted in the predetermined deflection direction equally from all types of R, G, and
以上説明したように、本実施の形態の空間像表示装置によれば、p色の画素10を複数有する2次元表示部1と、その画素配列に対して斜めに配置されたレンチキュラーレンズと2を適切に組み合わせることで、同時刻に、複数の視野角に対応する複数の光線が面分割で空間中に放射される。かつ、各シリンドリカルレンズ2Aと2次元表示部1の各画素10との相対的な位置が周期的に変位することで、各シリンドリカルレンズ2Aによる任意の画素10からの表示画像光の放射方向が周期的に変位する。そして、3次元映像の1フレーム分に対応する画像が、2次元表示部1の各画素10ごとに時分割で表示されると共に、2次元表示部1における時分割表示のタイミングと変位手段による相対的な位置を変位させるタイミングとが同期制御される。すなわち、本実施の形態の空間像表示装置によれば、面分割方式と時分割方式とを組み合わせた立体表示を実現できる。また、レンチキュラーレンズ2または2次元表示部1を全体的に移動させることで時分割表示を実現するようにしたので、例えばマイクロ偏向ミラーアレイの個々のマイクロミラーを時分割で独立に同期制御するような場合に比べて、同期制御も容易となる。これにより、従来に比べて高精細な立体表示を容易に実現することができる。さらに、所定の関係式を満足するような適切な同期制御を行うことで、空間像の明るさの強度むらと色むらとが抑制され、より良好な空間像表示を行うことができる。
[第2の実施の形態]
As described above, according to the aerial image display device of the present embodiment, the two-
[Second Embodiment]
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。なお、上記第1の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component substantially the same as the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.
上記第1の実施の形態において、図14に示した例をよく見るとスキャン動作(相対位置を変位させる動作)によって3次元画素11のある注目した場所にR,G,Bのすべての画素10が順番に配置されることによって、色むらが抑制されていることがわかる。これに対し、図18(A),(B)は、本実施の形態に係る空間像表示装置における表示例を示している。なお、本実施の形態に係る空間像表示装置は、スキャン動作の方式が異なるのみで、その基本構成は、上記第1の実施の形態における空間像表示装置と同様である。
In the first embodiment, if the example shown in FIG. 14 is observed closely, all of the R, G, and
本実施の形態では、図18(A),(B)に示した2つの状態で1つの3次元フレームを構成している。いま、例として偏向角がφaである部分に注目すると、図18(A)の第1の状態では、R画素10Rからの光が放射され、図18(B)の第2の状態では、G画素10GおよびB画素10Bからの光が同時に放射される。すなわち、1つの「3次元フレーム」の間に1つの3次元画素11からφaの偏向角にR,G,Bの各色の画素10からの光が放射されていることがわかる。図18(A),(B)の例では、図14の例とは若干様子が異なり、3次元画素11の違った場所にR,G,Bの各画素10が配置されることがわかる。しかし、1つの3次元画素11の中から同一方向に放射されれば、3次元画素11内での場所は異なっても各画素からの色を混色することができる。
In the present embodiment, one three-dimensional frame is configured in the two states shown in FIGS. Now, focusing on the portion where the deflection angle is φa as an example, in the first state of FIG. 18A, light from the
1…2次元表示部、1A…表示面(発光面)、2…レンチキュラーレンズ、2A…シリンドリカルレンズ、4…撮像対象物、10(10R,10G,10B)…画素、11…3次元画素、21…圧電素子、22…球面レンズ、30…映像信号処理部、31…タイミング制御部、32…映像メモリ、33…Xドライバ、34…Yドライバ、35…圧電素子制御部、50…放射面、P1…発光点、S1…制御信号、X…2次元表示部の横方向の軸、Y…2次元表示部の縦方向の軸、Y1…レンチキュラーレンズの中心軸(円筒軸)、Xs…レンチキュラーレンズの中心軸(円筒軸)に垂直な軸、Y’…レンチキュラーレンズの中心軸を2次元表示部の表示面に投影した軸、L…2次元表示部の表示面から任意の観察位置までの距離、X’…2次元表示部の表示面から距離Lの場所での横方向の軸、Y''…2次元表示部の表示面から距離Lの場所での縦方向の軸。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
p色(pは1以上の整数)の画素を複数有し、前記各画素が、互いに直交する縦方向および横方向の格子目上に2次元配列されることにより平面状の表示面が形成され、かつ、縦方向には同一色の画素が複数配列され、横方向には一定周期ごとに同じ色が現れるようにp色の画素が周期的に複数配列された2次元表示部と、
複数のシリンドリカルレンズが互いの円筒軸が平行となるように並列配置されて全体として板状に構成され、前記2次元表示部の表示面に対して全体として平行となるように対向配置されると共に、前記2次元表示部の縦方向の軸に対して前記シリンドリカルレンズの円筒軸が前記表示面に平行な面内で所定角度で傾斜するように配置され、前記2次元表示部からの表示画像光を各画素ごとに偏向して放射するレンチキュラーレンズと、
前記レンチキュラーレンズまたは前記2次元表示部の少なくとも一方を前記表示面に平行な面内で往復移動させることで、前記各シリンドリカルレンズと前記2次元表示部の各画素との相対的な位置を周期的に変位させ、前記各シリンドリカルレンズによる任意の画素からの表示画像光の放射方向を周期的に変位させる変位手段と、
3次元映像の1フレーム分に対応する画像を前記2次元表示部の各画素ごとに時分割で表示させる制御を行うと共に、前記2次元表示部における時分割表示のタイミングと前記変位手段による前記相対的な位置を変位させるタイミングとを同期させる制御を行う制御手段と
を備え、
前記2次元表示部と前記レンチキュラーレンズとの相対位置を変位動作させながら、その変位動作に同期した前記3次元映像の時分割の画像による光を前記2次元表示部から前記レンチキュラーレンズを介して空間中に放射することで、複数の視野角に対応した3次元的な空間像を表示する
空間像表示装置。 An aerial image display device that forms a three-dimensional aerial image by emitting a plurality of light rays corresponding to a plurality of viewing angles into the space,
A plurality of pixels of p color (p is an integer of 1 or more) are provided, and each of the pixels is two-dimensionally arranged on a grid in the vertical and horizontal directions orthogonal to each other to form a flat display surface. A two-dimensional display unit in which a plurality of pixels of the same color are arranged in the vertical direction and a plurality of pixels of p color are periodically arranged so that the same color appears in a certain period in the horizontal direction;
A plurality of cylindrical lenses are arranged in parallel so that their cylindrical axes are parallel to each other, are configured in a plate shape as a whole, and are arranged so as to be parallel to the display surface of the two-dimensional display unit as a whole. The cylindrical axis of the cylindrical lens is arranged to be inclined at a predetermined angle in a plane parallel to the display surface with respect to the vertical axis of the two-dimensional display unit, and the display image light from the two-dimensional display unit A lenticular lens that deflects and emits for each pixel;
By reciprocating at least one of the lenticular lens or the two-dimensional display unit in a plane parallel to the display surface, the relative positions of the cylindrical lenses and the pixels of the two-dimensional display unit are periodically changed. Displacement means for periodically displacing the radiation direction of the display image light from any pixel by each cylindrical lens;
Control is performed to display an image corresponding to one frame of the 3D video in a time-sharing manner for each pixel of the 2D display unit, and the timing of the time-division display in the 2D display unit and the relative by the displacement means And a control means for performing control to synchronize with the timing of displacing the general position,
While the relative position between the two-dimensional display unit and the lenticular lens is displaced, light from the time-division image of the three-dimensional image synchronized with the displacement operation is transmitted from the two-dimensional display unit via the lenticular lens. A spatial image display device that displays a three-dimensional spatial image corresponding to a plurality of viewing angles by radiating in.
前記2次元表示部における縦方向にN個の画素と横方向にp×M個の画素とからなる計p×M×N個(N,Mは1以上の整数)の画素群を「3次元画素」としたとき、
前記2次元表示部における縦方向に平行な線分と前記レンチキュラーレンズの円筒軸に平行な線分との成す角が、
θ=tan-1{(p・px)/(n・N・py)} ……(A)
(ただし、nは1以上の整数)
の関係式を満足し、かつ、前記関係式(A)においてn・Nがpの整数倍であり、
前記変位手段が、前記レンチキュラーレンズまたは前記2次元表示部を前記2次元表示部の前記横方向と平行な所定の一方向にのみ往復移動させるようになされ、
前記2次元表示部が、前記3次元映像の1フレーム分に対応する画像をm×n個の画像に時分割で表示するようになされている
請求項1に記載の空間像表示装置。 The pixel pitch for each color in the horizontal direction of the two-dimensional display unit is px, the pixel pitch for each color in the vertical direction is py,
In the two-dimensional display unit, a total of p × M × N pixels (N and M are integers of 1 or more) consisting of N pixels in the vertical direction and p × M pixels in the horizontal direction are defined as “three-dimensional. When `` pixel ''
An angle formed by a line segment parallel to the vertical direction in the two-dimensional display unit and a line segment parallel to the cylindrical axis of the lenticular lens is
θ = tan −1 {(p · px) / (n · N · py)} (A)
(Where n is an integer greater than 1)
And in the relational expression (A), n · N is an integer multiple of p,
The displacement means is configured to reciprocate the lenticular lens or the two-dimensional display unit only in a predetermined direction parallel to the lateral direction of the two-dimensional display unit;
The aerial image display device according to claim 1, wherein the two-dimensional display unit displays an image corresponding to one frame of the three-dimensional video on m × n images in a time division manner.
ν=m・n・(M・N)
(ただし、mは1以上の整数)
の関係式を満足する
請求項2に記載の空間像表示装置。 The number of light rays v having different radiation directions emitted from one 3D pixel in one frame period of 3D video display, or the number of viewpoints generated by one 3D pixel in 1 frame period of 3D video display. ν is
ν = m · n · (M · N)
(Where m is an integer greater than or equal to 1)
The aerial image display device according to claim 2, wherein the following relational expression is satisfied.
ν0=p・M・N
の関係式を満足する
請求項2に記載の空間像表示装置。 The number of different rays ν 0 in the radiation direction emitted from one of the three-dimensional pixels at the same time is
ν 0 = p · M · N
The aerial image display device according to claim 2, wherein the following relational expression is satisfied.
g=m・n≧2
の関係式を満足する
請求項3に記載の空間像表示装置。 In order to obtain the number of rays ν or the number of viewpoints ν, the total number g of images displayed in a time-division manner within one frame period of the three-dimensional video display in the two-dimensional display unit is as follows:
g = m · n ≧ 2
The aerial image display device according to claim 3, wherein the following relational expression is satisfied.
pr=p・px・M
を満足する値である
請求項2に記載の空間像表示装置。 The pitch pr in the X direction of each cylindrical lens in the lenticular lens is
pr = p, px, M
The aerial image display device according to claim 2, wherein the aerial image display device satisfies the following requirement.
請求項2に記載の空間像表示装置。 3. The aerial image display device according to claim 2, wherein in the relational expression (A), only when p = 3, n is an integer of 2 or more.
t3D=q・(m・n・tr)
(ただしqは1以上の整数)
の関係を満足する
請求項3に記載の空間像表示装置。 One frame period (two-dimensional frame interval) of the two-dimensional image display in the two-dimensional display unit is tr, and one frame period (three-dimensional frame interval) of the three-dimensional image display for displaying the number of light beams ν is t3D. When
t3D = q · (m · n · tr)
(Where q is an integer greater than or equal to 1)
The aerial image display device according to claim 3, wherein the relationship is satisfied.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010118221A JP5041258B2 (en) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Aerial image display device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010118221A JP5041258B2 (en) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Aerial image display device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007216399A Division JP4561794B2 (en) | 2007-08-22 | 2007-08-22 | Aerial image display device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010250330A JP2010250330A (en) | 2010-11-04 |
JP5041258B2 true JP5041258B2 (en) | 2012-10-03 |
Family
ID=43312640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010118221A Expired - Fee Related JP5041258B2 (en) | 2010-05-24 | 2010-05-24 | Aerial image display device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5041258B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160122740A (en) * | 2014-01-23 | 2016-10-24 | 수퍼 소닉 이매진 | Method for determining a physical characteristic on a punctual location inside a medium, a method for determining an image of a medium and apparatus implementing said methods |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01317091A (en) * | 1988-06-17 | 1989-12-21 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Multi-directional stereoscopic video equipment |
US6064424A (en) * | 1996-02-23 | 2000-05-16 | U.S. Philips Corporation | Autostereoscopic display apparatus |
JPH1020242A (en) * | 1996-07-08 | 1998-01-23 | Fuji Xerox Co Ltd | Projection type display device |
JP2003337303A (en) * | 2002-05-17 | 2003-11-28 | Canon Inc | Device and system for stereoscopic image display |
JP4287105B2 (en) * | 2002-08-22 | 2009-07-01 | 株式会社バンダイナムコゲームス | Stereoscopic image display device and electronic device |
JP4271155B2 (en) * | 2004-02-10 | 2009-06-03 | 株式会社東芝 | 3D image display device |
JP3885077B2 (en) * | 2004-03-26 | 2007-02-21 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 3D display |
JP2007017635A (en) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Ntt Docomo Inc | Stereoscopic image display device and stereoscopic image display method |
-
2010
- 2010-05-24 JP JP2010118221A patent/JP5041258B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160122740A (en) * | 2014-01-23 | 2016-10-24 | 수퍼 소닉 이매진 | Method for determining a physical characteristic on a punctual location inside a medium, a method for determining an image of a medium and apparatus implementing said methods |
KR102281579B1 (en) * | 2014-01-23 | 2021-07-26 | 수퍼소닉 이매진 | Method for determining a physical characteristic on a punctual location inside a medium, a method for determining an image of a medium and apparatus implementing said methods |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2010250330A (en) | 2010-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4561794B2 (en) | Aerial image display device | |
JP5176718B2 (en) | Aerial image display device | |
US9055288B2 (en) | Switchable 3D/2D optical imaging system | |
US7786953B2 (en) | Apparatus displaying three-dimensional image | |
EP2777291B1 (en) | Display device | |
RU2571403C2 (en) | Autostereoscopic display device | |
CN1910936B (en) | A three-dimensional display | |
TWI516091B (en) | Multi-view 3d display and method for generating multi-view 3d image data | |
US8199069B2 (en) | Three-dimensional image displaying apparatus | |
JP5156063B2 (en) | 3D image display device and display method | |
JP3605572B2 (en) | Three-dimensional image display device, point light emitting member and point light transmitting member | |
JP5041258B2 (en) | Aerial image display device | |
JP4119409B2 (en) | 3D image display apparatus, 3D image display method, and 3D display image data generation method | |
JP5149438B1 (en) | 3D image display apparatus and 3D image display method | |
US20190294109A1 (en) | Holographic display device | |
JP3870268B2 (en) | Image display device and image display method | |
US20230388480A1 (en) | Lightfield displays |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20100816 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20111221 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120614 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120627 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150720 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |