JP5069360B2 - 3D display device - Google Patents

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Description

本発明は、3次元表示装置に係わり、特に、プロジェクタを用いて、複数の表示面に表示される2次元像の輝度を、それぞれ独立に変化させて3次元立体像を表示する3次元表示装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional display device, and in particular, a three-dimensional display device that displays a three-dimensional stereoscopic image by independently changing the brightness of two-dimensional images displayed on a plurality of display surfaces using a projector. About.

複数の透過型表示装置(例えば、液晶表示装置)を、観察者から見て異なった奥行き位置に配置することにより、観察者に3次元立体像を表示する積層型の3次元表示装置が知られている。この積層型の3次元表示装置の一つに、例えば、下記、特許文献1、特許文献2に開示されている(Depth Fused 3-D)方式の3次元表示装置がある。
特許文献2に記載されているDFD方式の3次元表示装置は、光学的に、複数の表示面、例えば、表示面Aと、表示面Bの2個の表示面を観察者から見て異なった奥行き位置に配置する。ここで、表示面Aのほうが、表示面Bよりも観察者側に近いものとする。
そして、表示面Aと表示面Bの間に存在する3次元物体の3次元立体像を表示する場合には、3次元物体を観察者から見て表示面Aと表示面Bとに射影した2次元像を生成し、これらの2次元像を、表示面Aと表示面Bとに各々表示し、かつ、これらの2次元像の輝度を3次元物体の奥行き位置に応じて変化させる。
このようにすることで、2次元像は、表示面Aと表示面Bの奥行き位置のみに表示されるにも拘わらず、観察者には、3次元立体像が、3次元物体の奥行き位置にあると感じさせることができる。このように、DFD方式の3次元表示装置では、立体視の生理的要因間の矛盾を抑制でき、かつ、情報量を少なくでき、電気的に書き換え可能な3次元動画像を再生することが可能となる。
このDFD方式の3次元表示装置として、例えば、下記特許文献3に開示されているように、ホログラフィック拡散板(ホログラフィック透明スクリーン)と投射型表示装置(プロジェクタ)からなる構成も知られている。
A laminated type three-dimensional display device that displays a three-dimensional stereoscopic image to an observer by arranging a plurality of transmission type display devices (for example, liquid crystal display devices) at different depth positions as viewed from the observer is known. ing. As one of the stacked three-dimensional display devices, for example, there are (Depth Fused 3-D) type three-dimensional display devices disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 below.
The DFD-type three-dimensional display device described in Patent Document 2 is optically different from the observer when viewing two display surfaces, for example, display surface A and display surface B. Arrange in the depth position. Here, it is assumed that the display surface A is closer to the viewer side than the display surface B.
When a 3D stereoscopic image of a 3D object existing between the display surface A and the display surface B is displayed, the 3D object is projected onto the display surface A and the display surface B as viewed from the observer 2 A two-dimensional image is generated, these two-dimensional images are displayed on the display surface A and the display surface B, respectively, and the luminance of these two-dimensional images is changed according to the depth position of the three-dimensional object.
In this way, the two-dimensional image is displayed only at the depth positions of the display surface A and the display surface B, but the viewer can view the three-dimensional stereoscopic image at the depth position of the three-dimensional object. You can feel it. As described above, the DFD 3D display device can suppress contradiction between physiological factors of stereoscopic vision, can reduce the amount of information, and can reproduce an electrically rewritable 3D moving image. It becomes.
As this DFD type three-dimensional display device, for example, as disclosed in Patent Document 3 below, a configuration including a holographic diffusion plate (holographic transparent screen) and a projection display device (projector) is also known. .

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特許第3460671号明細書 特許第3022558号明細書 特開2003−57595号公報
As prior art documents related to the invention of the present application, there are the following.
Japanese Patent No. 3460671 Japanese Patent No. 3022558 JP 2003-57595 A

図17は、従来のDFD方式の3次元表示装置の一例を示す図であり、前述の特許文献3の図1に記載されている3次元表示装置を示す図である。
図17に示す3次元表示装置は、複数のプロジェクタ型2次元表示装置(例えば、CRT型、LCD型、ILA型、DMD型など)(161,162)と、透明スクリーンである反射型ホログラフィック拡散板(131,132)を用いて、表示装置を構成したものである。
反射型ホログラフィック拡散板(131,132)は、おおむね透明であり、観察者は背後の表示を見ることが可能である。
ただし、図17に示す構成では、プロジェクタからの投影光が他のスクリーンと干渉しないようにスクリーンとプロジェクタを配置しなくてはならず、投影のために透明スクリーン間隔をある程度大きくしなければならなかった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、3次元表示装置において、透明スクリーン間隔を従来よりも狭くすることが可能で、近くから見ても前後に分離しない画像を表示することが可能となる技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、3次元表示装置において、透明スクリーン間のクロストークを削減し、多人数向け表示を実現することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a conventional DFD type three-dimensional display device, and is a diagram illustrating the three-dimensional display device described in FIG. 1 of Patent Document 3 described above.
The three-dimensional display device shown in FIG. 17 includes a plurality of projector-type two-dimensional display devices (for example, CRT type, LCD type, ILA type, DMD type, etc.) (161, 162) and reflective holographic diffusion that is a transparent screen. The display device is configured by using the plates (131, 132).
The reflective holographic diffusion plates (131, 132) are generally transparent so that the observer can see the display behind.
However, in the configuration shown in FIG. 17, the screen and the projector must be arranged so that the projection light from the projector does not interfere with other screens, and the transparent screen interval must be increased to some extent for projection. It was.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to make it possible to make the transparent screen interval narrower than before in a three-dimensional display device. However, an object of the present invention is to provide a technique capable of displaying an image that is not separated back and forth.
Another object of the present invention is to provide a technique capable of reducing crosstalk between transparent screens and realizing display for a large number of people in a three-dimensional display device.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願の発明者らは、透明スクリーンの間から投影する多層透明スクリーン表示では面間に限界があり連続的な奥行きの表示が困難であることを見出した。
本発明は、前記知見に基づき成されたものであり、本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
The inventors of the present application have found that in a multi-layer transparent screen display that projects from between transparent screens, there is a limit between the surfaces, and it is difficult to display continuous depth.
The present invention has been made on the basis of the above findings, and the outline of typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

(1)観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示装置を具備し、前記複数の表示装置の中の少なくとも1個の表示装置は、透明スクリーンと、前記透明スクリーンに画像を下方向または横方向から投影表示する投射型表示装置で構成される3次元表示装置であって、前記透明スクリーンは、予め決められたある特定の角度で入ってきた光を反射もしくは拡散させ、それ以外の方向から来た光はそのまま透過させる性質を持った透明スクリーンであり、前記透明スクリーンの中の少なくともつは、特定の偏光を選択的に反射または拡散する透明スクリーンであり、前記複数の表示装置の中の少なくとも2個の表示装置は、偏光を選択的に反射または拡散する透明スクリーンと、前記透明スクリーンに画像を投影表示する投射型表示装置で構成され、選択的に反射または拡散する偏光の偏光方向が2つの透明スクリーンの間で同じであり、前記2つの透明スクリーンの間に、1/2波長板を具備する。 (1) A plurality of display devices arranged at different depth positions as viewed from an observer are provided, and at least one of the plurality of display devices has a transparent screen and an image on the transparent screen. A three-dimensional display device comprising a projection type display device for projecting and displaying from below or from the side, wherein the transparent screen reflects or diffuses light entering at a specific angle determined in advance. the light coming from a direction other than a transparent screen having a property of transmitting it, at least one of said transparent screen, Ri transparent screen der selectively reflecting or diffusing a specific polarization, the plurality At least two of the display devices include a transparent screen that selectively reflects or diffuses polarized light, and a projection that projects and displays an image on the transparent screen. Is composed of the display device, the polarization direction of the selectively reflected or diffused polarization are the same between the two transparent screen, between the two transparent screen comprises a 1/2-wavelength plate.

(2)(1)において、前記透明スクリーンと、前記透明スクリーンに画像を投影表示する投射型表示装置の間に、画像の投影に用いない偏光成分を減衰させる偏光板を具備する。
(3)(1)または(2)の何れかにおいて、前記観察者側から画像が投影される透明スクリーンの観察者と反対側に、前記透明スクリーンに画像を投影するのに用いた偏光成分を減衰させる偏光板を具備する。
(4)(1)ないし(3)の何れかにおいて、前記観察者から見て最後面の表示装置は、多眼式の指向性画像を表示可能な表示装置である。
(5)(4)において、前記最後面の表示装置は、透明スクリーンと、前記透明スクリーンに画像を投影表示する複数の投射型表示装置で構成され、前記透明スクリーンは、透過または反射する光の広がり角が限定的であり、前記各投射型表示装置は、指向性の異なる画像を投影する。
(2) In (1) , a polarizing plate that attenuates a polarization component that is not used for image projection is provided between the transparent screen and a projection display device that projects and displays an image on the transparent screen.
(3) In any one of (1) and (2) , the polarization component used to project the image on the transparent screen is opposite to the observer of the transparent screen on which the image is projected from the observer side. A polarizing plate to be attenuated is provided.
(4) In any one of (1) to (3) , the rearmost display device as viewed from the observer is a display device capable of displaying a multi-eye directional image.
(5) In (4) , the display device on the last surface includes a transparent screen and a plurality of projection display devices that project and display an image on the transparent screen, and the transparent screen transmits or reflects light. The divergence angle is limited, and each of the projection display devices projects images having different directivities.

(6)(1)ないし(5)の何れかにおいて、前記複数の表示装置のうち、観察者から見て最後面の表示装置は、不透明な2次元表示装置である。
(7)(1)ないし(6)の何れかにおいて、前記各表示装置に表示される画像は、前記観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示装置に対して表示対象である3次元物体を前記観察者の視線方向から表示面に射影した2次元像であり、表示したい3次元立体像の奥行き位置に応じて、各表示装置に表示する画像の輝度を分配する輝度分配画像生成装置と、輝度分配された画像を各表示装置に表示させる制御装置とを具備する。
(6) In any one of (1) to (5) , among the plurality of display devices, the display device on the rearmost surface as viewed from the observer is an opaque two-dimensional display device.
(7) In any one of (1) to (6) , the image displayed on each display device is a display target for a plurality of display devices at different depth positions as viewed from the observer. Luminance distribution image generation that is a two-dimensional image obtained by projecting a three-dimensional object onto the display surface from the viewing direction of the observer, and distributes the luminance of the image displayed on each display device according to the depth position of the three-dimensional stereoscopic image to be displayed And a control device for displaying the luminance-distributed image on each display device.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
(1)本発明の3次元表示装置によれば、透明スクリーン間隔を従来よりも狭くすることが可能で、近くから見ても前後に分離しない画像を表示することが可能なる。
(2)本発明の3次元表示装置によれば、透明スクリーン間のクロストークを削減し、多人数向け表示を実現することが可能となる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
(1) According to the three-dimensional display device of the present invention, the interval between the transparent screens can be made narrower than before, and an image that is not separated back and forth even when viewed from near can be displayed.
(2) According to the three-dimensional display device of the present invention, it is possible to reduce crosstalk between transparent screens and realize display for a large number of people.

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
[実施例1]
図1は、本発明の実施例1の3次元表示装置の概略構成を示す図である。
本実施例では、2枚の透明スクリーン(20,21)を配置し、それぞれに2台のプロジェクタ(10,11)を使用して画像を投影する。なお、本明細書中において、透明スクリーンとは、予め決められたある特定の角度で入ってきた光を反射もしくは拡散させ、それ以外の方向から来た光はそのまま透過させる性質を持った透明スクリーンのことを意味し、例えば、ホログラム透明スクリーン等である。
本実施例において、観察者側に近い透明スクリーン20としては、例えば、透明フィルム上に液晶材料をコーティングした反射型透明スクリーン(例えば、クリスタルイリュージョンフィルム(製品名))を使用し、もう一つの透明スクリーン21としては、透過型ホログラム透明スクリーンを使用することができる。
プロジェクタ10からの投影光は、観察者100に近い透明スクリーン20に結像される。透明スクリーン20は反射型であるので、結像した光は観察者100の目に効率的に届く。
プロジェクタ11からの投影光は、観察者100から遠い透明スクリーン21に結像される。透明スクリーン21は透過型なので、結像した光は観察者100の方向に向かう。観察者100に近い透明スクリーン20は透明であるので、観察者100は前後の透明スクリーンの画像を同時に見ることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
[Example 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a three-dimensional display device according to a first embodiment of the present invention.
In this embodiment, two transparent screens (20, 21) are arranged, and an image is projected using two projectors (10, 11) for each. In this specification, the transparent screen is a transparent screen having a property of reflecting or diffusing light that enters at a specific angle determined in advance and transmitting light from other directions as it is. For example, a hologram transparent screen or the like.
In this embodiment, as the transparent screen 20 close to the viewer side, for example, a reflective transparent screen (for example, a crystal illusion film (product name)) in which a liquid crystal material is coated on a transparent film is used, and another transparent screen 20 is used. As the screen 21, a transmissive hologram transparent screen can be used.
The projection light from the projector 10 is imaged on the transparent screen 20 close to the observer 100. Since the transparent screen 20 is a reflection type, the imaged light efficiently reaches the eyes of the observer 100.
The projection light from the projector 11 forms an image on the transparent screen 21 far from the observer 100. Since the transparent screen 21 is a transmission type, the imaged light is directed toward the observer 100. Since the transparent screen 20 close to the observer 100 is transparent, the observer 100 can simultaneously see the images on the front and rear transparent screens.

このように、本実施例では積層型の3次元表示が可能となる。そして、本実施例では、光の吸収損失要因がないので明るい画像を見ることができる。また、前面の透明スクリーン20の透過性がよいので後面がぼけることもない。さらに、透明スクリーンに画素構造がないので、モアレ抑制が不要である。
その上、透明スクリーン(20,21)が透明なため空中に浮遊感のある特異な映像表
現が可能であり、当然のことながら、シースルー効果も得られる。
尚、本実施例では、反射型透明スクリーン20を観察者側に設けたが、透過型透明スクリーン21を観察者側に設けることもできる。この場合、プロジェクタを出た強い光が、投影すべき透明スクリーン以外の透明スクリーンに当たるためクロストークによる画質の劣化が起こりやすいが、透明スクリーンの間隔分だけ投影距離を節約できるので、設置スペースを削減できる効果がある。
また、多くの透明スクリーンは、回折効果を利用しているため、特定の方向からの光に対して透明スクリーンとして機能し、それ以外の方向からの光に対しては光を透過する性質がある。したがって、プロジェクタの照射方向を互いに非平行とすることにより、例え、プロジェクタからの光が漏れて意図しない透明スクリーンに達してしまってもそのまま透過されるので、透明スクリーン間のクロストークの少ない良好な3次元像を得ることができる。
Thus, in this embodiment, a three-dimensional display of a stacked type is possible. In this embodiment, a bright image can be seen because there is no light absorption loss factor. Further, since the transparency of the front transparent screen 20 is good, the rear surface is not blurred. Furthermore, since the transparent screen has no pixel structure, moire suppression is unnecessary.
In addition, since the transparent screens (20, 21) are transparent, it is possible to express a unique image with a floating feeling in the air, and naturally, a see-through effect is also obtained.
In the present embodiment, the reflective transparent screen 20 is provided on the viewer side, but the transmissive transparent screen 21 may be provided on the viewer side. In this case, strong light emitted from the projector hits a transparent screen other than the transparent screen to be projected, so image quality is likely to deteriorate due to crosstalk. However, the projection distance can be saved by the distance between the transparent screens, reducing the installation space. There is an effect that can be done.
In addition, since many transparent screens use the diffraction effect, they function as a transparent screen for light from a specific direction and transmit light for light from other directions. . Therefore, by making the irradiation directions of the projectors non-parallel to each other, for example, even if light from the projector leaks and reaches an unintended transparent screen, it is transmitted as it is. A three-dimensional image can be obtained.

[実施例2]
図2は、本発明の実施例2の3次元表示装置の概略構成を示す図である。
本実施例では、2枚の特定の偏光を反射する透明スクリーン(22,23)を配置し、それぞれに2台のプロジェクタ(12,13)を使用して画像を投影する。
本実施例では、前述の実施例1で例示した透明フィルム上に液晶材料をコーティングした反射型透明スクリーンには偏光選択性があるので同種の反射型スクリーンを使用した。即ち、観察者側に近い透明スクリーン22としては、例えば、右円偏光を反射する前述の実施例1に記載の反射型透明スクリーンを、もう一つの透明スクリーン23としては、左円偏光を反射する前述の実施例1に記載の反射型透明スクリーン使用した。
プロジェクタ12からの投影光は、観察者100に近い透明スクリーン22に結像される。透明スクリーン22は反射型であるので結像した光は観察者100の目に効率的に届く。特に、プロジェクタ12からの投影光の偏光を、投影する透明スクリーン22に合わせることにより、反射効率を高めると同時に、漏れ光を抑制することができる。
プロジェクタ13からの投影光は、観察者100から遠い透明スクリーン23に結像される。特に、プロジェクタ13からの投影光の偏光を、観察者100から遠い透明スクリーン23に合わせることにより、観察者100から見て手前の透明スクリーン22の影響を受けずに画像を投影観察することができる。観察者100は前後の透明スクリーンの画像を同時に見ることができる。
[Example 2]
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.
In this embodiment, two transparent screens (22, 23) that reflect specific polarized light are arranged, and images are projected using two projectors (12, 13) on each of them.
In this example, since the reflective transparent screen in which the liquid crystal material is coated on the transparent film exemplified in Example 1 described above has polarization selectivity, the same type of reflective screen was used. That is, as the transparent screen 22 close to the observer side, for example, the reflective transparent screen described in Example 1 that reflects right circularly polarized light is used, and as the other transparent screen 23, left circularly polarized light is reflected. The reflective transparent screen described in Example 1 was used.
The projection light from the projector 12 forms an image on the transparent screen 22 close to the observer 100. Since the transparent screen 22 is a reflection type, the imaged light efficiently reaches the eyes of the observer 100. In particular, by adjusting the polarization of the projection light from the projector 12 to the transparent screen 22 to be projected, it is possible to increase the reflection efficiency and suppress the leakage light.
The projection light from the projector 13 forms an image on the transparent screen 23 far from the observer 100. In particular, by matching the polarization of the projection light from the projector 13 with the transparent screen 23 far from the observer 100, the image can be projected and observed without being affected by the transparent screen 22 in front of the observer 100. . The observer 100 can see the images on the front and rear transparent screens at the same time.

本実施例では、前述の実施例1の効果に加え、2台のプロジェクタが片側にあるので投影スペースを削減できるという利点がある。
また、図2の構成では、2種類の透明スクリーンが必要であったが、図3に示すように、隣接した2枚の透明スクリーンの間に1/2波長板、例えば、1/2波長板フィルム1を設けることにより、観察者100から見て奥にある透明スクリーン24に照射される光の偏光を所望の状態にすることができる。即ち、同一の偏光を選択する透明スクリーン2枚で構成可能であり、低コスト化を図ることができる。
さらに、図2、3の例ともに、図4に示すように、透過型の偏光選択性透明スクリーン(25,26)を使用し、背面投影構成にすることも可能である。
さらに、前面投影と背面投影を組み合わせることにより、透明スクリーン4面構成が可能である。また、透明スクリーンの角度選択性を利用することにより透明スクリーン面数をさらに増加させることが可能である。
また、投影に当たっては、図5に示すように、プロジェクタ(12,13)と透明スクリーン(22,23)との間に偏光板(2,3)を設けることにより、偏光の純度を高め画質向上ができることは言うまでもない。
In this embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, there is an advantage that the projection space can be reduced because the two projectors are on one side.
Further, in the configuration of FIG. 2, two types of transparent screens are necessary. As shown in FIG. 3, a half-wave plate, for example, a half-wave plate, is provided between two adjacent transparent screens. By providing the film 1, the polarization of the light applied to the transparent screen 24 in the back as viewed from the observer 100 can be set to a desired state. That is, it can be constituted by two transparent screens for selecting the same polarized light, and the cost can be reduced.
Further, in both of the examples of FIGS. 2 and 3, as shown in FIG. 4, it is possible to use a transmission type polarization selective transparent screen (25, 26) to form a rear projection configuration.
Further, by combining front projection and rear projection, a transparent screen four-surface configuration is possible. Further, the number of transparent screens can be further increased by utilizing the angle selectivity of the transparent screen.
In projection, as shown in FIG. 5, by providing polarizing plates (2, 3) between the projectors (12, 13) and the transparent screens (22, 23), the polarization purity is improved and the image quality is improved. Needless to say, you can.

さらに、図6に示すように、透明スクリーンの間に観察者100から見て手前にある透明スクリーン22からの漏洩光を減衰させるような偏光板4を設けることにより、透明スクリーン間のクロストークを減少させ高画質化できる。
偏光板5を中間にはさむ構成は、図7に示すような、前面投影と背面投影の混成構成でも有効であり、偏光板4を挟むことにより、観察者側のプロジェクタ10の光が奥側の透明スクリーン21に投影されることを防ぎクロストークを減少させ高画質化できる。
本実施例では、特定の円偏光を選択する透明スクリーンを使用したが、特定の直線偏光や特定の楕円偏光を選択する透明スクリーンを用いてもよいのは言うまでもない。
また、観察者100から遠い透明スクリーンについては、必ずしも偏光選択性は必要なく、透明性が必要な場合は一般のホログラフィック透明スクリーン、透明性が不要な場合には単なるスクリーンでよいことは言うまでもない。
Furthermore, as shown in FIG. 6, by providing a polarizing plate 4 between the transparent screens so as to attenuate the leakage light from the transparent screen 22 in front of the observer 100, crosstalk between the transparent screens can be reduced. The image quality can be reduced.
The configuration in which the polarizing plate 5 is sandwiched between the two is effective even in a mixed configuration of front projection and rear projection as shown in FIG. 7. By sandwiching the polarizing plate 4, the light of the projector 10 on the viewer side is reflected on the back side. Projection on the transparent screen 21 can be prevented, crosstalk can be reduced, and image quality can be improved.
In the present embodiment, a transparent screen for selecting a specific circularly polarized light is used, but it goes without saying that a transparent screen for selecting a specific linearly polarized light or a specific elliptically polarized light may be used.
In addition, the transparent screen far from the observer 100 does not necessarily require polarization selectivity, and it goes without saying that a general holographic transparent screen may be used when transparency is required, and a mere screen may be used when transparency is not required. .

さらに、観察者100から遠い表示装置については、図8に示すように、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、SED(Surface-conduction Electron-emitter Display)、CRT(陰極線管)ディスプレイ、LED(Light Emission Diode)ディスプレイ、プラズマディスプレイ、FED(Field Emission Display)、DMD(Digita1 Mirror Display)、EL(electroluminescence)ディスプレイ、リヤプロジェクションディスプレイ、オーロラビジョン、紙芝居など任意の2次元表示装置30であってもよい。
また、多くの透明スクリーンは、回折効果を利用しているため、特定の方向からの光に対して透明スクリーンとして機能し、それ以外の方向からの光に対しては光を透過する性質がある。したがって、プロジェクタの照射方向を互いに非平行とすることにより、たとえプロジェクタからの光が漏れて意図しない透明スクリーンに達してしまってもそのまま透過されるので、透明スクリーン間のクロストークの少ない良好な3次元像を得ることができる。
なお、本実施例1,2では、スクリーンに対して斜め上方から投影する形態について説明したが、下方向や横方向からの投影でもよいことは言うまでもない。また、スクリーンを水平に近い角度で設置し上下方向から投影するなど、様々な形態が可能であることはいうまでもない。
Further, for a display device far from the viewer 100, as shown in FIG. 8, a liquid crystal display, plasma display, SED (Surface-conduction Electron-emitter Display), CRT (Cathode Ray Tube) display, LED (Light Emission Diode) display Any two-dimensional display device 30 such as a plasma display, an FED (Field Emission Display), a DMD (Digita 1 Mirror Display), an EL (electroluminescence) display, a rear projection display, an aurora vision, or a picture-story show may be used.
In addition, since many transparent screens use the diffraction effect, they function as a transparent screen for light from a specific direction and transmit light for light from other directions. . Therefore, by making the irradiation directions of the projectors non-parallel to each other, even if light from the projector leaks and reaches an unintended transparent screen, it is transmitted as it is. A dimensional image can be obtained.
In the first and second embodiments, the mode of projecting obliquely from above on the screen has been described, but it goes without saying that projection from a lower direction or a horizontal direction may be possible. Further, it goes without saying that various forms are possible, such as installing the screen at an angle close to horizontal and projecting from above and below.

[実施例3]
図9は、本発明の実施例3の3次元表示装置の概略構成を示す図である。
観察者100に近い透明スクリーン20ヘの画像投影は、前述の実施例2、3と同様である。
観察者100から遠い表示として、複数眼の指向性画像を用いるのが、本実施例の特徴である。本実施例では、入射した光をある限定的な角度だけ広げる指向性透明スクリーン27を使用した。
図9では、人間の左右方向に2眼の指向性画像を生成するため、左右方向に20度、上下方向に60度の拡散特性を持つLSD(ビーム整形ディフューザ、Physical Optics Corporation(米国))を使用した。そして、互いのなす角が20°になるようプロジェクタ(14、15)設置し、指向性画像を生成した。
図9に示す3次元表示装置には2つの利用方法がある。
(1)第1は、2つの指向性画像をそれぞれ左右眼に位置で観察し、2眼式立体の効果を合わせて鑑賞するもの。
(2)第2は、両眼が一つの指向性画像が見える位置で観察するもの。この場合、視点位置に対応して指向性画像を表示することにより、異なる視位置でも前後面ずれない表示が可能となり、観察者100が動き回ったり、多人数での視聴が容易となる。
本実施例では後面画像を指向性画像としたが、広がり角が小さい透明スクリーンを使用し、前面画像を指向性画像としてもよいし、両方でもよい。
さらに、2眼式画像での例を述べたが、多眼、超多眼の指向性画像でもよく、また、指向性は水平方向だけでなく垂直方向にあってもよい。
また、観察者100から遠い画面の指向性画像の提示は透明スクリーンに限らず、非透明型のスクリーンでもよい、さらに投射型に限らず、直視型でもよくパララックスバリア、レンチキュラーレンズ、インテグラルフォトグラフィーなど各種の方式のディスプレイを使用できる。
[Example 3]
FIG. 9 is a diagram illustrating a schematic configuration of the three-dimensional display device according to the third embodiment of the present invention.
Image projection onto the transparent screen 20 close to the observer 100 is the same as in the second and third embodiments.
A feature of this embodiment is that a multi-eye directional image is used as a display far from the observer 100. In this embodiment, a directional transparent screen 27 that spreads incident light by a limited angle is used.
In FIG. 9, an LSD (beam shaping diffuser, Physical Optics Corporation (USA)) having a diffusion characteristic of 20 degrees in the left-right direction and 60 degrees in the up-down direction is used in order to generate a directional image of two eyes in the left-right direction. used. Then, the projectors (14, 15) were installed so that the angle between them was 20 °, and a directional image was generated.
The three-dimensional display device shown in FIG. 9 has two usage methods.
(1) The first is to observe two directional images at the positions of the left and right eyes, respectively, and appreciate the effect of the binocular stereoscopic effect.
(2) Second, observation is performed at a position where both eyes can see one directional image. In this case, by displaying the directional image corresponding to the viewpoint position, it is possible to display the front and back without shifting even at different viewing positions, and the observer 100 can move around and can be viewed by a large number of people.
In this embodiment, the rear image is a directional image, but a transparent screen with a small spread angle is used, and the front image may be a directional image, or both.
Furthermore, although an example using a binocular image has been described, a multi-view or super-multi-view directional image may be used, and the directivity may be not only in the horizontal direction but also in the vertical direction.
In addition, the directivity image on the screen far from the viewer 100 is not limited to the transparent screen, but may be a non-transparent screen, and is not limited to the projection type, but may be a direct view type, parallax barrier, lenticular lens, integral photo. Various types of displays such as graphy can be used.

[実施例4]
前述の各実施例では、主に、積層型の3次元表示装置について説明したが、本発明の実施例4の3次元表示装置は、前述の各実施例に記載の3次元表示装置をDFD方式の3次元表示装置に適用した実施例である。
初めに、DFD方式の3次元表示装置について説明する。
図10は、DFD方式の3次元表示方法の原理を説明するための図である。
本実施例では、図10に示すように、観察者100の前面に複数の表示面、例えば、表示面(101,102)(面101が面102より観察者100に近い)を設定し、これらの表示面(101,102)にそれぞれ2次元像を表示する。これらの表示面(101,102)に複数の2次元像を表示するためには、2次元表示装置と種々の光学素子を用いて光学系を構築する。
この2次元表示装置としては、一般的には、例えば、CRT(陰極線管)ディスプレイ、液晶ディスプレイ、LED(Light Emission Diode)ディスプレイ、プラズマディスプレイ、FED(Field Emission Display)、DMD(Digita1 Mirror Display)、プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディスプレイなどを用いることができるが、本実施例においては最後面の表示面が透過型透明スクリーンである必要がない場合に限り、最後面の表示装置として、これらの2次元表示装置を使用することができる。
また、光学素子としては、例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲鏡、プリズム、偏光素子、波長板などを用いる。
なお、図10は、前述の特許文献2に記載されているものと同じ構成のものであり、また、この表示面の設定方法については、前述の特許文献2を参照されたい。
[Example 4]
In each of the above-described embodiments, the stacked type three-dimensional display device has been mainly described. However, the three-dimensional display device according to the fourth embodiment of the present invention replaces the three-dimensional display device described in each of the above-described embodiments with the DFD method. This is an embodiment applied to the three-dimensional display device.
First, a DFD type three-dimensional display device will be described.
FIG. 10 is a diagram for explaining the principle of the three-dimensional display method of the DFD method.
In this embodiment, as shown in FIG. 10, a plurality of display surfaces, for example, display surfaces (101, 102) (the surface 101 is closer to the observer 100 than the surface 102) are set on the front surface of the observer 100. 2D images are respectively displayed on the display surfaces (101, 102). In order to display a plurality of two-dimensional images on these display surfaces (101, 102), an optical system is constructed using a two-dimensional display device and various optical elements.
As the two-dimensional display device, for example, a CRT (cathode ray tube) display, a liquid crystal display, an LED (Light Emission Diode) display, a plasma display, an FED (Field Emission Display), a DMD (Digita1 Mirror Display), A projection type display, a line drawing type display, or the like can be used. However, in the present embodiment, these two display devices can be used only when the last display surface does not need to be a transmissive transparent screen. A dimensional display can be used.
Further, as the optical element, for example, a lens, a total reflection mirror, a partial reflection mirror, a curved mirror, a prism, a polarization element, a wave plate, or the like is used.
Note that FIG. 10 has the same configuration as that described in Patent Document 2 described above, and for the method of setting the display surface, refer to Patent Document 2 described above.

以下、DFD方式の3次元表示方法について説明する。
初めに、図11に示すように、観察者100に提示したい3次元物体104を、観察者100の両眼の視線方向から、前記の表示面(101,102)へ射影した像(以下、「2D化像」と呼ぶ)である2D化像(105,106)を生成する。
この2D化像の生成方法としては、例えば、視線方向から3次元物体104をカメラで撮影した2次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の2次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
前記2D化像(105,106)を、図10に示すように、各々表示面101と表示面102の双方に、観察者100の右眼と左眼とを結ぶ線上の一点から見て重なるように表示する。これは、例えば、2D化像(105,106)の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大・縮小を制御することで可能となる。
本実施例では、前記構成を有する装置上で、2D化像(105,106)の各々の輝度を、観察者100から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、3次元物体104の奥行き位置に対応して変えて、表示面101と表示面102の間に存在する3次元物体104の3次元立体像を表示する。
Hereinafter, a DFD three-dimensional display method will be described.
First, as shown in FIG. 11, an image (hereinafter referred to as “hereinafter,“ a three-dimensional object 104) to be presented to the viewer 100 is projected onto the display surface (101, 102) from the direction of the eyes of both eyes of the viewer 100. 2D image (105, 106), which is called “2D image”.
As a method for generating the 2D image, for example, a method using a two-dimensional image obtained by photographing a three-dimensional object 104 with a camera from the line-of-sight direction, a method of combining from a plurality of two-dimensional images taken from different directions, or There are various methods such as a computer graphic synthesis technique and a method using modeling.
As shown in FIG. 10, the 2D image (105, 106) overlaps both the display surface 101 and the display surface 102 as viewed from one point on the line connecting the right eye and the left eye of the viewer 100, respectively. To display. This can be achieved, for example, by controlling the arrangement of the center position and the gravity center position of each 2D image (105, 106) and the enlargement / reduction of each image.
In the present embodiment, the depth position of the three-dimensional object 104 is maintained on the apparatus having the above-described configuration while keeping the brightness of each of the 2D images (105, 106) constant as viewed from the viewer 100. In response to the above, a three-dimensional stereoscopic image of the three-dimensional object 104 existing between the display surface 101 and the display surface 102 is displayed.

その2D化像(105,106)の各々の輝度の変え方の一例について説明する。
例えば、3次元物体104が表示面101上にある場合には、図12に示すように、この上の2D化像105の輝度を3次元物体104の輝度に等しくし、表示面102上の2D化像106の輝度はゼロとする。
なお、図12ないし図16では、白黒図面であるため、分かりやすいように、輝度の高い方を濃く示してある。
次に、例えば、3次元物体104が観察者100より少し遠ざかって表示面101より表示面102側に少し寄った位置にある場合には、図13に示すように、2D化像105の輝度を少し下げ、2D化像106の輝度を少し上げる。
さらに、例えば、3次元物体104が観察者100よりさらに遠ざかって表示面101より表示面102側にさらに寄った位置にある場合には、図14に示すように、2D化像105の輝度をさらに下げ、2D化像106の輝度をさらに上げる。
An example of how to change the luminance of each 2D image (105, 106) will be described.
For example, when the three-dimensional object 104 is on the display surface 101, as shown in FIG. 12, the luminance of the 2D image 105 above is made equal to the luminance of the three-dimensional object 104, and 2D on the display surface 102 is displayed. The luminance of the converted image 106 is zero.
In FIG. 12 to FIG. 16, since the drawings are black and white, the higher luminance is shown darker for easy understanding.
Next, for example, when the three-dimensional object 104 is slightly away from the viewer 100 and is slightly closer to the display surface 102 than the display surface 101, the brightness of the 2D image 105 is increased as shown in FIG. Slightly lower the brightness of the 2D image 106 slightly.
Further, for example, when the three-dimensional object 104 is further away from the observer 100 and is further away from the display surface 101 toward the display surface 102, the brightness of the 2D image 105 is further increased as shown in FIG. The brightness of the 2D image 106 is further increased.

さらに、例えば、3次元物体104が表示面102上にある場合には、図15に示すように、この上の2D化像106の輝度を3次元物体104の輝度に等しくし、表示面101上の2D化像105の輝度はゼロとする。なお、前述の説明において、表示面(101,102)上に表示される2D化像の輝度をゼロとすることは、表示面(101,102)上に何も表示しないことを意味する。
このように表示することにより、観察者(人)100の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが2D化像(105,106)であっても、観察者100にはあたかも表示面(101,102)の中間に3次元物体104が位置しているように感じられる。
即ち、例えば、表示面(101,102)にほぼ等輝度の2D化像(105,106)を表示した場合には、表示面(101,102)の奥行き位置の中間付近に3次元物体104があるように感じられる。
この場合に、この3次元物体104は、観察者100には立体感を伴って知覚される。な (101,102)に表示した2次元像を用いて表現する方法について主に述べたが、本実施例は、例えば、3次元物体自体が有する奥行きを表現する方法としても使用できることは明らかである。
Further, for example, when the three-dimensional object 104 is on the display surface 102, the luminance of the 2D image 106 on the display surface 102 is made equal to the luminance of the three-dimensional object 104 as shown in FIG. The brightness of the 2D image 105 is zero. In the above description, setting the luminance of the 2D image displayed on the display surface (101, 102) to zero means that nothing is displayed on the display surface (101, 102).
By displaying in this way, even if the 2D image (105, 106) is displayed due to the physiological or psychological factors or illusions of the observer (person) 100, it is as if the observer 100 It feels as if the three-dimensional object 104 is located in the middle of the display surface (101, 102).
That is, for example, when a 2D image (105, 106) having substantially equal luminance is displayed on the display surface (101, 102), the three-dimensional object 104 is located near the middle of the depth position of the display surface (101, 102). It feels like there is.
In this case, the three-dimensional object 104 is perceived by the observer 100 with a stereoscopic effect. However, it is obvious that the present embodiment can also be used as a method for expressing the depth of a three-dimensional object itself, for example. is there.

3次元物体自体が有する奥行きを表現する場合における重要な要点は、図10に示す構成を有する装置上で、2D化像(105,106)の各々の部位の輝度を、観察者100から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、3次元物体104の各部位が有する奥行き位置に対応して変えることである。
その2D化像(105,106)の各々の輝度の変え方の一例について説明する。
図16(a)が観察者100に近い表示面、例えば、表示面101に表示される2D化像の一例であり、図16(b)が観察者100から遠い表示面、例えば、表示面102に表示される2D化像の一例である。
例えば、3次元物体として、図16に示したようなケーキを例に取ると、上に立てたロウソクを除き、ケーキ(3次元物体)の上面及び下面は、例えば、ほぼ平坦であり、かつその側面は、例えば、円柱状であり、ロウソクは、例えば、上面の円周近傍に配置する。
この場合の2D化像では、上面及び下表示面においては、上方の方が奥に位置し、かつその側面では真ん中が手前で端に行くに従って奥に位置し、さらに隠れている上方の真ん中は奥に位置することとなる。
An important point in expressing the depth of the three-dimensional object itself is that the brightness of each part of the 2D image (105, 106) is viewed from the observer 100 on the apparatus having the configuration shown in FIG. It is to change corresponding to the depth position of each part of the three-dimensional object 104 while keeping the overall luminance constant.
An example of how to change the luminance of each 2D image (105, 106) will be described.
16A shows an example of a 2D image displayed on a display surface close to the viewer 100, for example, the display surface 101, and FIG. 16B shows a display surface far from the viewer 100, for example, the display surface 102. 2D is an example of a 2D image displayed on the screen.
For example, when a cake as shown in FIG. 16 is taken as an example of a three-dimensional object, the upper surface and the lower surface of the cake (three-dimensional object) are, for example, substantially flat, except for the candle that stands on the top. The side surface is, for example, a cylindrical shape, and the candle is disposed, for example, near the circumference of the upper surface.
In the 2D image in this case, on the upper surface and the lower display surface, the upper side is located at the back, and on the side surface, the middle is located at the back as it goes toward the end, and further the hidden upper middle is It will be located in the back.

この場合、上面及び下表示面における輝度変化は、観察者100に近い表示面、例えば、表示面101においては、図16(a)に示すように、観察者100に近い部位(2D化像では、例えば、下方)が輝度が高く、かつ遠い部位(2D化像では、例えば、上方)が輝度が低くなるようにその奥行き位置に対応して徐々に変化させる。また、観察者100に遠い表示面、例えば、表示面102においては、図16(b)に示すように、観察者100に近い部位(2D化像では、例えば下方)が輝度が低く、かつ遠い部位(2D化像では、例えば、上方)が輝度が高くなるようにその奥行き位置に対応して徐々に変化させる。
次に、円柱部分の輝度変化もその奥行き位置に対応して、観察者100に近い表示面、例えば、表示面101においては、図16(a)に示すように、観察者100に近い部位(例えば、真中付近)が輝度が高く、かつ遠い部位(例えば、左右の端付近)が輝度が低くなるように徐々に変化させる。
また、観察者100に遠い表示面、例えば、表示面102においては、図16(b)に示すように、観察者100に近い部位(例えば、真中付近)が輝度が低く、かつ遠い部位(例えば、左右の端付近)が輝度が高くなるように徐々に変化させる。
このように表示することにより、観察者(人)100の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが2次元像であっても、観察者100にはあたかも上面、下表示面がほぼ平らな円柱状のケーキがあるように感じられる。
In this case, the luminance change on the upper and lower display surfaces is a portion close to the observer 100 (in the 2D image, as shown in FIG. 16A) on the display surface close to the observer 100, for example, the display surface 101. For example, the lower part is gradually changed corresponding to the depth position so that the luminance is high and the far part (for example, the upper part in the 2D image) has a low luminance. Further, on a display surface far from the viewer 100, for example, the display screen 102, as shown in FIG. 16B, a portion close to the viewer 100 (for example, the lower side in the 2D image) has low brightness and is far from the viewer. The part (in the 2D image, for example, the upper part) is gradually changed corresponding to the depth position so that the luminance is increased.
Next, the change in luminance of the cylindrical portion also corresponds to the depth position, and on the display surface close to the viewer 100, for example, on the display surface 101, as shown in FIG. For example, the luminance is gradually changed so that the luminance is high in the vicinity of the middle) and the luminance is low in the far part (for example, near the left and right ends).
Further, on a display surface far from the viewer 100, for example, the display screen 102, as shown in FIG. 16B, a portion near the viewer 100 (for example, near the middle) has a low luminance and a portion far away (for example, near the center) , The left and right edges are gradually changed so that the luminance increases.
By displaying in this way, even if a two-dimensional image is displayed due to the physiological or psychological factors or illusion of the observer (person) 100, the observer 100 is as if the upper and lower display surfaces are displayed. There seems to be an almost flat columnar cake.

なお、前述の説明では、2次元像を配置する表示面の中で主に2つの表示面に関してのみ記述し、かつ観察者100に提示する物体が2つの表示面の間にある場合について述べたが、2次元像を配置する表示面の個数がこれよりも多く、あるいは提示する物体の位置が異なる場合であっても、同様な手法により3次元立体像を表示することが可能であることは明らかである。
例えば、表示面が3つで、観察者100に近い表示面と、中間の表示面との間に第1の3次元物体が、中間の表示面と、観察者100に遠い表示面との間に第2の3次元物体が存在する場合には、観察者100に近い表示面と、中間の表示面とに、第1の3次元物体の2D化像を表示し、中間の表示面と、観察者100に遠い表示面とに第2の3次元物体の2D化像を表示することで、第1および第2の3次元物体の3次元立体像を表示することができる。
In the above description, the description has been given of the case where only the two display surfaces are mainly described among the display surfaces on which the two-dimensional image is arranged, and the object to be presented to the observer 100 is between the two display surfaces. However, even if the number of display surfaces on which a two-dimensional image is arranged is larger than this, or even when the position of an object to be presented is different, it is possible to display a three-dimensional stereoscopic image by a similar method. it is obvious.
For example, there are three display surfaces, the first three-dimensional object between the display surface close to the observer 100 and the intermediate display surface, and the intermediate display surface and the display surface far from the observer 100 If the second three-dimensional object is present on the display surface, a 2D image of the first three-dimensional object is displayed on the display surface close to the viewer 100 and the intermediate display surface, and the intermediate display surface; By displaying the 2D image of the second three-dimensional object on the display surface far from the observer 100, it is possible to display the three-dimensional stereoscopic images of the first and second three-dimensional objects.

さらに、本実施例においては、2D化像が3次元的に移動する場合に関しては特に述べなかったが、観察者100の左右上下方向への移動に関しては通常の2次元表示装置の場合と同様に表示面内での動画再生によって可能であり、奥行き方向への移動に関しては、2D化像(105,106)の各々の輝度を、観察者100から見た総体的な輝度を一定に保ちつつ、3次元立体像の奥行き位置の時間的変化に対応して変化させることにより、3次元像の動画を表現できることは明らかである。
例えば、3次元立体像が表示面101より表示面102まで時間的に移動する場合について説明する。
3次元立体像が表示面101上にある場合には、表示面101上の2D化像105の輝度を3次元立体像の輝度に等しくし、表示面102上の2D化像106の輝度はゼロとする。
次に、例えば、3次元立体像が、次第に観察者100より時間的に少し遠ざかり、表示面101より表示面102側に時間的に少し寄ってくる場合には、3次元立体像の奥行き位置の移動に対応させて2D化像105の輝度を時間的に少し下げ、かつ2D化像106の輝度を時間的に少し上げる。
次に、例えば、3次元立体像が観察者100より時間的にさらに遠ざかり、表示面101より表示面102側にさらに寄った位置に時間的に移動する場合には、3次元立体像の奥行き位置の移動に対応させて2D化像105の輝度を時間的にさらに下げ、かつ2D化像106の輝度を時間的にさらに上げる。
Furthermore, in the present embodiment, no particular description has been given regarding the case where the 2D image moves three-dimensionally, but the movement of the observer 100 in the horizontal and vertical directions is the same as in the case of a normal two-dimensional display device. This is possible by moving image reproduction within the display surface. Regarding the movement in the depth direction, the luminance of each of the 2D images (105, 106) is kept constant while maintaining the overall luminance as viewed from the observer 100. It is obvious that a moving image of a three-dimensional image can be expressed by changing the depth position of the three-dimensional stereoscopic image corresponding to the temporal change.
For example, a case where a three-dimensional stereoscopic image moves from the display surface 101 to the display surface 102 in time will be described.
When the 3D stereoscopic image is on the display surface 101, the luminance of the 2D image 105 on the display surface 101 is made equal to the luminance of the 3D stereoscopic image, and the luminance of the 2D image 106 on the display surface 102 is zero. And
Next, for example, when the three-dimensional stereoscopic image gradually moves away from the observer 100 in time and slightly approaches in time from the display surface 101 toward the display surface 102, the depth position of the three-dimensional stereoscopic image is changed. Corresponding to the movement, the luminance of the 2D image 105 is slightly lowered in time, and the luminance of the 2D image 106 is slightly increased in time.
Next, for example, when the three-dimensional stereoscopic image is further away from the observer 100 in time and moved to the position closer to the display surface 102 than the display surface 101, the depth position of the three-dimensional stereoscopic image. Accordingly, the luminance of the 2D image 105 is further lowered with time, and the luminance of the 2D image 106 is further raised with time.

また、例えば、3次元立体像が、遂に表示面102上まで時間的に移動してきた場合には、3次元立体像の奥行き位置の移動に対応させてこの上の2D化像106の輝度を3次元立体像の輝度に等しくなるまで時間的に変化させ、かつ表示面101上の2D化像105の輝度がゼロとなるまで変化させる。
このように表示することにより、人の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが2D化像(105,106)であっても、観察者100にはあたかも表示面(101,102)の間を、表示面101から表示面102に3次元立体像が奥行き方向に移動するように感じられる。
なお、前述の説明では、3次元立体像が表示面101から表示面102まで移動する場合について述べたが、これが表示面(101,102)の間の途中の奥行き位置から表示面102まで移動する場合や、表示面101から表示面(101,102)の間の途中の奥行き位置まで移動する場合や、表示面(101,102)の間の途中の奥行き位置から表示面(101,102)の間の途中の別な奥行き位置まで移動する場合であっても、同様なことが可能なことは明らかである。
Further, for example, when the 3D stereoscopic image finally moves to the display surface 102 in time, the luminance of the 2D image 106 above the 3D stereoscopic image 106 is adjusted to correspond to the movement of the depth position of the 3D stereoscopic image. The time is changed until it becomes equal to the luminance of the three-dimensional stereoscopic image, and is changed until the luminance of the 2D image 105 on the display surface 101 becomes zero.
By displaying in this way, even if a 2D image (105, 106) is displayed due to a human physiological or psychological factor or illusion, the viewer 100 is as if the display surface (101, 101) is displayed. 102), it is felt that the three-dimensional stereoscopic image moves from the display surface 101 to the display surface 102 in the depth direction.
In the above description, the case where the three-dimensional stereoscopic image moves from the display surface 101 to the display surface 102 has been described, but this moves from the halfway position between the display surfaces (101, 102) to the display surface 102. In the case of moving to a depth position in the middle between the display surface 101 and the display surface (101, 102) or from the depth position in the middle between the display surfaces (101, 102). It is clear that the same can be done even when moving to another depth position in the middle.

また、前述の説明では、2D化像を配置する表示面の中で主に2つの表示面に関してのみ記述し、かつ観察者100に提示する3次元立体像が2つの表示面の間を移動する場合について述べたが、2次元像を配置する表示面の個数がこれよりも多く、あるいは提示する3次元物体が複数の表示面をまたがって移動する場合であっても、同様な手法により、3次元立体像を表示可能であり、同様な効果が期待できることは明らかである。
さらに、前述の説明では、1個の3次元立体像が2次元像を配置する2つの表示面内で移動する場合について説明したが、複数個の3次元物体が移動する場合、即ち、表示される2次元像が、それぞれ移動方向の異なる複数の物体像を含む場合には、各表示面に表示される物体像の輝度を、物体像毎に、その物体の移動方向および移動速度に応じて変化させればよいことは明らかである。なお、本実施例の3次元表示方法の詳細な説明については、前述の特許文献2を参照されたい。
In the above description, only the two display surfaces are mainly described in the display surface on which the 2D image is arranged, and the three-dimensional stereoscopic image presented to the observer 100 moves between the two display surfaces. Although the case has been described, even when the number of display surfaces on which a two-dimensional image is arranged is larger than this, or even when a three-dimensional object to be presented moves across a plurality of display surfaces, the same method is used. It is obvious that a three-dimensional stereoscopic image can be displayed and the same effect can be expected.
Furthermore, in the above description, a case where one 3D stereoscopic image moves within two display surfaces on which a 2D image is arranged has been described. However, when a plurality of 3D objects move, that is, displayed. If the two-dimensional image includes a plurality of object images having different movement directions, the luminance of the object image displayed on each display surface is determined according to the movement direction and movement speed of the object for each object image. Obviously, it can be changed. For a detailed description of the three-dimensional display method of this embodiment, refer to the above-mentioned Patent Document 2.

本実施例では、表示する画像の輝度を、DFD方式により、即ち、表示する画像の表示位置に応じて、隣接する2つのスクリーン(例えば、透明スクリーン20と透明スクリーン21)に分配する輝度分配画像生成装置50と、輝度分配された画像を各透明スクリーンに表示させる制御装置51とを備え、前述の透明スクリーン(20〜23)に、各プロジェクタから前述した2D化像を投影・表示することにより、DFD方式で3次元立体像を表示する。この場合に、輝度分配画像生成装置50は、各プロジェクタ内に組み込まれていてもよい。
以上説明したように、本実施例によれば、疲労の少ない大画面の3次元表示を、安価かつ容易に行うことが可能である。また、表示面間を狭くでき、奥行き感が連続になるとともに、装置の奥行きを短くすることができる。
また、画面間のクロストークを削減でき、さらに、異なる視位置でも2重像になりにくい積層型の3次元表示が可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
In this embodiment, the luminance distribution image that distributes the luminance of the image to be displayed to two adjacent screens (for example, the transparent screen 20 and the transparent screen 21) according to the DFD method, that is, according to the display position of the image to be displayed. A generation device 50 and a control device 51 for displaying the luminance-distributed image on each transparent screen, and projecting and displaying the above-described 2D image from each projector on the above-described transparent screen (20 to 23). A three-dimensional image is displayed by the DFD method. In this case, the luminance distribution image generation device 50 may be incorporated in each projector.
As described above, according to this embodiment, it is possible to inexpensively and easily perform three-dimensional display of a large screen with less fatigue. In addition, the space between the display surfaces can be narrowed, the depth feeling can be continuous, and the depth of the apparatus can be shortened.
In addition, crosstalk between the screens can be reduced, and further, a laminated three-dimensional display that does not easily form a double image even at different viewing positions is possible.
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.

本発明の実施例1の3次元表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の3次元表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の3次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of the three-dimensional display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の3次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of the three-dimensional display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の3次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of the three-dimensional display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の3次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of the three-dimensional display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の3次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of the three-dimensional display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の3次元表示装置の変形例の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the modification of the three-dimensional display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例3の3次元表示装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of Example 3 of this invention. DFD方式の三次元表示方法の表示原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display principle of the three-dimensional display method of a DFD system. DFD方式の三次元表示方法において各表示面に表示される2D化像の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the 2D-ized image displayed on each display surface in the three-dimensional display method of a DFD system. DFD方式の三次元表示方法における、三次元立体像の表示方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display method of the three-dimensional solid image in the 3D display method of a DFD system. DFD方式の三次元表示方法における、三次元立体像の表示方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display method of the three-dimensional solid image in the 3D display method of a DFD system. DFD方式の三次元表示方法における、三次元立体像の表示方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display method of the three-dimensional solid image in the 3D display method of a DFD system. DFD方式の三次元表示方法における、三次元立体像の表示方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display method of the three-dimensional solid image in the 3D display method of a DFD system. DFD方式の三次元表示方法において、三次元物体自体が有する奥行きを表現する場合に、表示面に表示する2D化像の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a 2D image displayed on a display surface when expressing the depth of a three-dimensional object itself in a DFD three-dimensional display method. DFD方式の3次元表示装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the three-dimensional display apparatus of a DFD system.

1 1/2波長板フィルム
2,4 右円偏向を減衰させる偏光板
3 左円偏向を減衰させる偏光板
10,11,14,15,161,162 プロジェクタ
12,14 右円偏向光投射プロジェクタ
13 左円偏向光投射プロジェクタ
20,21 透明スクリーン
22,24 右円偏向反射透明スクリーン
23 左円偏向反射透明スクリーン
25,26 右円偏向拡散透明スクリーン
27 指向性透明スクリーン
30 2次元表示装置
50 輝度分配画像生成装置
51 制御装置
100 観察者
101,102 表示面
104 3次元物体
105,106 2D化像
131,132 反射型ホログラフィック拡散板
1 1/2 wavelength plate film 2, 4 Polarizing plate for attenuating right circular deflection 3 Polarizing plate for attenuating left circular deflection 10, 11, 14, 15, 161, 162 Projector 12, 14 Right circular deflection light projection projector 13 Left Circularly polarized light projection projector 20, 21 Transparent screen 22, 24 Right circularly polarized reflective transparent screen 23 Left circularly polarized reflective transparent screen 25, 26 Right circularly polarized diffuse transparent screen 27 Directional transparent screen 30 Two-dimensional display device 50 Brightness distribution image generation Device 51 Control device 100 Viewer 101, 102 Display surface 104 Three-dimensional object 105, 106 2D image 131, 132 Reflective holographic diffusion plate

Claims (7)

観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示装置を具備し、
前記複数の表示装置の中の少なくとも1個の表示装置は、透明スクリーンと、前記透明スクリーンに画像を下方向または横方向から投影表示する投射型表示装置で構成される3次元表示装置であって、
前記透明スクリーンは、予め決められたある特定の角度で入ってきた光を反射もしくは拡散させ、それ以外の方向から来た光はそのまま透過させる性質を持った透明スクリーンであり、
前記透明スクリーンの中の少なくともつは、特定の偏光を選択的に反射または拡散する透明スクリーンであり、
前記複数の表示装置の中の少なくとも2個の表示装置は、偏光を選択的に反射または拡散する透明スクリーンと、前記透明スクリーンに画像を投影表示する投射型表示装置で構成され、
選択的に反射または拡散する偏光の偏光方向が2つの透明スクリーンの間で同じであり、前記2つの透明スクリーンの間に、1/2波長板を具備することを特徴とする3次元表示装置。
Comprising a plurality of display devices arranged at different depth positions as viewed from the observer;
At least one display device among the plurality of display devices is a three-dimensional display device including a transparent screen and a projection display device that projects and displays an image on the transparent screen from below or from the side. ,
The transparent screen is a transparent screen having the property of reflecting or diffusing light that has entered at a specific angle determined in advance, and transmitting light from other directions as it is,
At least one of said transparent screen, Ri transparent screen der selectively reflecting or diffusing a specific polarization,
At least two of the plurality of display devices include a transparent screen that selectively reflects or diffuses polarized light, and a projection display device that projects and displays an image on the transparent screen.
3. A three-dimensional display device , wherein polarization directions of selectively reflected or diffused polarized light are the same between two transparent screens, and a half-wave plate is provided between the two transparent screens .
前記透明スクリーンと、前記透明スクリーンに画像を投影表示する投射型表示装置の間に、画像の投影に用いない偏光成分を減衰させる偏光板を具備することを特徴とする請求項に記載の3次元表示装置。 It said transparent screen, between the projection display apparatus for projecting and displaying an image on the transparent screen, 3 according to claim 1, characterized by comprising the polarizing plate to attenuate the polarization component which does not use the projection of the image Dimensional display device. 前記観察者側から画像が投影される透明スクリーンの観察者と反対側に、前記透明スクリーンに画像を投影するのに用いた偏光成分を減衰させる偏光板を具備することを特徴とする請求項1または請求項2のいずれか1項に記載の3次元表示装置。 The polarizing plate for attenuating the polarization component used to project the image on the transparent screen is provided on the opposite side of the transparent screen on which the image is projected from the viewer side. Or the three-dimensional display apparatus of any one of Claim 2 . 前記観察者から見て最後面の表示装置は、多眼式の指向性画像を表示可能な表示装置であることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の3次元表示装置。 The three-dimensional display according to any one of claims 1 to 3 , wherein the display device on the rearmost surface as viewed from the observer is a display device capable of displaying a multi-view directional image. Display device. 前記最後面の表示装置は、透明スクリーンと、前記透明スクリーンに画像を投影表示する複数の投射型表示装置で構成され、
前記透明スクリーンは、透過または反射する光の広がり角が限定的であり、前記各投射型表示装置は、指向性の異なる画像を投影することを特徴とする請求項に記載の3次元表示装置。
The display device on the rear surface is composed of a transparent screen and a plurality of projection display devices that project and display an image on the transparent screen.
5. The three-dimensional display device according to claim 4 , wherein the transparent screen has a limited spread angle of transmitted or reflected light, and each of the projection display devices projects images having different directivities. .
前記複数の表示装置のうち、観察者から見て最後面の表示装置は、不透明な2次元表示装置であることを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の3次元表示装置。 Among the plurality of display devices, the display device of the last surface viewed from the observer, the three-dimensional according to any one of claims 1 to 5, characterized in that an opaque two-dimensional display device Display device. 前記各表示装置に表示される画像は、前記観察者から見て異なった奥行き位置にある複数の表示装置に対して表示対象である3次元物体を前記観察者の視線方向から表示面に射影した2次元像であり、
表示したい3次元立体像の奥行き位置に応じて、各表示装置に表示する画像の輝度を分配する輝度分配画像生成装置と、輝度分配された画像を各表示装置に表示させる制御装置とを具備することを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか1項に記載の3次元表示装置。
The image displayed on each display device is obtained by projecting a three-dimensional object to be displayed on a plurality of display devices at different depth positions as viewed from the observer onto the display surface from the viewing direction of the observer. A two-dimensional image,
A luminance distribution image generation device that distributes the luminance of an image displayed on each display device according to the depth position of a three-dimensional stereoscopic image to be displayed, and a control device that displays the luminance-distributed image on each display device. The three-dimensional display device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the three-dimensional display device is provided.
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