JP6456558B2 - 立体像表示装置及び立体像表示方法 - Google Patents
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Description
これらの方法の中で、空間像再生方式を採用する方法は、人間が視覚機能に基づいて立体感を知覚する要因を全て満足する理想的な立体像の表示方法とされている(例えば、非特許文献2参照)。
また、特許文献2に記載された三次元立体画像表示装置においても、特許文献1の場合と同様に群画像をそれぞれ表示する画像再生パネルを画像表示パネルの背面側に複数配置している。
このため、特許文献1に記載された立体画像表示装置では表示制御パネルの背面側が大型化し、特許文献2に記載された三次元立体画像表示装置では画像表示パネルの背面側が大型化するという問題が生じる。このため、装置の使用(利用)に関して、場所的及び時間的な制約が生じるという問題がある。
前記ディスプレイの前面に当接され又は前記ディスプレイと一体化して該ディスプレイの前面に設置され、前記ディスプレイの画素と同等のサイズの第1の微小メカニカルシャッターが該ディスプレイの画素の配置に合わせて並べられた第1のメカニカルシャッターパネルと、
前記第1のメカニカルシャッターパネルの前方に所定の距離を置いて配置され、前記ディスプレイの画素と同等のサイズの第2の微小メカニカルシャッターが該ディスプレイの画素の配置に合わせて並べられた第2のメカニカルシャッターパネルとを有し、
前記第1のメカニカルシャッターパネルは、前記ディスプレイに表示される前記各小画像に設定された複数の部分領域の表示範囲にそれぞれ対応する範囲に位置する前記第1の微小メカニカルシャッターを第1のメカニカルシャッターとして機能させ、前記各小画像に対して前記第1のメカニカルシャッターは、時分割でオンオフして、前記光線を前記複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させ、
前記第2のメカニカルシャッターパネルは、前記ディスプレイに表示される前記各小画像の位置に対応する前記第2の微小メカニカルシャッターを第2のメカニカルシャッターとして機能させ、該第2のメカニカルシャッターは前記各小画像に設定された複数の前記部分領域の中から順次、選択される該部分領域の位置に対応する前記第1のメカニカルシャッターのオンタイム時にオンタイムとなり、前記小画像毎に時分割で取り出された前記部分光線を前方に透過させ前記光線として再構成させながら、再構成された該各光線を前方で集光させて三次元像を形成する。
ここで、三次元表示データから変換された光線とは、三次元物体の表面上の1つの物点(三次元位置)から様々な方向に射出される光線として、空間内の通過位置及び方向に関する光線経路情報と、物点に関する色情報とを有する光線のことである。
前記ディスプレイの前面に当接され又は前記ディスプレイと一体化して該ディスプレイの前面に設置された第1のメカニカルシャッターパネルに配置され、前記ディスプレイに表示される前記各小画像に設定された複数の部分領域に対応する位置にそれぞれ設けられた第1のメカニカルシャッターの1又は複数を時分割でオンオフして、前記光線を、前記各小画像に設定された複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させる工程と、
前記第1のメカニカルシャッターパネルの前方に所定の距離を置いて配置された第2のメカニカルシャッターパネルに、前記ディスプレイに表示される前記各小画像の位置に対応して設けられた第2のメカニカルシャッターを、該各小画像に設定された複数の前記部分領域の中から順次、選択される異なる該部分領域の位置に対応する前記第1のメカニカルシャッターのオンタイム時にオンタイムにして、前記小画像毎に時分割で取り出された前記部分光線を前方に透過させ前記光線として再構成させながら、再構成された該各光線を前方で集光させて三次元像を形成する工程とを有する。
図1、図2に示すように、本発明の一実施例に係る立体像表示装置10は、それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像11を並べて表示して、各小画像11から三次元表示データを光線に変換して出力するディスプレイ12を有している。各小画像11には複数の部分領域13が設定されており、ディスプレイ12の前方には、ディスプレイ12に表示される小画像11の位置に対応させて配置された第1のメカニカルシャッター14を備えた第1のメカニカルシャッターパネル15が設置されている。第1のメカニカルシャッター14は、各小画像11から出力される光線を、複数の部分領域13からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させる。また、第1のメカニカルシャッター14の前方には、ディスプレイ12に表示される小画像11の位置に対応させて配置された第2のメカニカルシャッター16を備えた第2のメカニカルシャッターパネル17が設置されている。第2のメカニカルシャッター16は、小画像11毎に時分割で取り出された部分光線を前方に透過させ光線として再構成させながら、再構成された各光線を前方で集光させて立体像(三次元像)を形成する。
このため、部分光線から再構成される光線も第2のメカニカルシャッター16aの長手方向に沿って扇形状に広がるので、第2のメカニカルシャッター16aの幅方向だけに視差情報を持つ立体像が形成される。従って、立体像を観察するためには、第2のメカニカルシャッター16aの幅方向に沿って両眼が並ぶように観察者が位置しなければならず、立体像の観察において制約が生じる。
なお、表示しようとする立体像の基となる物体を撮像手段(例えば、ステレオカメラ)で撮像して画像データを求め、画像データからステレオカメラの視点から見た物体の表面を構成する多角形を抽出し、抽出した多角形の頂点座標、隣り合う多角形の頂点の接続情報、各多角形の色情報を求めて三次元表示データとする機能をコンピュータに搭載することにより構成することもできる。
図2に示すように、立体像表示方法は、それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像11を並べてディスプレイ12に表示して、各小画像11から三次元表示データを光線に変換して出力する工程と、ディスプレイ12に表示される小画像11の位置に対応させてディスプレイ12の前方に配置された第1のメカニカルシャッター14を用いて、光線を、小画像11に設定された複数の部分領域13からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し第1のメカニカルシャッターパネル15の前方に透過させる工程と、ディスプレイ12に表示される小画像11の位置に対応させて第1のメカニカルシャッター14の前方に配置される第2のメカニカルシャッター16を用いて、小画像11毎に時分割で取り出された部分光線を第2のメカニカルシャッターパネル17の前方に透過させ光線として再構成させながら、再構成された各光線を集光させて立体像を形成する工程とを有している。
そして、各小画像11から取り出した部分光線は、第2のメカニカルシャッター16を介して第2のメカニカルシャッターパネル17の前方に透過するので、第2のメカニカルシャッターパネル17の前方に透過した部分光線は、色調変化が防止され、光量減衰が抑制されている。
例えば、ディスプレイと第1のメカニカルシャッターパネルを当接させる代わりに、ディスプレイと第1のメカニカルシャッターパネルを一体化して、即ち、ディスプレイの各画素の上にMEMSシャッターを設けて第1のメカニカルシャッターとして動作させる構成とすることもできる。これにより、小画像に設定された複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線を、精度よく時分割で取り出すことができる。
「メカニカルシャッター」を「液晶シャッター」と読み替える)が、現技術では、液晶シャッターに比較してメカニカルシャッターは応答性が早いので、より鮮明でより正確な立体像が得られる。
Claims (10)
- それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像を並べて表示して、該各小画像から該三次元表示データを光線に変換して出力するディスプレイと、
前記ディスプレイの前面に当接され又は前記ディスプレイと一体化して該ディスプレイの前面に設置され、前記ディスプレイの画素と同等のサイズの第1の微小メカニカルシャッターが該ディスプレイの画素の配置に合わせて並べられた第1のメカニカルシャッターパネルと、
前記第1のメカニカルシャッターパネルの前方に所定の距離を置いて配置され、前記ディスプレイの画素と同等のサイズの第2の微小メカニカルシャッターが該ディスプレイの画素の配置に合わせて並べられた第2のメカニカルシャッターパネルとを有し、
前記第1のメカニカルシャッターパネルは、前記ディスプレイに表示される前記各小画像に設定された複数の部分領域の表示範囲にそれぞれ対応する範囲に位置する前記第1の微小メカニカルシャッターを第1のメカニカルシャッターとして機能させ、前記各小画像に対して前記第1のメカニカルシャッターは、時分割でオンオフして、前記光線を前記複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させ、
前記第2のメカニカルシャッターパネルは、前記ディスプレイに表示される前記各小画像の位置に対応する前記第2の微小メカニカルシャッターを第2のメカニカルシャッターとして機能させ、該第2のメカニカルシャッターは前記各小画像に設定された複数の前記部分領域の中から順次、選択される該部分領域の位置に対応する前記第1のメカニカルシャッターのオンタイム時にオンタイムとなり、前記小画像毎に時分割で取り出された前記部分光線を前方に透過させ前記光線として再構成させながら、再構成された該各光線を前方で集光させて三次元像を形成することを特徴とする立体像表示装置。 - 請求項1記載の立体像表示装置において、前記各小画像に対応する前記第2のメカニカルシャッターは、対応する該小画像の中央部を通る光軸上に配置されることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1又は2記載の立体像表示装置において、前記各小画像に対応する前記第2のメカニカルシャッターのオンタイム時に、該各小画像に設定された前記複数の部分領域の中のいずれか一つの部分領域の位置に対応する前記第1のメカニカルシャッターがオンタイムとなることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1又は2記載の立体像表示装置において、前記各小画像に対応する前記第2のメカニカルシャッターのオンタイム時に、該各小画像に設定された前記複数の部分領域の中の離れた位置にある複数の部分領域の位置に対応する前記第1のメカニカルシャッターがオンタイムとなることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1〜4のいずれか1記載の立体像表示装置において、前記第2のメカニカルシャッターはピンホール状であることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1〜4のいずれか1記載の立体像表示装置において、前記第2のメカニカルシャッターはスリット状であることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1〜6のいずれか1記載の立体像表示装置において、前記第1、第2の微小メカニカルシャッターはそれぞれMEMSシャッターからなることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1〜7のいずれか1記載の立体像表示装置において、前記三次元表示データは撮像手段で得られた画像データから作成されることを特徴とする立体像表示装置。
- 請求項1〜7のいずれか1記載の立体像表示装置において、前記三次元表示データはコンピュータグラフィックスを用いて作成されることを特徴とする立体像表示装置。
- それぞれ三次元表示データを備えた複数の小画像を並べてディスプレイに表示して、該各小画像から該三次元表示データを光線に変換して出力する工程と、
前記ディスプレイの前面に当接され又は前記ディスプレイと一体化して該ディスプレイの前面に設置された第1のメカニカルシャッターパネルに配置され、前記ディスプレイに表示される前記各小画像に設定された複数の部分領域に対応する位置にそれぞれ設けられた第1のメカニカルシャッターの1又は複数を時分割でオンオフして、前記光線を、前記各小画像に設定された複数の部分領域からそれぞれ出力される部分光線として時分割で取り出し前方に透過させる工程と、
前記第1のメカニカルシャッターパネルの前方に所定の距離を置いて配置された第2のメカニカルシャッターパネルに配置され、前記ディスプレイに表示される前記各小画像の位置に対応して設けられた第2のメカニカルシャッターを、該各小画像に設定された複数の前記部分領域の中から順次、選択される該部分領域の位置に対応する前記第1のメカニカルシャッターのオンタイム時にオンタイムにして、前記小画像毎に時分割で取り出された前記部分光線を前方に透過させ前記光線として再構成させながら、再構成された該各光線を前方で集光させて三次元像を形成する工程とを有することを特徴とする立体像表示方法。
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