JPH08292397A - Image display device and image picking-up method for image used for the device - Google Patents
Image display device and image picking-up method for image used for the deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は特殊な眼鏡等を着用せず
に立体像を観察することの出来る画像表示装置及びそれ
に用いられる画像の撮像方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image display device capable of observing a stereoscopic image without wearing special glasses and the like, and an image capturing method used for the image display device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、立体像表示方法として様々な方法
が試みられてきた。このうち最も一般的な方法が両眼視
差を利用する方法で、両眼に対応する２次元画像をそれ
ぞれ独立に左右眼に正しく提示・融像させて立体視を行
うものである。この方法は特殊なメガネを用いる方法
と、指向性の強い表示面を用いる方法の２つに大きく分
けられる。2. Description of the Related Art Conventionally, various methods have been tried as a stereoscopic image display method. The most common method among them is the method of utilizing binocular parallax, and stereoscopic viewing is performed by correctly presenting and fusing two-dimensional images corresponding to both eyes to the left and right eyes independently. This method is roughly classified into a method using special glasses and a method using a display surface having a strong directivity.
【０００３】特殊なメガネを用いる方法の代表的な例
に、図 ３１のような液晶シャッターメガネを使用した
ものがある。画像表示面２９１は単に左右画像を交互に
切り替えて表示するのみであるが、液晶ドライバ２９２
によってこの画像切り替えに同期して液晶シャッターメ
ガネ２９３の光の透過／遮断を左右で切り替える。この
切り替えが眼の残像許容時間（約1/60秒）以内に行われ
ればフリッカーの無い立体動画像を再生することが出来
る。A typical example of the method using special glasses is the one using liquid crystal shutter glasses as shown in FIG. The image display surface 291 merely switches the left and right images alternately and displays them.
The light transmission / blocking of the liquid crystal shutter glasses 293 is switched between left and right in synchronization with this image switching. If this switching is performed within the permissible afterimage of the eye (about 1/60 seconds), a stereoscopic moving image without flicker can be reproduced.
【０００４】また、指向性の強い表示面を用いる方法の
代表的な例としてはレンチキュラ方式がある。これは半
円筒状のレンズを水平方向に多数配列したレンチキュラ
レンズを使用する方式で、図 ３２のようにレンズ板の
焦点面に、左右眼に対応した画像を縦長状に分割して交
互に配置し、レンズ板を通して観察するとレンズ板の指
向特性に応じて左眼と右眼に画像が分離されて立体視可
能となる。A lenticular system is a typical example of a method using a display surface having a strong directivity. This is a method that uses a lenticular lens in which a large number of semi-cylindrical lenses are arranged in the horizontal direction. As shown in Fig. 32, the images corresponding to the left and right eyes are divided vertically and alternately arranged on the focal plane of the lens plate. However, when observing through the lens plate, the images are separated into the left eye and the right eye according to the directional characteristics of the lens plate, and stereoscopic viewing is possible.
【０００５】さらに、両眼視差のみならず、眼の奥行き
方向の調節応答をも満足するような立体像表示方法とし
て奥行き標本化方式がある。奥行き標本化方式とは複数
枚の物体の2 次元の切断画像を結像面を移動させながら
時分割表示し、眼の残像現象を利用して空間に画像を浮
かび上がらせる方式をいう。また、この方式によれば眼
の位置を左右上下に移動させれば、それぞれの位置から
ながめた画像が観察できる。図 ３３は２次元ＬＥＤア
レイを回転させて上記の効果を得るディスプレイの例で
ある。２次元ＬＥＤアレイパネルを高速で回転させなが
ら、これに同期して物体の放射状切断面画像を円筒座標
空間内に順次表示させて立体像を表示する。Further, there is a depth sampling method as a stereoscopic image display method which satisfies not only binocular parallax but also accommodation response in the depth direction of the eye. The depth sampling method is a method in which two-dimensional cut images of multiple objects are displayed in a time-sharing manner while moving the imaging plane, and the image lag phenomenon of the eye is used to make the images stand out in space. Further, according to this method, if the position of the eye is moved to the left, right, up and down, an image viewed from each position can be observed. FIG. 33 shows an example of a display that obtains the above effect by rotating a two-dimensional LED array. While rotating the two-dimensional LED array panel at a high speed, in synchronism with this, radial cross-section images of the object are sequentially displayed in the cylindrical coordinate space to display a stereoscopic image.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとしている課題】従来の立体像表示
方法にはそれぞれ次のような問題点が存在する。 (1)特殊なメガネを用いる方法 立体像を観察するたびメガネをかけなければならず、わ
ずらわしさが生じる。また、観察者の数だけメガネが必
要となる。 (2)指向性の強い表示面を用いる方法 観察者の両眼の位置があらかじめ想定した位置からずれ
ると両眼に対応する画像を提示できなくなる。また、レ
ンズの収差や回折の影響を受け画質の低下を招く。 (3)奥行き標本化方式原理上、再生される立体像はファ
ントム・イメージ（内部を透視した像）となってしま
う。また、上記の例のように点光源を回転に同期させな
がら点滅する方式の場合、画像の解像度は点光源の大き
さに依存し、カラー化も困難である。The conventional stereoscopic image display methods have the following problems, respectively. (1) Method of using special glasses Since glasses have to be worn every time a stereoscopic image is observed, it is troublesome. Also, glasses are required for the number of observers. (2) Method using display surface with strong directivity If the positions of both eyes of the observer deviate from the positions assumed in advance, images corresponding to both eyes cannot be presented. Further, the image quality is deteriorated due to the influence of lens aberration and diffraction. (3) Depth sampling method In principle, the reproduced stereoscopic image becomes a phantom image (an image through the inside). Further, in the case of the method of blinking while synchronizing the point light source with the rotation as in the above example, the resolution of the image depends on the size of the point light source, and colorization is difficult.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置の
ある形態は、画像を表示する表示手段と、該表示手段に
表示された画像を該表示手段と異なる位置に結像させる
第１の結像光学系と、前記第１の結像光学系の像面内の
一つの軸を回転軸として前記像面を回転移動せしめる像
面移動手段と、前記第１の結像光学系の像面を異なる位
置に結像させる第２の結像光学系とを有することを特徴
とする。According to one aspect of the image display device of the present invention, there is provided a first display means for displaying an image, and a first image forming means for forming an image displayed on the display means at a position different from that of the display means. An image forming optical system, image plane moving means for rotating the image plane with one axis in the image plane of the first image forming optical system as a rotation axis, and an image plane of the first image forming optical system. And a second image forming optical system for forming images at different positions.
【０００８】前記第２の結像光学系の好ましい形態は、
前記第１の結像光学系の像を拡大する光学系であること
を特徴とする。A preferred form of the second image forming optical system is as follows.
It is an optical system for enlarging an image of the first imaging optical system.
【０００９】前記表示手段の好ましい形態は、表示面内
の１つの軸を回転軸として表示面を回転移動せしめる手
段を有することを特徴とする。A preferred form of the display means is characterized by having means for rotationally moving the display surface with one axis in the display surface as a rotation axis.
【００１０】前記表示面回転移動手段と、前記像面移動
手段との好ましい形態は、同期して制御されることを特
徴とする。A preferred form of the display surface rotation moving means and the image surface moving means is controlled synchronously.
【００１１】前記像面移動手段の好ましい形態は、前記
回転軸を回転軸として回転移動するミラ−を有すること
を特徴とする。A preferred form of the image plane moving means is characterized in that it has a mirror that is rotated about the rotation axis.
【００１２】前記像面移動手段の好ましい形態は、前記
回転軸を回転軸として一定範囲の角度を回転往復運動す
るガルバノミラーを有することことを特徴とする。A preferred form of the image plane moving means is characterized in that it has a galvano mirror which makes a reciprocating motion in a predetermined range of angles with the rotating shaft as the rotating shaft.
【００１３】前記像面移動手段の好ましい形態は頂角可
変プリズムを有することを特徴とする。A preferred form of the image plane moving means is characterized by having a variable apex angle prism.
【００１４】前記第２の結像光学系の好ましい形態は、
フレネルレンズを有することを特徴とする。A preferred form of the second imaging optical system is as follows.
It is characterized by having a Fresnel lens.
【００１５】前記表示手段の好ましい形態は、前記像面
の回転移動位置に対応した画像を表示する手段を有する
ことを特徴とする。A preferred form of the display means is characterized in that it has means for displaying an image corresponding to the rotational movement position of the image plane.
【００１６】前記表示手段の好ましい形態は、前記像面
の回転移動位置に対応して、表示される画像を歪曲せし
める手段を有することを特徴とする。A preferred form of the display means is characterized in that it has means for distorting the displayed image in correspondence with the rotational movement position of the image plane.
【００１７】前記第２の結像光学系の像面上に結像され
る像を観察する観察者の両眼の位置を検出する手段を有
し、前記検出結果に基づいて前記像面移動手段または前
記表示手段を制御する手段を有することを特徴とする。The image plane moving means has means for detecting the positions of both eyes of an observer who observes an image formed on the image plane of the second image forming optical system, and based on the detection result. Alternatively, it is characterized by having a means for controlling the display means.
【００１８】前記第１もしくは第２の結像光学系の好ま
しい形態は、その射出瞳の形状を調整する手段を有する
ことを特徴とする。A preferred form of the first or second imaging optical system is characterized in that it has means for adjusting the shape of its exit pupil.
【００１９】前記射出瞳の形状の好ましい形態は、前記
回転軸方向に直交する方向に比べ前記回転軸方向の方が
長いことを特徴とする。A preferred form of the shape of the exit pupil is characterized in that it is longer in the rotation axis direction than in the direction orthogonal to the rotation axis direction.
【００２０】前記第２の結像光学系の射出瞳の位置の好
ましい形態は、該結像光学系の像面に対し、前記画像表
示装置を観察する観察者側にあることを特徴とする。A preferred form of the position of the exit pupil of the second imaging optical system is that it is on the side of an observer who observes the image display device with respect to the image plane of the imaging optical system.
【００２１】前記像面移動手段のが前記第１の結像光学
系による像面を再度同じ回転移動位置に位置せしめる好
ましい所要時間は、１／６０秒以下であることを特徴と
する。A preferable time required for the image plane moving means to position the image plane of the first image forming optical system at the same rotational movement position again is 1/60 seconds or less.
【００２２】前記表示手段の好ましい形態は、物体を異
なる位置から撮影した画像を交互に表示することを特徴
とする。A preferred form of the display means is characterized in that images obtained by photographing an object from different positions are alternately displayed.
【００２３】前記画像表示装置の好ましい形態は、前記
表示手段及び前記第１の結像光学系の組を、１つの前記
像面移動手段および前記第２の結像光学系に対し、２組
以上有することを特徴とする。In a preferred form of the image display device, two or more sets of the display means and the first imaging optical system are provided for one image plane moving means and the second imaging optical system. It is characterized by having.
【００２４】前記表示手段に表示する画像の好ましい形
態は、予め決められた軸を回転軸として物体と動画像撮
像手段とを相対的に回転移動させて撮影した画像である
ことを特徴とする。A preferable form of the image displayed on the display means is an image photographed by relatively rotating the object and the moving image pickup means with a predetermined axis as a rotation axis.
【００２５】本発明の撮像方法のある形態は、予め決め
られた軸を回転軸として物体と動画像撮像手段とを相対
的に回転移動させて前記物体の画像を撮像することを特
徴とする。An aspect of the image pickup method of the present invention is characterized in that an image of the object is picked up by relatively rotationally moving the object and the moving image pickup means with a predetermined axis as a rotation axis.
【００２６】前記撮像方法の好ましい形態は、前記動画
像撮像手段が固定されていることを特徴とする。A preferred form of the image pickup method is characterized in that the moving image pickup means is fixed.
【００２７】前記撮像方法の好ましい形態は、前記動画
像撮像手段を２つ以上用いることを特徴とする。A preferred form of the image pickup method is characterized in that two or more moving image pickup means are used.
【００２８】[0028]
（実施例１）図１は本発明の第１の実施例の概略図であ
る。(Embodiment 1) FIG. 1 is a schematic view of the first embodiment of the present invention.
【００２９】図中１は液晶表示素子（以下ＬＣＤと略称
す）である。画像生成部で生成された画像情報は、ＬＣ
Ｄ駆動回路によって電気的信号に変換され液晶素子の電
気光学的効果により、再び画像としてＬＣＤ上に表示さ
れる。ＬＣＤは背面からバックライト照明されており、
上記画像は諧調のついた明暗の情報として観察すること
が可能である。尚、ＬＣＤはモノクロ画像、カラー画像
のどちらに対応するものでもよいことは言うまでもな
い。また、本実施例においてはＬＣＤを使用している
が、２次元画像表示が可能なディスプレイデバイスであ
れば他のものでも置き換えが可能で、ＣＲＴや映画フィ
ルム等の使用も可能である。Reference numeral 1 in the drawing denotes a liquid crystal display element (hereinafter abbreviated as LCD). The image information generated by the image generator is LC
It is converted into an electric signal by the D drive circuit and is again displayed as an image on the LCD by the electro-optical effect of the liquid crystal element. The LCD is backlit from the back,
The above image can be observed as light and dark information with a gradation. It goes without saying that the LCD may correspond to either a monochrome image or a color image. Although the LCD is used in this embodiment, any other display device capable of displaying a two-dimensional image can be replaced, and a CRT, a movie film or the like can be used.
【００３０】図中1aは回転軸を有するＬＣＤホルダー、
1bはベアリング でこのベアリングによって回転軸の位
置が固定されている。ＬＣＤおよびホルダーは上記回転
軸と接続されたモーター1cの回転によってＬＣＤパネル
面の光軸l に対する傾き角を自由に変化させることがで
きる。この時のモーター1cの回転角はタイミング回路か
ら発せられる情報信号に応じて決定され、モーター制御
・駆動回路B によって駆動が行われる。In the figure, 1a is an LCD holder having a rotating shaft,
1b is a bearing, and the position of the rotating shaft is fixed by this bearing. The LCD and the holder can freely change the tilt angle of the LCD panel surface with respect to the optical axis 1 by the rotation of the motor 1c connected to the rotation axis. The rotation angle of the motor 1c at this time is determined according to the information signal issued from the timing circuit, and is driven by the motor control / drive circuit B.
【００３１】２は上記画像を別の位置に結像させるため
の光学系で、ごく一般的なレンズによって構成されてい
る。３は平面ミラーで回転軸付きのホルダー3aに取り付
けられ、ベアリング3bによって回転軸の位置が固定され
ている。このミラーおよびホルダーは上記回転軸に接続
されたモーター3cの回転によって回転運動を行うことが
出来る。この回転運動における回転数はモーターに接続
された制御・駆動回路Ａによって、正確に制御すること
が出来る。Reference numeral 2 denotes an optical system for forming the above-mentioned image at another position, which is composed of a general lens. A plane mirror 3 is attached to a holder 3a with a rotating shaft, and the position of the rotating shaft is fixed by a bearing 3b. The mirror and holder can rotate by the rotation of the motor 3c connected to the rotary shaft. The number of revolutions in this rotational movement can be accurately controlled by the control / drive circuit A connected to the motor.
【００３２】上記モーター制御・駆動回路Ａは回転に同
期して信号を発してタイミング回路に送出している。よ
ってタイミング回路では、ある時刻におけるミラーの回
転数や角度を検知することが出来る。The motor control / drive circuit A issues a signal in synchronization with the rotation and sends it to the timing circuit. Therefore, the timing circuit can detect the rotation number and the angle of the mirror at a certain time.
【００３３】得られた情報信号はさらに画像生成部に送
出され、画像生成部は回転ミラーの回転運動に同期して
画像信号をＬＣＤ駆動回路に伝送し、ＬＣＤ上に画像を
表示することが可能となっている。The obtained information signal is further sent to the image generation section, and the image generation section can transmit the image signal to the LCD drive circuit in synchronization with the rotational movement of the rotary mirror to display the image on the LCD. Has become.
【００３４】図中4 は画像拡大用結像光学系、5 は大口
径の凸レンズである。ここで凸レンズ5 は単レンズであ
るとは限らない。複数枚のレンズを貼り合わせた色消し
レンズや所定の距離を隔てて数枚の単レンズが配置され
たマルチレンズによって置き換えることもできるが、有
効径は平均的な人間の眼幅（約６２ｍｍ）以上としてい
る。また、大口径の凸レンズは厚みが相当大きくなるこ
とを考慮するとフレネルレンズを用いることも有効であ
る。In the figure, 4 is an image forming optical system for image enlargement, and 5 is a large-diameter convex lens. Here, the convex lens 5 is not always a single lens. It can be replaced by an achromatic lens consisting of multiple lenses bonded together or a multi-lens consisting of several single lenses arranged at a specified distance, but the effective diameter is the average human eye width (about 62 mm). That is all. In addition, it is also effective to use a Fresnel lens in consideration of the fact that the large-diameter convex lens has a considerably large thickness.
【００３５】6 は遮光箱で、表示画像光以外の余計な光
を遮断する目的で設置される。7 は観察者が再生される
画像を観察するための観察窓である。Reference numeral 6 denotes a light shielding box, which is installed for the purpose of blocking extra light other than the display image light. Reference numeral 7 is an observation window for the observer to observe the reproduced image.
【００３６】次に、本装置の光学系配置について、図２
の光線追跡図を用いて説明する。Next, the arrangement of the optical system of this apparatus is shown in FIG.
The ray tracing diagram of FIG.
【００３７】図２は本装置を鉛直上方より見た概略を示
した図である。ＬＣＤ１上に表示された画像２１は光学
系２によって、拡大した像２２として結像する。像２２
はミラー３の回転軸ＯＯ’を含み、光学系２の光軸ｌに
垂直な平面上に結像している。（ただし、像２２は光学
系２の光軸ｌに対して必ずしも垂直である必要はない。
ミラーの回転軸を含む平面的な像面上に結像していれば
よい。）さらに、光学系２の射出瞳２４は光軸ｌに垂直
で、像２２よりさらに光学系２から離れた、図中のよう
な位置に存在している。FIG. 2 is a view showing the outline of this apparatus as viewed from above in the vertical direction. The image 21 displayed on the LCD 1 is formed as an enlarged image 22 by the optical system 2. Image 22
Forms an image on a plane including the rotation axis OO ′ of the mirror 3 and perpendicular to the optical axis 1 of the optical system 2. (However, the image 22 does not necessarily have to be perpendicular to the optical axis 1 of the optical system 2.
The image may be formed on a plane image plane including the rotation axis of the mirror. Further, the exit pupil 24 of the optical system 2 is present at a position as shown in the figure, which is perpendicular to the optical axis 1 and further away from the optical system 2 than the image 22.
【００３８】上記像２２および射出瞳２４はミラー３の
反射作用により、ミラー３を対称として折り返した位置
に像２３および射出瞳２５となって結像する。図２では
ミラー３が光軸ｌに対して４５度の角度を持っている場
合が示されているが、ミラー３は回転して光軸ｌに対す
る角度を変化させることができるので、像２３もミラー
の回転に合わせて光軸ｌに対する角度を変えることにな
る。（ただし、本実施例においてはミラーは鉛直上方よ
り見て時計回りに回転するものとしている。）The image 22 and the exit pupil 24 are imaged as an image 23 and an exit pupil 25 at a position where the mirror 3 is folded back symmetrically by the reflecting action of the mirror 3. Although FIG. 2 shows the case where the mirror 3 has an angle of 45 degrees with respect to the optical axis l, the mirror 3 can be rotated to change the angle with respect to the optical axis l, so that the image 23 also appears. The angle with respect to the optical axis 1 is changed according to the rotation of the mirror. (However, in the present embodiment, the mirror is supposed to rotate clockwise as viewed from above vertically.)
【００３９】例えば図３のようにミラー３の光軸ｌに対
する角度が３０度となった場合、像２３は光軸ｌに対し
てミラーとは反対方向に３０度傾いて結像する。このと
き射出瞳２５はミラーの回転軸ＯＯ’を中心とした回転
移動を行い、図中のような位置に移動する。このように
ミラーの光軸ｌに対する角度を連続的に変えてゆけば、
像２３、射出瞳２５も連続的に回転移動してゆく。尚、
ＬＣＤ１および光学系２は像２２のミラーの回転軸に対
する相対位置を調整できるように移動機構を有してい
る。For example, when the angle of the mirror 3 with respect to the optical axis 1 is 30 degrees as shown in FIG. 3, the image 23 is formed with an inclination of 30 degrees in the direction opposite to the mirror with respect to the optical axis 1. At this time, the exit pupil 25 makes a rotational movement around the rotation axis OO ′ of the mirror and moves to a position as shown in the figure. In this way, if the angle of the mirror with respect to the optical axis 1 is continuously changed,
The image 23 and the exit pupil 25 also rotate and move continuously. still,
The LCD 1 and the optical system 2 have a moving mechanism so that the relative position of the image 22 with respect to the rotation axis of the mirror can be adjusted.
【００４０】ただし、本実施例においてはミラーの回転
運動によって像２３だけは回転移動せず、像面が軸ｎ
（光軸ｌに垂直な軸）と垂直を保つよう工夫を行う。However, in this embodiment, only the image 23 is not rotationally moved by the rotational movement of the mirror, and the image plane is the axis n.
A device is devised so that it is kept perpendicular to (the axis perpendicular to the optical axis 1).
【００４１】この工夫について図4 を用いて説明する。This device will be described with reference to FIG.
【００４２】図4 （ａ）ではＬＣＤ１上の画像２１、結
像光学系２、像２２がすべて光軸ｌに垂直となるよう配
置されているので、図４（ｂ）のように像２２と光軸ｌ
の交点Ｌ中心に回転移動が行われると像２３は軸ｎに対
して傾きを持ってしまう。しかし、図4 （ｃ）のように
この回転移動に合わせてＬＣＤ１の傾きを調節すれば、
（回転量があまり大きくない場合）像２３は光学系の回
転移動前と全く同じように軸ｎに対して垂直な状態を保
つことが出来る。In FIG. 4A, the image 21, the imaging optical system 2 and the image 22 on the LCD 1 are all arranged so as to be perpendicular to the optical axis l, so that the image 22 and the image 22 are arranged as shown in FIG. 4B. Optical axis l
When the rotational movement is performed around the intersection L of the image 23, the image 23 has an inclination with respect to the axis n. However, if the tilt of the LCD 1 is adjusted according to this rotational movement as shown in FIG.
The image 23 (when the amount of rotation is not so large) can be maintained in a state perpendicular to the axis n just as before the rotational movement of the optical system.
【００４３】そこで、前記のタイミング回路から発せら
れるモーター３ｃの情報信号に応じてＬＣＤ１の傾き角
が調節され、その結果像２３の光軸ｌ’に対する角度は
常に一定に保たれる。ただし、ＬＣＤ１が傾くことによ
り画像２１の結像光学系２からの距離は一定とはならな
くなり、像２２の横倍率は像面上の位置によって変化し
てしまう。このため本実施例ではＬＣＤ１の傾き角に応
じて画像２１の画像にあらかじめ倍率補正を与えて表示
している。Therefore, the tilt angle of the LCD 1 is adjusted according to the information signal of the motor 3c issued from the timing circuit, and as a result, the angle of the image 23 with respect to the optical axis 1'is always kept constant. However, when the LCD 1 tilts, the distance of the image 21 from the image forming optical system 2 is not constant, and the lateral magnification of the image 22 changes depending on the position on the image plane. For this reason, in the present embodiment, the image of the image 21 is corrected in advance in accordance with the tilt angle of the LCD 1 and displayed.
【００４４】例えば図５（ａ）左のように倍率補正をし
ない画像をＬＣＤ上に表示すると像２２（２３）は図５
（ａ）右のような歪んだ画像になってしまうが、図５
（ｂ）左のようにあらかじめ倍率補正をした画像をＬＣ
Ｄ上に表示すると像２２（２３）は図５（ｂ）右のよう
に正しい倍率で結像する。尚、倍率補正の方法はミラー
の角度によって変化するので、画像生成のタイミングと
ミラーの角度との関係を画像生成部とモーター制御・駆
動回路Ａ及びタイミング回路により調整する。For example, when an image without magnification correction is displayed on the LCD as shown in the left of FIG.
(A) The image is distorted as shown on the right.
(B) As shown on the left, the image with the magnification corrected beforehand is LC
When displayed on D, the image 22 (23) is formed at the correct magnification as shown in the right of FIG. Since the magnification correction method changes depending on the angle of the mirror, the relationship between the image generation timing and the mirror angle is adjusted by the image generation unit, the motor control / drive circuit A, and the timing circuit.
【００４５】この様に、ミラーの回転による回転移動に
対応してＬＣＤの傾き角や画像の倍率等を補正すれば像
２３は軸ｎと常に垂直を保つことが出来る。尚、本実施
例においてミラーの回転量が大きくなるとＬＣＤ１の傾
き量も大きくなり、像２２（２３）の結像状態が悪くな
るのでミラーの運動を一定角度の範囲内の回転往復運動
とするか、またはＬＣＤ１上への画像の出力をミラーの
回転運動のうち、一定角度の範囲内に限定する。As described above, the image 23 can always be kept perpendicular to the axis n by correcting the tilt angle of the LCD and the magnification of the image in accordance with the rotational movement caused by the rotation of the mirror. In the present embodiment, when the amount of rotation of the mirror increases, the amount of tilt of the LCD 1 also increases, and the image formation state of the image 22 (23) deteriorates. Therefore, whether the movement of the mirror is reciprocating within a certain angle range. , Or limiting the output of the image on the LCD 1 to within a certain angle of the rotational movement of the mirror.
【００４６】次に、像２３及び射出瞳２５をそれぞれ他
の位置に拡大して結像させる方法について図２を用いて
説明する。Next, a method of enlarging and forming the image 23 and the exit pupil 25 at other positions will be described with reference to FIG.
【００４７】拡大結像光学系４はカメラやプロジェクタ
ー等に使用されているごく一般的な光学レンズ系であ
る。この光学系４によって像２３は拡大された像２６と
なって結像する。この像２６の結像面は凸レンズ５の前
側主平面５ａに一致している。幾何光学的にはレンズの
前側主平面に入射する光線は後側主平面上でも同じ高さ
の点から出射する。このことは前側主平面上の像は前方
から、後側主平面上の像は後方から観察したときにレン
ズの屈折力の影響を受けずにそのままの状態で観察出来
ることを意味する。よって像２６をレンズより図中下の
方向から観察した場合、像２６と全く同じ結像状態を保
った像２７が後側主平面５ｂ上に存在するように見え
る。The magnifying and imaging optical system 4 is a very general optical lens system used in cameras, projectors and the like. The image 23 is formed into an enlarged image 26 by the optical system 4. The image plane of this image 26 coincides with the front main plane 5a of the convex lens 5. In terms of geometrical optics, a light ray incident on the front main plane of the lens exits from a point having the same height on the rear main plane. This means that when the image on the front main plane is observed from the front and the image on the rear main plane is observed from the rear, it can be observed as it is without being affected by the refractive power of the lens. Therefore, when the image 26 is observed from the lower side of the lens in the figure, it seems that the image 27 that maintains the same image formation state as the image 26 exists on the rear main plane 5b.
【００４８】一方、射出瞳２５は拡大結像光学系４によ
って射出瞳２８となって拡大結像光学系４の内部または
前後に結像する。On the other hand, the exit pupil 25 becomes an exit pupil 28 by the magnifying and imaging optical system 4 and forms an image inside or before and after the magnifying and imaging optical system 4.
【００４９】このとき射出瞳２８は凸レンズ５にとって
は入射瞳となっており、凸レンズ５によって射出瞳２９
となって観察者の観察位置付近に結像する。射出瞳にお
いては像の結像に寄与する光線がすべて通過するので、
このとき射出瞳２９の中心付近に観察者の瞳を置いて凸
レンズ５の方向を見れば、像２７全体を「けられ」を生
じずに観察することが可能である。よって、凸レンズ５
は、いわゆる「フィールドレンズ」の役割を持ってい
る。ただし、観察者の観察する像２７はミラーや結像光
学系により反転や倒立を繰り返すので、あらかじめ画像
生成部において画像の反転や倒立を実行して、像２７が
正立像となるように工夫を行う。尚、像２６の結像面は
必ずしも凸レンズの前側主平面に一致している必要はな
い。At this time, the exit pupil 28 is an entrance pupil for the convex lens 5, and the convex pupil 5 causes the exit pupil 29 to exit.
Then, an image is formed near the observation position of the observer. At the exit pupil, all the rays that contribute to the formation of the image pass,
At this time, if the observer's pupil is placed near the center of the exit pupil 29 and the direction of the convex lens 5 is viewed, the entire image 27 can be observed without causing "vignetting". Therefore, the convex lens 5
Has a so-called "field lens" role. However, since the image 27 observed by the observer is repeatedly inverted and inverted by the mirror and the imaging optical system, it is necessary to invert the image and invert it in the image generation unit in advance so that the image 27 becomes an erect image. To do. The image plane of the image 26 does not necessarily have to coincide with the front main plane of the convex lens.
【００５０】図６のように拡大結像光学系と凸レンズの
両方のパワーを用いて、凸レンズ後方の任意の面上に像
２６を結像させる方法をとっても、本実施例の効果は失
われない。Even if the method of forming the image 26 on an arbitrary surface behind the convex lens by using the powers of both the magnifying image forming optical system and the convex lens as shown in FIG. 6, the effect of the present embodiment is not lost. .
【００５１】ところで、前述したように像２３はミラー
が回転してもその結像状態を変えないので像２７もまた
結像状態を一定に保つ。ただ、もとのＬＣＤ１上の画像
が順次切り替わるので画像の内容自体は順次更新され
る。一方、射出瞳２５はミラーの回転に伴い回転移動す
るので射出瞳２８、射出瞳２９もまた移動する。By the way, as described above, the image 23 does not change its image forming state even if the mirror rotates, so that the image 27 also keeps the image forming state constant. However, since the original image on the LCD 1 is sequentially switched, the content of the image itself is sequentially updated. On the other hand, since the exit pupil 25 moves rotationally as the mirror rotates, the exit pupil 28 and the exit pupil 29 also move.
【００５２】図７は射出瞳の移動の様子を示した図であ
る。FIG. 7 is a diagram showing how the exit pupil moves.
【００５３】図２において射出瞳２５の中心は光軸上に
あり、射出瞳２８、射出瞳２９もまた同様の状態にあ
る。そして、時間的に前後して、ミラーが図７のような
状態になったときはそれぞれの射出瞳は図中のような位
置に移動する。ミラーの回転角がさらに大きくなると、
それぞれの射出瞳もさらに光軸外の方向へと移動する。In FIG. 2, the center of the exit pupil 25 is on the optical axis, and the exit pupils 28 and 29 are also in the same state. Then, when the mirrors are brought into a state as shown in FIG. 7 in time, the respective exit pupils move to the positions as shown in the figure. When the rotation angle of the mirror becomes larger,
Each exit pupil also moves further off the optical axis.
【００５４】本装置において観察者はこの射出瞳２９を
通して像２７を観察する形態をとる。In this apparatus, the observer takes a form of observing the image 27 through the exit pupil 29.
【００５５】普通、このように比較的小さい射出瞳より
像を観察する場合、眼の位置の移動等によって像のケラ
レが生じ易くなるが、上記のように射出瞳が水平方向に
連続的に移動して行く場合、移動速度が高速になれば眼
の残像効果により、時間的に平均すると水平方向に広い
瞳を通して像を観察するのと同じような状況を生み出す
ことが出来る。（ただし、一瞬間においては小さい射出
瞳より像を観察する場合と等価である。）よって、本装
置は水平方向に関して射出瞳２９の移動範囲と同じだけ
の像観察可能範囲を有することになる。Usually, when an image is observed from a comparatively small exit pupil, vignetting of the image is likely to occur due to movement of the eye position or the like, but as described above, the exit pupil continuously moves in the horizontal direction. In this case, if the moving speed becomes faster, the afterimage effect of the eye can produce a situation similar to that of observing an image through a wide pupil in the horizontal direction on average in terms of time. (However, this is equivalent to observing an image from a small exit pupil at one moment.) Therefore, this apparatus has the same image observable range as the moving range of the exit pupil 29 in the horizontal direction.
【００５６】また、一般に眼の残像許容時間は約１／６
０秒といわれているので、ミラーの回転数を１秒間に６
０回以上とすれば、像２７は像観察可能範囲のどこから
でもフリッカーを生じずに観察することが出来る。これ
に対応して画像を表示する表示器もまた、高速に画像切
り替え可能なもの（ＬＣＤ、ＣＲＴ、映画フィルム等）
を選択する。In general, the permissible afterimage time of the eye is about 1/6.
Since it is said to be 0 seconds, the rotation number of the mirror is 6 per second.
If it is 0 times or more, the image 27 can be observed from anywhere in the image observable range without causing flicker. Corresponding to this, the display that displays images is also one that can switch images at high speed (LCD, CRT, movie film, etc.)
Select
【００５７】次に、以上のような光学系の構成を有する
本装置を用いて、立体像を両眼で観察する方法を図８を
用いて説明する。Next, a method for observing a stereoscopic image with both eyes using the present apparatus having the above optical system configuration will be described with reference to FIG.
【００５８】図を簡素化するため光学系の図示を省き、
実際に観察者が観察する像２７および射出瞳２９のみを
図示する。To simplify the drawing, illustration of the optical system is omitted,
Only the image 27 and the exit pupil 29 actually observed by the observer are shown.
【００５９】本装置において、射出瞳２９の水平方向の
幅は観察者の両眼の幅より十分小さく、眼球の瞳径より
十分大きくなるように調整できる手段を有している。こ
れはある瞬間において光学系の射出瞳より射出する光線
が、観察者の右眼と左眼に同時に入射することを避ける
ためである。The present apparatus has means for adjusting the width of the exit pupil 29 in the horizontal direction to be sufficiently smaller than the width of both eyes of the observer and sufficiently larger than the pupil diameter of the eyeball. This is to prevent the light rays emitted from the exit pupil of the optical system from entering the observer's right eye and left eye at the same time.
【００６０】図８（ａ）の状態において、観察者の右眼
８１は射出瞳２９を通して像２７を観察することができ
る。しかし、観察者の左眼８２は射出瞳２９によって光
線がけられているため像２７を観察することが出来な
い。続いて、上記図８（ａ）の状態よりｔ秒経過した
時、図８（ｂ）のように、観察者の左眼は射出瞳２９を
通して像２７を観察することができるが、観察者の右眼
は射出瞳２９によって光線がけられているため、像２７
を観察することが出来ない。In the state of FIG. 8A, the observer's right eye 81 can observe the image 27 through the exit pupil 29. However, the left eye 82 of the observer cannot see the image 27 because the light ray is eclipsed by the exit pupil 29. Subsequently, when t seconds have elapsed from the state shown in FIG. 8A, the left eye of the observer can observe the image 27 through the exit pupil 29 as shown in FIG. 8B. Since the right eye is eclipsed by the exit pupil 29, the image 27
Can't be observed.
【００６１】この様な構成によれば、回転ミラーの回転
に伴い、光学系の射出瞳より射出する光線が観察者の右
眼のみに入射する状況と観察者の左眼のみに入射する状
況とを時間的に前後して独立に生み出すことが出来る。
よって図８（ａ）のように光線が観察者の右眼のみに入
射する状況においては、ステレオ画像（右眼と左眼に相
当する視差を含んだ２枚の画像）の右眼用画像を、図８
（ｂ）のように光線が観察者の左眼のみに入射する状況
においては、ステレオ画像の左眼用画像を表示してやれ
ば、観察者は両眼視差により、回転ミラーの軸付近に存
在する立体像を観察することが出来る。According to such a configuration, there are a situation in which the light rays emitted from the exit pupil of the optical system are incident only on the right eye of the observer and a situation where they are incident only on the left eye of the observer as the rotating mirror rotates. Can be produced independently in time.
Therefore, in the situation where the light rays are incident only on the right eye of the observer as shown in FIG. 8A, the right eye image of the stereo image (two images including parallax corresponding to the right eye and the left eye) is obtained. , Fig. 8
In the situation where the light ray is incident only on the left eye of the observer as shown in (b), if the left eye image of the stereo image is displayed, the observer will see the stereoscopic image existing near the axis of the rotating mirror due to the binocular parallax. You can observe the image.
【００６２】図９はステレオ画像の入力方法を示した図
である。FIG. 9 is a diagram showing a method of inputting a stereo image.
【００６３】カメラａとカメラｂは人の眼の幅と同程度
離して配置され、どちらも同一の物体を撮影している。
カメラａの光軸とカメラｂの光軸は一点Ｐにおいて交わ
っている。カメラａにて撮影した画像と、カメラｂにて
撮影した画像は視差を有しており、前者は左眼用画像、
後者は右眼用画像となる。The cameras a and b are arranged at the same distance as the width of a human eye, and both images the same object.
The optical axis of the camera a and the optical axis of the camera b intersect at a point P. The image captured by the camera a and the image captured by the camera b have a parallax, and the former is the image for the left eye,
The latter is the image for the right eye.
【００６４】図１０は上記ステレオ画像の表示により、
立体像を両眼で観察する装置の概略図である。FIG. 10 shows the display of the above stereo image.
It is a schematic diagram of a device which observes a stereoscopic image with both eyes.
【００６５】ミラーの回転数や角度を検知するタイミン
グ回路には調整器が接続される。調整器は画像表示のタ
イミングを観察者が調整するための装置である。調整器
から画像生成部に送出される信号には回転ミラーの回転
の同期信号及び観察者の意志の反映された命令信号が含
まれている。調整器の具体的役割については後述する。An adjuster is connected to the timing circuit for detecting the rotation speed and angle of the mirror. The adjuster is a device for an observer to adjust the timing of image display. The signal sent from the adjuster to the image generator includes a rotation synchronizing signal of the rotating mirror and a command signal reflecting the observer's intention. The specific role of the adjuster will be described later.
【００６６】次に、上記の構成の装置を用いて、立体像
を両眼で観察する方法を図１１を用いて説明する。Next, a method of observing a stereoscopic image with both eyes using the apparatus having the above-mentioned configuration will be described with reference to FIG.
【００６７】図１１（ａ）のように像２７と射出瞳２５
の光軸ｌ’の方向が図１８におけるカメラａの光軸の方
向と一致したとき、ＬＣＤ上に左眼用画像を表示する。
このとき観察者の右眼では画像は観察されない。また、
図１１（ｂ）のように像２７と射出瞳２９の光軸ｌ’の
方向が図９におけるカメラｂの画像撮影時の光軸の方向
と一致したときには、ＬＣＤ上に右眼用画像を表示す
る。このとき観察者の左眼では画像は観察されない。As shown in FIG. 11A, the image 27 and the exit pupil 25 are shown.
The image for the left eye is displayed on the LCD when the direction of the optical axis l'of the same coincides with the direction of the optical axis of the camera a in FIG.
At this time, no image is observed by the right eye of the observer. Also,
As shown in FIG. 11B, when the direction of the optical axis l ′ of the image 27 and the exit pupil 29 matches the direction of the optical axis of the camera b in FIG. 9 when the image is taken, the right eye image is displayed on the LCD. To do. At this time, no image is observed by the observer's left eye.
【００６８】観察者は時間的に前後してすなわち交互に
左眼用画像と右眼用画像をそれぞれ対応する眼で独立に
観察するから、両眼視差により回転ミラー付近に立体像
を認識することが出来る。ただし、観察者の両眼の位置
は常に一定の位置にあるとは限らないため、左右眼用画
像表示のタイミングは観察者の両眼の位置に応じて変化
しなければならない。よって、観察者は立体像を観察で
きる画像表示のタイミングを、像を見ながら前記調整器
を用いて調整する。Since the observer independently observes the left-eye image and the right-eye image independently with respect to each other in a temporally front-back manner, that is, alternately, the stereoscopic image is recognized near the rotating mirror by the binocular parallax. Can be done. However, since the positions of both eyes of the observer are not always constant, the timing of displaying the images for the left and right eyes must be changed according to the positions of both eyes of the observer. Therefore, the observer adjusts the timing of the image display at which the stereoscopic image can be observed using the adjuster while watching the image.
【００６９】また、こうした観察者の両眼の位置検知を
自動化し、観察者の位置が多少移動しても 鮮明な立体
像が観察できるようにすることもできる。It is also possible to automate the position detection of both eyes of the observer so that a clear three-dimensional image can be observed even if the position of the observer moves a little.
【００７０】図１２は本装置において観察者両眼位置の
自動検知機構を装備した例を示している。FIG. 12 shows an example in which this apparatus is equipped with an automatic detection mechanism for the positions of both eyes of the observer.
【００７１】１２１は複眼カメラで、その位置は常に回
転ミラーの回転軸に対して固定されている。複眼カメラ
は観察者を撮影しており、観察者の画像を画像処理部に
送出する。画像処理部では実時間画像処理により観察者
の両眼の位置を検出し、その時刻において観察者が鮮明
な立体像を観察できる条件を計算して、正しい画像表示
のタイミング情報を画像生成部に送出する。または、回
転ミラーのモーター制御・駆動回路を制御して、観察者
が鮮明な立体像を観察できるように、逐次適当な画像を
選択して観察者の瞳に入射させるようにする。Reference numeral 121 denotes a compound eye camera, the position of which is always fixed with respect to the rotation axis of the rotating mirror. The compound-eye camera photographs the observer and sends the image of the observer to the image processing unit. The image processing unit detects the positions of both eyes of the observer by real-time image processing, calculates the conditions under which the observer can observe a clear stereoscopic image, and outputs the correct image display timing information to the image generation unit. Send out. Alternatively, the motor control / driving circuit of the rotating mirror is controlled so that an appropriate image is sequentially selected and made to enter the observer's pupil so that the observer can observe a clear stereoscopic image.
【００７２】この時、考慮される条件には、観察者の眼
幅、画像表示装置までの距離、画像表示位置と観察者と
の相対的関係等が含まれる。例えば、観察の眼幅をｍ、
画像表示位置から観察者までの距離をＬとすると、本装
置は光軸l'がθ=tan(mL/2)だけ回転する間に切り替える
よう画像切り替え速度が調整される。又、画像表示位置
と観察者の相対的位置関係から光軸l'が観察者の眼幅中
心を横切る時の画像を切り替える用画像切り替えタイミ
ングが調整される。よって観察者の位置が多少移動して
も自動的に鮮明な立体像が観察できるように調整するこ
とができる。At this time, the conditions to be considered include the pupil distance of the observer, the distance to the image display device, the relative relationship between the image display position and the observer, and the like. For example, the eye width of observation is m,
Assuming that the distance from the image display position to the observer is L, the image switching speed of this device is adjusted so as to switch while the optical axis l ′ rotates by θ = tan (mL / 2). Further, the image switching timing for switching the image when the optical axis l ′ crosses the center of the eye width of the observer is adjusted based on the relative positional relationship between the image display position and the observer. Therefore, even if the position of the observer moves a little, it can be automatically adjusted so that a clear stereoscopic image can be observed.
【００７３】以上、ステレオ画像による立体像表示方法
について述べたが、本装置によればステレオ画像による
立体像表示のみではなく、水平方向の様々な角度から観
察出来る立体像の再生も可能となる。この方法について
説明する。Although the stereoscopic image display method using a stereo image has been described above, according to the present apparatus, not only the stereoscopic image display using a stereo image but also the reproduction of a stereoscopic image that can be observed from various horizontal angles can be performed. This method will be described.
【００７４】まず、図１３のように水平方向の様々な角
度から物体を撮影する。図１３ではａ〜ｅの５方向から
の視差画像を入力したことになる。First, the object is photographed from various angles in the horizontal direction as shown in FIG. In FIG. 13, the parallax images from the five directions a to e are input.
【００７５】再生時はこれらの視差画像を各々撮影した
ときと同じような条件で再生するのが望ましい。At the time of reproduction, it is desirable to reproduce these parallax images under the same conditions as when they were taken.
【００７６】図１４（ａ）のように像２７と射出瞳２９
の光軸ｌ’の方向が図１３のａでの画像撮影時の光軸の
方向と一致したときには、ＬＣＤ上にａの画像を表示す
る。As shown in FIG. 14A, the image 27 and the exit pupil 29 are shown.
When the direction of the optical axis l'of the same as the direction of the optical axis at the time of capturing the image in FIG.
【００７７】次に図１４（ｂ）のように像２７と射出瞳
２９の光軸ｌ’の方向が図１３のｂでの画像撮影時の光
軸の方向と一致したときには、ＬＣＤ上にｂの画像を表
示する。この要領で像２７と射出瞳２９の光軸ｌ’の方
向に応じて画像を順次ａ〜ｅまで同期して切り替えて表
示すれば、５方向からの視差画像を表示できる。さら
に、これら視差画像の入力時のカメラ間隔をより密にし
たり、カメラの設置範囲をより広い範囲にし、上記の要
領で再生を行えば、水平方向の様々な角度から、なめら
かな（連続して観察できる）立体像を観察することが出
来る。尚、前述の通り、一般に眼の残像許容時間は約１
／６０秒といわれているので、ミラーを１秒間に６０回
程度回転させればフリッカーの無い鮮明な動画像が観察
可能である。ただし、立体像表示を行う場合、ＬＣＤの
表示画像は像２３が少なくとも観察者の右眼に正対する
位置から左眼に正対する位置まで向きを変える間に切り
替わる必要があるので、画像表示の切り替えレートがさ
らに高速なＬＣＤ表示システムを用意する。Next, as shown in FIG. 14B, when the direction of the optical axis l'of the image 27 and the exit pupil 29 coincides with the direction of the optical axis when the image is photographed in b of FIG. To display the image. In this way, parallax images from 5 directions can be displayed by sequentially switching and displaying the images a to e according to the directions of the optical axis l ′ of the image 27 and the exit pupil 29. In addition, if you make the camera intervals closer when inputting these parallax images, or if you set the camera installation range to a wider range and perform playback as described above, smooth (continuously) from various horizontal angles. You can observe a stereoscopic image. As mentioned above, the permissible afterimage time of the eye is generally about 1.
It is said that / 60 seconds, so if the mirror is rotated about 60 times per second, a clear moving image without flicker can be observed. However, in the case of performing stereoscopic image display, the image displayed on the LCD needs to be switched while the image 23 changes its direction at least from the position facing the right eye of the observer to the position facing the left eye, so switching the image display. An LCD display system with a higher rate is prepared.
【００７８】また、本装置を用いて水平方向の様々な角
度からなめらかな（連続して観察できる）立体像を観察
する方法を図１３、図１４を用いて示したが、画像表示
可能な視域すべてにおいて上記の方法を実行すること
は、撮影に必要なカメラの台数等を考慮するとかなり困
難である。そこで、あらかじめ視域を限定したミラーの
運動を行い、用意すべき視差画像の枚数を減らす工夫を
行うことも可能である。A method for observing a smooth (continuously observable) stereoscopic image from various angles in the horizontal direction using this apparatus has been shown with reference to FIGS. 13 and 14. It is quite difficult to execute the above method in all the areas in consideration of the number of cameras necessary for shooting. Therefore, it is possible to perform a movement of the mirror with a limited viewing area in advance to reduce the number of parallax images to be prepared.
【００７９】例えば図１５のように、回転ミラーではな
くある角度からある角度までを往復運動するようなガル
バノミラーを用いて本装置を構成すれば、視差画像入力
時の負担軽減やＬＣＤ等の表示画像切り替え時の負担軽
減を達成できる。また、回転ミラー使用の場合、反射さ
れた光束が拡大光学系４に入射しない時間は像２７が存
在せず、画像を連続して観察する場合フリッカーの発生
や画像輝度の低下が懸念されるが、上記のようにガルバ
ノミラーを使用すれば反射光束を常に拡大光学系４に入
射するよう調整でき、フリッカー発生や画像輝度の低下
を抑制するという意味でも高い効果がある。For example, as shown in FIG. 15, if the present apparatus is configured by using a galvanometer mirror that reciprocates from a certain angle to a certain angle instead of a rotating mirror, the burden at the time of parallax image input and the display of an LCD or the like can be reduced. It is possible to reduce the burden when switching images. Further, when the rotating mirror is used, the image 27 does not exist during the time when the reflected light beam is not incident on the magnifying optical system 4, and when continuously observing the image, flicker may occur and image brightness may decrease. By using the galvanometer mirror as described above, the reflected light flux can be adjusted so as to always enter the magnifying optical system 4, and it is highly effective also in terms of suppressing the occurrence of flicker and the reduction of image brightness.
【００８０】更に、視差画像の入力方法についても負担
軽減は可能である。複数カメラによる多視点からの画像
入力はコストや場所の制約が多い、そこで、図１６のよ
うに立体物を回転台に載せ、回転ミラーと同期をとって
回転させ、その様子を１台のカメラで撮影する。そうす
れば立体物を水平方向の３６０度から多数のカメラで、
視点位置が異なる画像を時間的に交互に前後して撮影し
たのと等価な画像情報が得られる。この時、ごく自然な
立体感のある立体像を観察するためには回転台の回転数
とミラーの回転数との比が２：１となるように調整を行
う。なぜなら、ミラーがθ回転すると光軸は２θ回転す
るからである。例えば、回転台の回転数を１２０回／
秒、撮影用カメラのシャッター速度１／４３２００秒と
すると、水平方向１度間隔の視差画像が１秒間に２１６
００枚得られ、この画像信号を１枚当たり１／４３２０
０秒で伝送し、１枚につき１／４３２００秒で画像表示
可能なディスプレイデバイス上に表示し、回転ミラーの
回転数を６０回／秒に設定すれば、停止した立体物の像
が水平方向の様々な角度から観察できる。また、画像表
示の周波数は変えずに表示のタイミングのみを遅延させ
たり、早めたりすれば、観察者の観察位置は固定したま
まで、様々な方向からの立体像を観察することが出来
る。Further, it is possible to reduce the burden on the parallax image input method. Image input from multiple viewpoints with multiple cameras has many restrictions on cost and location. Therefore, as shown in Fig. 16, a three-dimensional object is placed on a rotating table and rotated in synchronization with a rotating mirror. To shoot. If you do so, a three-dimensional object can be viewed from 360 degrees in the horizontal direction with many cameras.
It is possible to obtain image information equivalent to that when images with different viewpoint positions are taken one after another temporally alternately. At this time, in order to observe a three-dimensional image having a very natural three-dimensional effect, adjustment is performed so that the ratio of the rotation speed of the rotating table to the rotation speed of the mirror is 2: 1. This is because the optical axis rotates 2θ when the mirror rotates θ. For example, the rotation speed of the turntable is 120 times /
If the shutter speed of the camera for shooting is 1/43200 seconds, the parallax image at 1 degree intervals in the horizontal direction will be 216 per second.
00 images are obtained, and this image signal is 1/4320 for each image.
If the image is displayed on a display device capable of displaying images in 1 second and in 1 / 43,200 seconds, and the number of rotations of the rotating mirror is set to 60 times / second, the image of the stopped three-dimensional object is displayed horizontally. It can be observed from various angles. Also, if the display timing is delayed or accelerated without changing the image display frequency, the observer can observe a stereoscopic image from various directions while keeping the observation position fixed.
【００８１】さらに、回転ミラーの回転数と立体物を載
せる回転台の回転数とに、相対的な差を作為的に生み出
せば、その相対回転数で回転する立体物の観察が可能と
なる。尚、この視差画像入力方法を行う場合、ＬＣＤに
表示する画像は回転する物体の動画像となるが、図１７
（ａ）のように、このときの動画像の回転軸の位置と回
転ミラーの回転軸とが一致していないと自然な立体視状
態を再現できないので、図１７（ｂ）のように、動画像
の回転軸の位置と回転ミラーの回転軸とが一致するよう
ＬＣＤおよび結像光学系の位置を調整すると良い。この
視差画像入力方法によれば画像生成部の構成も簡潔化で
き、フリッカーを許容すれば（ミラーの回転速度を遅く
し、遅い画像表示切り替えに対応すれば）、現行のビデ
オ信号を用いた簡単な撮像・表示システムを利用して、
立体像の記録・表示が可能となり、現行の通信・放送シ
ステムの流用も可能である。Further, if a relative difference is artificially created between the rotational speed of the rotating mirror and the rotational speed of the turntable on which the three-dimensional object is placed, it becomes possible to observe the three-dimensional object rotating at the relative rotational speed. Note that when this parallax image input method is performed, the image displayed on the LCD is a moving image of a rotating object.
As in (a), a natural stereoscopic state cannot be reproduced unless the position of the rotation axis of the moving image at this time and the rotation axis of the rotating mirror match. Therefore, as shown in FIG. It is advisable to adjust the positions of the LCD and the imaging optical system so that the position of the rotation axis of the image and the rotation axis of the rotating mirror coincide with each other. According to this parallax image input method, the structure of the image generation unit can be simplified, and if flicker is allowed (if the rotation speed of the mirror is slowed and slow image display switching is supported), it is easy to use the current video signal. Using a simple imaging and display system,
3D images can be recorded and displayed, and the existing communication and broadcasting systems can be used.
【００８２】現行のビデオ信号は１秒間に６０枚の視差
画像を記録可能なので、上記回転台の回転数を１秒間に
ｎとすると視差画像は６ｎ度間隔で記録・再生される。
例えば、回転台および回転ミラーの回転数を２回／秒と
すると、１２度間隔の視差画像の記録・再生が可能とな
る。フリッカーはかなり目立つレベルだが、ＴＶカメラ
を水平方向に１２度間隔で多数配置して撮像する手間を
考慮すると大きな負担軽減となる。Since the current video signal can record 60 parallax images per second, the parallax images are recorded / reproduced at 6n degree intervals when the number of rotations of the rotary table is n per second.
For example, if the number of rotations of the rotary base and the rotary mirror is set to 2 times / second, parallax images can be recorded / reproduced at intervals of 12 degrees. Although the flicker is quite conspicuous, the burden is greatly reduced considering the time and effort for arranging a large number of TV cameras in the horizontal direction at intervals of 12 degrees.
【００８３】また、視差画像入力時のカメラの台数を減
らすその他の方法として次の２つがある。There are the following two other methods for reducing the number of cameras when parallax images are input.
【００８４】第一に、カメラとカメラの間の視点からの
映像を画像処理技術により、補間して創出し、実際に設
置したカメラの台数以上の枚数の視差画像を得る方法が
ある。例えば、図１３のように５台のカメラにて撮影を
行った場合に各々のカメラの間の視点からの画像を４枚
ずつ補間して内挿してやれば、５台のカメラで２１枚の
視差画像を得ることが出来る。First, there is a method in which an image from a viewpoint between the cameras is interpolated and created by an image processing technique to obtain parallax images of which the number is equal to or larger than the number of actually installed cameras. For example, when shooting is performed with five cameras as shown in FIG. 13, if four images from viewpoints between the cameras are interpolated and interpolated, 21 parallaxes of five cameras are obtained. You can get an image.
【００８５】第二に、カメラに移動機構を持たせ移動の
過程で時間的に前後して、被写体の撮影を行えば、多数
のカメラによる撮影と同等の効果を生み出すことが出来
る。Secondly, if the camera is provided with a moving mechanism and the subject is photographed in time before and after in the process of movement, the same effect as that obtained by a large number of cameras can be produced.
【００８６】図１８はこの撮影方法の概略を示した図で
ある。物体を撮影するカメラは一台であるが、物体との
距離を一定に保つような円弧軌道を描きながら水平方向
に移動する移動台に積載されている。よって、カメラの
存在する位置は時刻によって異なり、異なる時刻にカメ
ラのシャッターを切れば、異なる視点からの画像を数枚
得ることが出来る。尚、物体までの距離が不定の場合、
移動台の軌跡の円弧半径を特定することが出来ないの
で、物体までの距離に応じて円弧半径を変えたり、図１
９のように直線的な軌跡を描いたとしても、ほぼ同等の
視差画像入力ができる。また、カメラ台数を複数にして
各々の移動領域を分担する構成にすれば、より効率のよ
い視差画像入力が可能となる。FIG. 18 is a diagram showing the outline of this photographing method. Although there is only one camera that shoots an object, it is mounted on a moving table that moves in the horizontal direction while drawing an arcuate trajectory that keeps the distance from the object constant. Therefore, the position of the camera differs depending on the time, and if the shutter of the camera is released at different times, several images from different viewpoints can be obtained. If the distance to the object is indefinite,
Since it is not possible to specify the arc radius of the locus of the moving table, it is possible to change the arc radius according to the distance to the object.
Even if a linear locus is drawn as in 9, parallax images can be input with substantially the same amount. Further, if the number of cameras is plural and each moving area is shared, more efficient parallax image input becomes possible.
【００８７】その他に、常に実画像ばかりでなくＣＧ
（コンピューターグラフィックス）やアニメーション等
を利用すれば、撮影用のカメラや場所が必要なくなり入
力時の大幅な負担軽減となる。In addition to the actual image, CG is always used.
By using (computer graphics) and animation, there is no need for a camera or location for shooting, and the burden of input is greatly reduced.
【００８８】さらに、本装置の性能を向上させるため次
のような改良を加えることが可能である。 （１）垂直方向の視域の拡大 本装置においては、上述したように水平方向は眼の残像
効果により視域の拡大が可能であるが垂直方向の視域は
射出瞳２９の垂直方向の長さによって限定されてしま
う。よって、光学系２あるいは４の視野絞り（アパチャ
ー）形状は図２０のように垂直方向に長い楕円形や長方
形を使用すれば、射出瞳２９の水平方向の長さは短く保
ったまま、垂直方向の視域を拡大することができる。 （２）画像の輝度の向上（フリッカーの減少） 回転ミラーが片面ミラーである場合、ミラーが１周する
時間のうち半分の時間は画像表示に寄与していないた
め、時間的に平均すると画像の輝度が低下し、フリッカ
ーが目立ってしまう。よって回転ミラーを両面ミラーに
し、画像表示に寄与する時間を２倍にしてやれば、画像
の輝度は向上し、フリッカーも減少する。 （３）回転ミラーの高速化対応 前述の通り、本装置にてフリッカーのない表示像を観察
するためには回転ミラーを１秒間に６０回以上回転させ
ることが必要である。そのため空気抵抗に起因するミラ
ーやモーターの故障や、観察者に対する危険性が懸念さ
れる。そこで図２１のように回転ミラーをほぼ真空に保
った密閉容器２１１内で回転させれば上記の問題点は解
決する。Furthermore, the following improvements can be added to improve the performance of this apparatus. (1) Expansion of the viewing zone in the vertical direction In this device, the viewing zone can be expanded in the horizontal direction by the afterimage effect of the eye as described above, but the viewing zone in the vertical direction is the length of the exit pupil 29 in the vertical direction. Will be limited by the size. Therefore, if a field stop (aperture) shape of the optical system 2 or 4 is an ellipse or a rectangle which is long in the vertical direction as shown in FIG. 20, the horizontal length of the exit pupil 29 is kept short and the vertical direction is kept. The field of view can be expanded. (2) Improvement of image brightness (decrease of flicker) When the rotating mirror is a one-sided mirror, half of the time taken for the mirror to make one turn does not contribute to the image display. The brightness decreases and flicker becomes noticeable. Therefore, if the rotating mirror is a double-sided mirror and the time contributing to image display is doubled, the brightness of the image is improved and flicker is also reduced. (3) Corresponding to high speed of rotating mirror As described above, in order to observe a display image without flicker with this device, it is necessary to rotate the rotating mirror 60 times or more per second. Therefore, there is a concern that the mirror or the motor will be damaged due to the air resistance, and that the observer will be at risk. Therefore, as shown in FIG. 21, the above-mentioned problems can be solved by rotating the rotating mirror in the closed container 211 kept in a substantially vacuum state.
【００８９】（実施例２）本実施例の実施例１との相違
点はＬＣＤの傾きを変化させる機構が無く、かつ像２７
の結像面が必ず凸レンズ５から離れた位置にある点であ
る。本装置の光学系配置について図２２を用いて説明す
る。(Embodiment 2) The difference between this embodiment and Embodiment 1 is that there is no mechanism for changing the tilt of the LCD and the image 27
That is, the image forming surface of is always at a position away from the convex lens 5. The optical system arrangement of this device will be described with reference to FIG.
【００９０】図２２は本装置を鉛直上方より見た概略を
示した図である。FIG. 22 is a view showing the outline of this apparatus as seen from vertically above.
【００９１】本実施例においては画像の拡大結像を拡大
光学系４と凸レンズ５の２つの光学的パワーを用いて行
っている。In this embodiment, the magnified image is formed by using the two optical powers of the magnifying optical system 4 and the convex lens 5.
【００９２】図２２では像２１及び射出瞳２９が光軸に
垂直となっている状態を示している。FIG. 22 shows a state in which the image 21 and the exit pupil 29 are perpendicular to the optical axis.
【００９３】はじめに像２２の結像に寄与し、回転ミラ
ーによって反射する光束はすべて射出瞳２５を通る。拡
大光学系４は射出瞳２５を射出瞳２８に結像する。射出
瞳２８を出た光束は凸レンズ５のパワーをも利用して初
めて像２７となって結像する。First, all the light flux that contributes to the formation of the image 22 and is reflected by the rotating mirror passes through the exit pupil 25. The magnifying optical system 4 forms an image of the exit pupil 25 on the exit pupil 28. The light flux exiting the exit pupil 28 forms an image 27 only by using the power of the convex lens 5.
【００９４】一方、射出瞳２８は凸レンズ５によって射
出瞳２９となって図中の位置に結像する。よってこのと
き射出瞳２９の中心に観察者の瞳を置いて凸レンズ５の
方向を見れば、像２７全体を「けられ」を生じずに観察
することが可能である。もちろん若干の「けられ」を許
容すれば射出瞳２９から離れた位置からでも像２７の観
察は可能である。ただし、このとき射出瞳２９の直径は
観察者の両眼の幅よりも十分小さい。On the other hand, the exit pupil 28 becomes the exit pupil 29 by the convex lens 5 and forms an image at the position in the figure. Therefore, at this time, if the observer's pupil is placed at the center of the exit pupil 29 and the direction of the convex lens 5 is viewed, the entire image 27 can be observed without causing "vignetting". Of course, the image 27 can be observed even from a position away from the exit pupil 29 if a small amount of "vignetting" is allowed. However, at this time, the diameter of the exit pupil 29 is sufficiently smaller than the width of both eyes of the observer.
【００９５】次に、ミラーの回転により像２３、射出瞳
２５が回転移動した場合について図２３を用いて説明す
る。Next, the case where the image 23 and the exit pupil 25 are rotated by the rotation of the mirror will be described with reference to FIG.
【００９６】像２３は図中のように光軸に対して傾きを
持つようになる。また、射出瞳２５は軸外方向に移動す
る。しかし、射出瞳２５より出射する光束がすべて拡大
光学系４の絞りを通っている限り、結像作用は失われな
い。射出瞳２５（２８）を通った光束は凸レンズ５を通
った後、像２７となって結像する。ただし、像２７は一
般的な結像光学系の性質により、もとの像２３同様に光
軸に対して傾きを持った状態で結像する。また、射出瞳
２５も拡大光学系４の絞り内で移動したため、凸レンズ
５によってやはり図２２の場合とは異なる位置に移動し
て射出瞳２９となって結像する。ミラーの回転角がさら
に大きくなれば、像２７はさらに傾いて結像し、射出瞳
２９もさらに光軸外の方向へと移動する。よって、上記
の構成によれば、他の実施例と全く同様の効果・応用が
可能である。ただし、本実施例においても実施例１同様
に結像後の倍率不均等を考慮して、ＬＣＤ１上に表示す
る画像をあらかじめ倍率補正して表示している。The image 23 has an inclination with respect to the optical axis as shown in the figure. Further, the exit pupil 25 moves in the off-axis direction. However, as long as all the light beams emitted from the exit pupil 25 pass through the diaphragm of the magnifying optical system 4, the image forming action is not lost. The light flux passing through the exit pupil 25 (28) passes through the convex lens 5 and then forms an image 27. However, the image 27 is formed in a state of having an inclination with respect to the optical axis like the original image 23 due to the property of a general image forming optical system. Further, since the exit pupil 25 also moves within the diaphragm of the magnifying optical system 4, the convex lens 5 also moves it to a position different from that in the case of FIG. When the rotation angle of the mirror is further increased, the image 27 is further tilted to form an image, and the exit pupil 29 is further moved in a direction outside the optical axis. Therefore, according to the above configuration, the same effects and applications as those of the other embodiments can be achieved. However, also in the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the image to be displayed on the LCD 1 is corrected and displayed in advance in consideration of the unevenness in magnification after image formation.
【００９７】以上の構成によれば、実施例１同様画像に
対する回転ミラーの相対的な大きさを小さく抑えること
が出来るため、装置の小型化が図れる。According to the above configuration, the relative size of the rotary mirror with respect to the image can be suppressed to be small as in the first embodiment, and the size of the device can be reduced.
【００９８】（実施例３）図２４ は本発明を実施例
１、２のような回転ミラーを用いずにＶＡＰ（頂角可変
プリズム）を用いた実施例３を示している。回転ミラー
部の代わりにＶＡＰを配置した以外は、前述の実施例
１、２と基本的な構成は相違ない。(Embodiment 3) FIG. 24 shows Embodiment 3 in which the present invention uses a VAP (variable apex angle prism) without using the rotating mirror as in Embodiments 1 and 2. The basic structure is the same as that of the above-described first and second embodiments except that the VAP is arranged instead of the rotating mirror unit.
【００９９】ＶＡＰは一般のプリズムと同様に光線を偏
向させる光学素子であるが、頂角を自在に変化させるこ
とができるため、偏向する光線のふれ角を自在に制御す
ることができる。The VAP is an optical element for deflecting a light beam like a general prism, but since the apex angle can be freely changed, the deflection angle of the deflected light beam can be freely controlled.
【０１００】図２４ において、ＬＣＤ上の２１は結像
光学系２を介してＶＡＰ上に像２３を結像する。２５は
その時の射出瞳である。ＶＡＰはＶＡＰ制御・駆動回路
に接続され、タイミング回路から送られるタイミング信
号に同期して、頂角を変化させる。頂角の変化に対応し
て前述した要領でＬＣＤの光軸にする傾きも変化させ
る。In FIG. 24, the image 21 on the LCD forms an image 23 on the VAP via the image forming optical system 2. 25 is an exit pupil at that time. The VAP is connected to the VAP control / drive circuit and changes the apex angle in synchronization with the timing signal sent from the timing circuit. Corresponding to the change of the apex angle, the inclination of the optical axis of the LCD is also changed in the above-described manner.
【０１０１】これにより像２３は光軸と垂直を保ち、射
出瞳２５は中心軸ＯＯ’を中心とした回転移動により２
５’に移動する。この結果、像２３および射出瞳２５は
実施例１、２、３中の像２３および射出瞳２５とまった
く同等に振る舞う。よって像２３および射出瞳２５を他
の実施例同様、拡大結像光学系４および凸レンズ５によ
って像２７、射出瞳２９として結像させれば他の実施例
と全く同様の効果を有する装置を構成することが出来
る。しかも、回転ミラーよりも駆動部分がはるかに少な
くてすみ、観察者にたいする安全性や装置の大きさを抑
えるなどの利点がある。また図２５のようにＶＡＰを二
つ(V1,V2)使用する構成も考えられる。As a result, the image 23 is kept perpendicular to the optical axis, and the exit pupil 25 is rotated by the center axis OO 'to move the image to the right side.
Move to 5 '. As a result, the image 23 and the exit pupil 25 behave exactly like the image 23 and the exit pupil 25 in the first, second, and third embodiments. Therefore, if the image 23 and the exit pupil 25 are imaged as the image 27 and the exit pupil 29 by the magnifying image forming optical system 4 and the convex lens 5 like the other embodiments, a device having exactly the same effect as the other embodiments is configured. You can do it. Moreover, the number of driving parts is much smaller than that of the rotating mirror, and there are advantages such as safety for the observer and reduction of the size of the device. A configuration using two VAPs (V 1 , V 2 ) as shown in FIG. 25 is also conceivable.
【０１０２】（実施例４）上記実施例のように画像表示
器１、結像光学系２が１組しかない場合、フリッカーの
ない動画像再生を行うために、ミラー３の回転に同期し
て画像を高速に切り替えて表示器１上に表示する必要が
ある。これは表示器や画像生成部、伝送系等の大きな負
担となる。(Embodiment 4) When there is only one set of the image display 1 and the imaging optical system 2 as in the above embodiment, in order to reproduce a moving image without flicker, it is synchronized with the rotation of the mirror 3. It is necessary to switch images at high speed and display them on the display 1. This imposes a heavy burden on the display, the image generator, the transmission system, and the like.
【０１０３】そこで、本実施例においては画像表示器１
及び像２２を結像するための光学系の数を増やし、ミラ
ー３の回転軸ＯＯ’を中心として放射状に配置して１つ
のＬＣＤあたりの画像表示レートの負担を軽減している
図２６〜図２８はこの本実施例の概略を示した図であ
る。Therefore, in this embodiment, the image display 1
And the number of optical systems for forming the image 22 is increased and arranged radially around the rotation axis OO ′ of the mirror 3 to reduce the load of the image display rate per LCD. 28 is a diagram showing an outline of this embodiment.
【０１０４】本実施例は上記のいづれの実施例に手を加
えても実施可能であるが、ここでは実施例１の装置を改
良している。本実施例においては画像表示器１および結
像光学系２が回転ミラーの回転軸ＯＯ’を中心として放
射状に複数台配置されている。（ここではこの各組をユ
ニットＡ、ユニットＢ、ユニットＣと呼ぶ。）This embodiment can be implemented by modifying any of the above embodiments, but the apparatus of the first embodiment is improved here. In this embodiment, a plurality of image displays 1 and imaging optical systems 2 are arranged radially around the rotation axis OO 'of the rotating mirror. (Here, each set is referred to as a unit A, a unit B, and a unit C.)
【０１０５】図２６は本実施例の第１の状態を鉛直上方
より見た概略図を示している。前記実施例同様、ユニッ
トＢによって結像する像は凸レンズ５の後側主平面上に
像２７−Ｂとなって結像している。像２７−Ｂの結像に
寄与する光線の射出瞳も前記実施例同様の位置に射出瞳
２９−Ｂとなって結像している。ただし、図の簡略化の
ため拡大光学系４および凸レンズ５を通過する光線束の
描画は省略している。FIG. 26 is a schematic view of the first state of this embodiment as seen from above in the vertical direction. Similar to the above embodiment, the image formed by the unit B is formed as an image 27-B on the rear main plane of the convex lens 5. The exit pupil of the ray that contributes to the formation of the image 27-B is also formed as an exit pupil 29-B at the same position as in the above-described embodiment. However, for simplification of the drawing, drawing of a bundle of rays passing through the magnifying optical system 4 and the convex lens 5 is omitted.
【０１０６】一方、このユニットＢの光軸に対して傾き
を持った別の光軸上に配置されたユニットＡ、ユニット
Ｃの像もまた凸レンズ５の後側主平面上にそれぞれ像２
７−Ａ、２７−Ｃとなって結像するが、それぞれの射出
瞳は、元の各ユニットの射出瞳自体が空間的に離れて存
在しているため、拡大光学系４、凸レンズ５を介して図
中のように空間的に分離された射出瞳２９−Ａ、２９−
Ｃとなって結像する。On the other hand, the images of the units A and C arranged on another optical axis having an inclination with respect to the optical axis of the unit B are also imaged on the rear main plane of the convex lens 5 respectively.
Images are formed as 7-A and 27-C, but since the exit pupils of the respective original units exist spatially apart from each other, the respective exit pupils pass through the magnifying optical system 4 and the convex lens 5. And exit pupils 29-A, 29- which are spatially separated as shown in FIG.
It becomes C and forms an image.
【０１０７】尚、各ユニットの画像表示器の傾きは、各
ユニットの像がすべて凸レンズ５の後側主平面上に重畳
して結像するよう前述した要領で調整される。The inclination of the image display of each unit is adjusted in the above-described manner so that all the images of each unit are superimposed and formed on the rear main plane of the convex lens 5.
【０１０８】図２７は本実施例の第２の状態を示してい
る。第２の状態は第１の状態よりミラー３が微小角度回
転し、各画像表示器に第１の状態とは異なる画像が表示
されることで達成される。ただし、第２の状態において
も各ユニットの画像表示器の傾きは、各ユニットの像が
すべて凸レンズ５の後側主平面上に重畳して結像するよ
う前述した要領で調整されている。各ユニットの射出瞳
は図中のように第１の状態とは異なる位置に移動する。FIG. 27 shows the second state of this embodiment. The second state is achieved by rotating the mirror 3 by a minute angle from the first state and displaying an image different from the first state on each image display. However, even in the second state, the inclination of the image display of each unit is adjusted in the above-described manner so that all the images of each unit are superimposed and formed on the rear main plane of the convex lens 5. The exit pupil of each unit moves to a position different from the first state as shown in the figure.
【０１０９】図２８は本実施例の第３の状態を示してい
る。FIG. 28 shows the third state of this embodiment.
【０１１０】第３の状態もまた第２の状態よりミラー３
が微小角度回転し、各画像表示器に第２の状態とは異な
る画像が表示されることで達成される。また、第３の状
態においても各ユニットの画像表示器の傾きは、各ユニ
ットの像がすべて凸レンズ５の後側主平面上に重畳して
結像するよう前述した要領で調整されていることはいう
までもない。第３の状態において各ユニットの射出瞳は
図中のように第１、第２の状態とは異なる位置に移動す
る。The third state is also mirror 3 from the second state.
Is rotated by a minute angle, and an image different from the second state is displayed on each image display. Even in the third state, the tilt of the image display of each unit is adjusted in the above-described manner so that all the images of each unit are superimposed and formed on the rear main plane of the convex lens 5. Needless to say. In the third state, the exit pupil of each unit moves to a position different from those in the first and second states as shown in the figure.
【０１１１】この様な第１〜第３の状態は高速にかつ周
期的に繰り返される。Such first to third states are repeated at high speed and periodically.
【０１１２】本実施例において特徴的なのは第１〜３の
状態で各ユニットの射出瞳２９−Ａ〜Ｃが隙間なく隣合
った位置関係にあることである。The characteristic feature of this embodiment is that the exit pupils 29-A to 29-C of the respective units are adjacent to each other without a gap in the first to third states.
【０１１３】上記の通り、第１〜３の状態の推移は微小
時間内に高速に行われるので、観察者は射出瞳２９の移
動する範囲内で有ればどこに瞳を置いても像２７を観察
することが出来る。また、各状態毎に視差画像を切り替
えて表示をすれば様々な視点から観察できる立体像を再
生することが出来る。As described above, since the transitions of the first to third states are performed at high speed within a very short time, the observer can see the image 27 no matter where the pupil is placed within the moving range of the exit pupil 29. You can observe. In addition, if the parallax images are switched and displayed for each state, a stereoscopic image that can be observed from various viewpoints can be reproduced.
【０１１４】図２９はその方法の説明図である。Ｄ１〜
９はそれぞれ連続した９方向からの視差を含有する画像
群である。このような９方向からの視差画像は図中のよ
うに９台のカメラを配置して入力したり、実施例１同
様、少ない台数のカメラによって入力した視差画像群か
ら、画像処理・合成技術により不足分を補ったり、回転
する物体を９つの異なる時刻に撮影したりして得ること
が出来る。ＳＷ１〜３は画像選択装置で、それぞれＤ１
〜９を３つに分けたブロックに対応しており、ＳＷ１は
Ｄ１〜３、ＳＷ２はＤ４〜６、ＳＷ３はＤ７〜９の中か
らどれかひとつを適宜選択する装置である。FIG. 29 is an explanatory diagram of the method. D1
Reference numeral 9 is an image group including parallax from 9 consecutive directions. Such parallax images from nine directions are input by arranging nine cameras as shown in the figure, or as in the first embodiment, from parallax image groups input by a small number of cameras, an image processing / combining technique is used. It can be obtained by making up for the shortage or taking images of a rotating object at nine different times. SW1 to SW3 are image selection devices, each of which is D1.
Is a device that appropriately selects any one of D1 to D3 for SW1, D4 to 6 for SW2, and D7 to 9 for SW3.
【０１１５】画像の選択は上記各状態の推移に対応して
おり、例えば上記第１の状態の時にはそれぞれＤ１、
４、７を選択してそれぞれユニット１、２、３の画像表
示器に表示し、第２の状態の時にはそれぞれＤ２、５、
８を選択してそれぞれユニット１、２、３の画像表示器
に表示し、第３の状態の時にはそれぞれＤ３、６、９を
選択してそれぞれユニット１、２、３の画像表示器に表
示する。The selection of the image corresponds to the transition of each of the above states. For example, in the first state, D1 and
4 and 7 are selected and displayed on the image displays of the units 1, 2 and 3, respectively, and when in the second state, D2, 5 and
8 are selected and displayed on the image displays of the units 1, 2, and 3, respectively, and in the third state, D3, 6, and 9 are selected and displayed on the image displays of the units 1, 2, and 3, respectively. .
【０１１６】この様な画像切り替えにより観察者はその
瞳の位置に応じた適当な視差画像を観察し、立体像を認
識することが出来る。By such image switching, the observer can observe an appropriate parallax image according to the position of the pupil and recognize a stereoscopic image.
【０１１７】以上のような方法によれば、画像表示器の
１秒あたりの画像表示枚数を低く抑えることが可能にな
る。According to the method as described above, it is possible to keep the number of image displays per second of the image display device low.
【０１１８】図３０（ａ）は上記ユニットが１台のみの
場合に、９枚の視差画像を出力する際の画像信号波形を
横軸に時間、縦軸に出力信号強度をとって表したもので
ある。FIG. 30A shows an image signal waveform when nine parallax images are output in the case where only one unit is provided, with the horizontal axis representing time and the vertical axis representing output signal intensity. Is.
【０１１９】フリッカーの発生しないように１／６０秒
間に９枚の視差画像を表示しようとすると図から分かる
ように１／５４０秒に１枚の割合で画像を形成しなけれ
ばならない。また、同一方向の視差画像を再生するまで
残りの２／１３５秒間はその方向に相当する視差画像が
出力されず、フリッカーの発生や画像輝度の低下が避け
られない。When it is attempted to display nine parallax images in 1/60 seconds so that flicker does not occur, as shown in the figure, one image must be formed in 1/540 seconds. Also, until the parallax image in the same direction is reproduced, the parallax image corresponding to that direction is not output for the remaining 2/135 seconds, and flicker and image brightness are unavoidable.
【０１２０】ところが、本実施例のようにユニットが３
台有る場合図３０（ｂ）のように各ユニットで表示画像
の分担がされるため９枚の視差画像を表示するのに１ユ
ニットあたり１／１８０秒に１枚の割合で画像を形成す
ればよくなる。また、同一方向の視差画像を再生する時
間を図３０（ａ）の場合に対して３倍長くとることがで
き、フリッカーの発生や画像輝度の低下を抑制する効果
もある。尚、本発明においてはユニットの数、各状態の
数共に３つとは限らない。However, as in this embodiment, the number of units is three.
When there is a table, each unit shares the display image as shown in FIG. 30 (b). Therefore, in order to display nine parallax images, it is necessary to form one image per 1/180 seconds per unit. Get better. Further, the time for reproducing the parallax images in the same direction can be set to be three times longer than that in the case of FIG. 30A, and there is also an effect of suppressing the occurrence of flicker and the decrease in image brightness. In the present invention, the number of units and the number of each state are not limited to three.
【０１２１】本実施例では計９枚の視差画像表示の例を
示したが、４つのユニットを有し、４つの状態を繰り返
し実現する装置を構成すれば、計１６枚の視差画像表示
が可能となる。これらの数は、表示する視差画像の枚
数、ミラーの回転速度、画像表示器の表示レート等を考
慮して最適な組み合わせを選択することが出来る。In the present embodiment, an example of displaying a total of nine parallax images is shown, but if a device having four units and repeatedly realizing four states is configured, a total of 16 parallax images can be displayed. Becomes An optimal combination of these numbers can be selected in consideration of the number of parallax images to be displayed, the rotation speed of the mirror, the display rate of the image display device, and the like.
【０１２２】[0122]
【発明の効果】本発明によれば、回転するミラーまたは
ＶＡＰ及び一般の結像光学系等の簡単な構成によって、
特殊なメガネを必要とせずに誰でも簡単に視域（観察
域）が広く、解像度の高いカラー立体像を観察できる立
体像表示装置を構成することができる。According to the present invention, a simple structure such as a rotating mirror or VAP and a general image forming optical system can be used.
It is possible to configure a stereoscopic image display device that allows anyone to easily observe a color stereoscopic image with a wide viewing area (observation area) and high resolution without the need for special glasses.
【図１】実施例１の概略図FIG. 1 is a schematic diagram of Example 1.
【図２】光線追跡図[Figure 2] Ray tracing diagram
【図３】光線追跡図[Figure 3] Ray tracing diagram
【図４】光線追跡図[Figure 4] Ray tracing diagram
【図５】画像の倍率補正の説明図FIG. 5 is an explanatory diagram of image magnification correction.
【図６】実施例１の変形例の概略図FIG. 6 is a schematic diagram of a modified example of the first embodiment.
【図７】射出瞳の移動の様子を示した図FIG. 7 is a diagram showing how the exit pupil moves.
【図８】立体像観察の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of stereoscopic image observation.
【図９】ステレオ画像の入力方法を示した図FIG. 9 is a diagram showing a stereo image input method.
【図１０】実施例１を適用した装置の概略図FIG. 10 is a schematic diagram of an apparatus to which Example 1 is applied.
【図１１】立体像観察の説明図FIG. 11 is an explanatory diagram of stereoscopic image observation.
【図１２】自動検知機構を装備した図１０の装置の概略
図FIG. 12 is a schematic view of the apparatus of FIG. 10 equipped with an automatic detection mechanism.
【図１３】水平方向の様々な方向からの視差画像の入力
方法を示した図FIG. 13 is a diagram showing a method of inputting parallax images from various horizontal directions.
【図１４】立体像観察の説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of stereoscopic image observation.
【図１５】ガルバノミラーを用いた第１の実施例の説明
図FIG. 15 is an explanatory diagram of the first embodiment using a galvano mirror.
【図１６】水平方向の様々な方向からの視差画像の入力
方法を示した図FIG. 16 is a diagram showing a method of inputting parallax images from various horizontal directions.
【図１７】回転する立体物の観察が可能となる立体像観
察の説明図FIG. 17 is an explanatory diagram of stereoscopic image observation that enables observation of a rotating solid object.
【図１８】水平方向の様々な方向からの視差画像の入力
方法を示した図FIG. 18 is a diagram showing a method of inputting parallax images from various horizontal directions.
【図１９】図１８の視差画像の入力方法の変形例を示し
た図19 is a diagram showing a modification of the parallax image input method of FIG.
【図２０】光学系２の視野絞り形状を示す図FIG. 20 is a diagram showing a field stop shape of the optical system 2.
【図２１】図１０の装置の変形例の概略図21 is a schematic view of a modified example of the apparatus of FIG.
【図２２】実施例２の光線追跡図FIG. 22 is a ray tracing diagram of the second embodiment.
【図２３】実施例２の光線追跡図FIG. 23 is a ray tracing diagram of the second embodiment.
【図２４】ＶＡＰ（頂角可変プリズム）を用いた実施例
３の概略図FIG. 24 is a schematic diagram of Example 3 using a VAP (variable apex angle prism).
【図２５】図２４においてＶＡＰを２つ使用する構成を
示す図FIG. 25 is a diagram showing a configuration using two VAPs in FIG. 24.
【図２６】実施例４の第１の状態を鉛直上方より見た概
略図FIG. 26 is a schematic view of the first state of Example 4 as viewed from above in the vertical direction.
【図２７】実施例４の第２の状態を鉛直上方より見た概
略図FIG. 27 is a schematic view of the second state of the fourth embodiment as viewed from vertically above.
【図２８】実施例４の第３の状態を鉛直上方より見た概
略図FIG. 28 is a schematic view of the third state of Example 4 as seen from above in the vertical direction.
【図２９】様々な視点から観察できる立体像を再生する
方法の説明図FIG. 29 is an explanatory diagram of a method for reproducing a stereoscopic image that can be observed from various viewpoints.
【図３０】画像信号波形を示す図FIG. 30 is a diagram showing an image signal waveform.
【図３１】液晶シャッターメガネを用いた従来の立体表
示方法を示す図FIG. 31 is a diagram showing a conventional stereoscopic display method using liquid crystal shutter glasses.
【図３２】多数配列したレンチキュラレンズを用いた従
来の立体表示方法を示す図FIG. 32 is a diagram showing a conventional stereoscopic display method using a large number of lenticular lenses.
【図３３】回転２次元ＬＥＤアレイを用いた従来の立体
表示方法を示す図FIG. 33 is a diagram showing a conventional stereoscopic display method using a rotating two-dimensional LED array.
１ 液晶表示素子 ２ 結像させるための光学系 ３ 平面ミラー ４ 画像拡大用結像光学系 ５ 大口径の凸レンズ ６ 遮光箱 ７ 観察者が再生される画像を観察するための観察窓 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal display element 2 Optical system for forming an image 3 Planar mirror 4 Image forming optical system for image enlargement 5 Large-diameter convex lens 6 Shading box 7 Observation window for observer to observe reproduced image
Claims (23)
に表示された画像を該表示手段と異なる位置に結像させ
る第１の結像光学系と；前記第１の結像光学系の像面内
の一つの軸を回転軸として前記像面を回転移動せしめる
像面移動手段と；前記第１の結像光学系の像面を異なる
位置に結像させる第２の結像光学系とを有することを特
徴とする画像表示装置。1. A display unit for displaying an image; a first image forming optical system for forming an image displayed on the display unit at a position different from that of the display unit; and a first image forming optical system. An image plane moving means for rotatively moving the image plane with one axis in the image plane as a rotation axis; and a second image forming optical system for forming the image planes of the first image forming optical system at different positions. An image display device comprising:
光学系の像を拡大する光学系であることを特徴とする請
求項１の画像表示装置。2. The image display device according to claim 1, wherein the second imaging optical system is an optical system that magnifies an image of the first imaging optical system.
転軸として表示面を回転移動せしめる手段を有すること
を特徴とする請求項１の画像表示装置。3. The image display device according to claim 1, wherein the display means has means for rotationally moving the display surface with one axis in the display surface as a rotation axis.
動手段とは同期して制御されることを特徴とする請求項
３の画像表示装置。4. The image display device according to claim 3, wherein the display surface rotation moving means and the image surface moving means are controlled in synchronization with each other.
として回転移動するミラ−を有することを特徴とする請
求項１の画像表示装置。5. The image display device according to claim 1, wherein the image plane moving unit has a mirror that rotates about the rotation axis.
として一定範囲の角度を回転往復運動するガルバノミラ
ーを有することことを特徴とする請求項１の画像表示装
置。6. The image display device according to claim 1, wherein the image plane moving means includes a galvano mirror that rotates and reciprocates within a certain range of angles about the rotation axis as a rotation axis.
有することを特徴とする請求項１の画像表示装置。7. The image display device according to claim 1, wherein the image plane moving unit has a variable apex angle prism.
を有することを特徴とする請求項１の画像表示装置。8. The image display device according to claim 1, wherein the second imaging optical system has a Fresnel lens.
に対応した画像を表示する手段を有することを特徴とす
る請求項１の画像表示装置。9. The image display device according to claim 1, wherein the display unit has a unit for displaying an image corresponding to a rotational movement position of the image plane.
位置に対応して、表示される画像を歪曲せしめる手段を
有することを特徴とする請求項１の画像表示装置。10. The image display apparatus according to claim 1, wherein the display unit has a unit for distorting an image to be displayed, corresponding to a rotational movement position of the image plane.
される像を観察する観察者の両眼の位置を検出する手段
を有し、前記検出結果に基づいて前記像面移動手段また
は前記表示手段を制御する手段を有することを特徴とす
る請求項１の画像表示装置。11. A means for detecting the positions of both eyes of an observer who observes an image formed on the image plane of the second image forming optical system, and the image plane based on the detection result. The image display device according to claim 1, further comprising a moving unit or a unit for controlling the display unit.
射出瞳の形状を調整する手段を有することを特徴とする
請求項１の画像表示装置。12. The image display device according to claim 1, further comprising means for adjusting a shape of an exit pupil of the first or second imaging optical system.
直交する方向に比べ前記回転軸方向の方が長いことを特
徴とする請求項１２の画像表示装置。13. The image display device according to claim 12, wherein a shape of the exit pupil is longer in the rotation axis direction than in a direction orthogonal to the rotation axis direction.
は該結像光学系の像面に対し、前記第２の結像光学系の
像面上に結像される像を観察する観察者側にあることを
特徴とする請求項１の画像表示装置。14. An image formed on the image plane of the second imaging optical system is observed with respect to the image plane of the imaging optical system at the position of the exit pupil of the second imaging optical system. The image display device according to claim 1, wherein the image display device is on the side of the observer.
光学系による像面を再度同じ回転移動位置に位置せしめ
る所要時間は、１／６０秒以下であることを特徴とする
請求項１の画像表示装置。15. The time required for the image plane moving means to position the image plane of the first imaging optical system at the same rotational movement position again is 1/60 seconds or less. 1. The image display device of 1.
ら撮影した画像を交互に表示することを特徴とする請求
項１の画像表示装置。16. The image display device according to claim 1, wherein the display unit alternately displays images obtained by photographing an object from different positions.
系の組を、１つの前記像面移動手段および前記第２の結
像光学系に対し、２組以上有することを特徴とする請求
項１の画像表示装置。17. The display device and the first image forming optical system are provided in two or more sets for one image plane moving device and the second image forming optical system. The image display device according to item 1.
決められた軸を回転軸として物体と動画像撮像手段とを
相対的に回転移動させて撮影した画像であることを特徴
とする請求項１の画像表示装置。18. The image displayed on the display means is an image obtained by relatively rotating and moving an object and a moving image capturing means with a predetermined axis as a rotation axis. 1. The image display device of 1.
ことを特徴とする請求項１８の画像表示装置。19. The image display device according to claim 18, wherein the moving image capturing means is fixed.
ことを特徴とする請求項１８の画像表示装置。20. The image display device according to claim 18, further comprising two or more moving image capturing means.
と動画像撮像手段とを相対的に回転移動させて前記物体
の画像を撮像することを特徴とする撮像方法。21. An image pickup method, wherein an image of the object is picked up by relatively rotating the object and the moving image pick-up means with a predetermined axis as a rotation axis.
ことを特徴とする請求項２１の撮像方法。22. The image pickup method according to claim 21, wherein the moving image pickup means is fixed.
ことを特徴とする請求項２１の撮像方法。23. The image pickup method according to claim 21, further comprising two or more moving image pickup means.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7101192A JPH08292397A (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Image display device and image picking-up method for image used for the device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7101192A JPH08292397A (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Image display device and image picking-up method for image used for the device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08292397A true JPH08292397A (en) | 1996-11-05 |
Family
ID=14294095
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7101192A Withdrawn JPH08292397A (en) | 1995-04-25 | 1995-04-25 | Image display device and image picking-up method for image used for the device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08292397A (en) |
-
1995
- 1995-04-25 JP JP7101192A patent/JPH08292397A/en not_active Withdrawn
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