JPH11513507A - Image display method and apparatus - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 画像が相互に隣接するラインに沿って設けられた多数の画素から構成される、観察者の網膜上に完全画像を表示する方法。網膜の画像知覚領域上にディスプレイに示された限定された数の画素を偏向することによって表示が行われ、これらの画素は画像の全ての画素を連続的に表す。本発明によれば、ディスプレイは画像の限定された数の完全ラインの少なくとも一つのバンドにおいて画素を示す。バンド中のラインは互いに並列して生成され、各ラインは画像又は部分画像の全てのラインにおいて画素を連続的に表す。バンドはディスプレイのラインの発生に合わせて網膜の画像知覚領域上に一ユニットとして偏向される。本発明はこの方法を実施するときに使用するためのシステムにも関する。 (57) [Abstract] A method for displaying a complete image on the retina of an observer, in which the image is composed of a number of pixels provided along mutually adjacent lines. The display is performed by deflecting a limited number of pixels shown on the display over the image-sensing area of the retina, these pixels representing all the pixels of the image continuously. According to the invention, the display shows the pixels in at least one band of a limited number of complete lines of the image. The lines in the band are generated in parallel with each other, each line representing a pixel continuously in every line of the image or partial image. The bands are deflected as a unit onto the image-sensing area of the retina as the lines of the display occur. The present invention also relates to a system for use in performing the method.
Description
【発明の詳細な説明】 画像表示方法及び装置 本発明は観察者の網膜の画像知覚領域上にディスプレイに示された限定された 数の画素(これらの画素は画像における全ての画素を連続的に表示する)を偏向 することによって、相互に隣接するラインに沿って設けられた多数の画素から構 成される完全画像を観察者の網膜に表示する方法に関する。画像知覚領域は画像 ディスプレイを見る網膜の領域を意味する。本発明はまた前記方法を実施すると きに使用するためのシステムに関する。 我々のスウェーデン特許明細書No.910778−0は特にこの原理の助け で画像を表示するために使用できるシステムを記載する。その特許明細書は画素 位置及び画素情報の如き、各画像のための少なくとも二つの変数に基づいて画像 を表示するためのシステムを記載する。画像はかくして多数の画素から構成され 、それぞれが観察者からの基準方向に対して二つの角座標によって与えられる画 素位置によって、及び時間の各瞬間で輝度、色、偏光(polarization)などに対 しての各画素に関する情報によって規定される。 前記特許明細書に開示された新規な原理は画像表示システム又はディスプレイ を二つの部分、特に観察者から遠い場所に設けられた第1ディスプレイ装置及び 観察者と第1ディスプレイ装置の間の視界領域に設けられた第2ディスプレイ装 置に分割することができる。また第1及び第2ディスプレイ装置を相互に同期さ せるための手段を含むことが表示システムのために必要である。 前記特許明細書によれば、二つの相互に分離したディスプレイ装置の助けで画 像形成するとき、これらの装置に三つの変数、X座標、Y座標及び画素情報(輝 度、色、偏光など)の異なる組合せを与えることができる。二つのディスプレイ 装置間にこれらの変数を分割するために全体で六つの組合せが可能である。 我々の関連するスウェーデン特許出願No.9503503−6はこれらの組 合せ(特に観察者から遠い場所に設けられたディスプレイ装置に画素情報ありで 又はなしで各画素のX座標に関する情報を与える組合せ)のいくつかで要求され る装置の簡略化を記載する。このディスプレイ装置はかくして画像の全てのライ ンにおいて画素を連続的に示すラインを表示するだろう。ラインは所望の方向に 向けられ、輝度、色、偏光などに関する情報を含む均一に照明された画素から構 成されてもよい。このディスプレイはいわゆるラインディスプレイ(line disp lay)であることができる。 第2ディスプレイはラインディスプレイを見ることができる眼鏡(spectacles (goggles))の形で観察者によって都合良く保持され、観察者の網膜上に完全 画像を得るように前記ラインの伝達に対して好ましくは垂直である他の方向に観 察される又は視界に入るラインを偏向するための手段を第2ディスプレイ装置に 与えることが必要である。従って画像が目の反応の遅さ又は統合時間に相当する 最大時間についての平均値式として完全な形で存在するのは網膜上だけである。 得られた画像の輝度はこの技術の限界を構成するかもしれない。別の限界はデ ィスプレイ上に単一のラインを表すとき、さらなる補助手段の助けなしでこのラ イン上に直接読込み可能な情報を表示できないことである。 本発明の目的は特に単一のラインだけが偏向されるときに受ける限界が除去さ れる、前述の画像表示方法及び画像表示システムを提供することである。 本発明は個々のラインを偏向する代わりにこれらのラインのそれぞれが画像又 は部分画像の全てのライン上に平行に生成されるラインのバンドが同時に偏向さ れるときにこの目的を達成しうることを見出したことに基づくものである。画像 はかくして反対方向にバンドの偏向と同期してバンドを通って“回転する(roll s)”。それによってバンドは観察者の網膜上に画像を“ペイントする(paint) ”だろう。 画像中の各ラインはバンドに含まれるラインの数と同じ回数活性化され、それ によって対応するファクターによって輝度を増大する。 ラインのバンドの使用によって与えられる別の利点はバンド中の一定の画素を 、補助手段の助けなしで観察者によって直接読込み可能な情報をディスプレイ上 に表示するために使用できることである。 従って、第1パラグラフに規定された種類の方法は本発明によれば主としてデ ィスプレイが画像中の限定された数の完全ラインの少なくとも一つのバンド中に 画素を示すこと、バンド中のラインが各ラインが画像又は部分画像の全てのライ ンにおいて画素を連続的に表すように互いに平行に生成されること、及びバンド がディスプレイ上のラインの生成と同期して網膜の画像知覚領域上に一ユニット として偏向されることを特徴とする。 この技術は例えばより簡単なディスプレイスクリーンの構成に使用することが できる。従って、その技術は画像中の全てのラインに相当する今日のディスプレ イスクリーンを2,3のラインだけを示すディスプレイスクリーンに限定し、例 えば観察者によって着用される一対の眼鏡でスクリーンを補足する。これはフル スケールのスクリーンのために充分な空間がない場合に多くの利点を与えること ができる。 前記方法及び前記方法を実施するためのシステムの残りの特徴は添付の請求の 範囲からわかるだろう。 本発明を具体例を参照して及び添付図面を参照してより詳細に記載する。 図1はバンドディスプレイ及び鏡ペリスコープの形の偏向装置を含む本発明の システムの概略図である。 図2は図1によるバンドディスプレイの原理を示したものである。 図3A−Bは本発明のモーダスオペランドを示したものである。 図1に示されているものはバンドディスプレイ1であり、それは画像において 好ましくは密接に隣接したラインの1以上のバンドを示すディスプレイを意味す る。各バンドは例えば3〜60ライン、好ましくは5〜25ラインを含んでもよ い。完全画像は例えば標準625ラインフォーマットに基づいてもよい。しかし 、他のフォーマットも考えられる。 本発明及びその作用原理の説明を簡略化するために、五つだけのラインからな る画像を表示する3ラインバンドディスプレイが示されている。 参照番号2はディスプレイ1に表示される三つのラインからの光線を示す。こ の3ラインバンドは固定鏡3及び振動鏡4を含む鏡ペリスコープの形の偏向装置 によって一ユニットとして偏向される。二つのかかる鏡ペリスコープは例えば一 対の眼鏡の形で観察者によって保持されてもよい。眼鏡は目5の網膜上に垂直に ディスプレイ上の光線2によって表されるラインを偏向するだろう。鏡の偏向運 動は正弦形、三角形又は線形ランプ(linear ramp)構成の周期振動運動によっ て好適に表される。非線形正弦振動を採用するとき、線形偏向によって起こる画 像のひずみは我々の前記スウェーデン特許出願No.9503503−6に記載 された方法で補正することができる。 図2に概略的に示されているように、画像又は部分画像の全てのラインが本発 明を実施するときにディスプレイ1を通して“回転する(roll)”。“回転(ro lling)”は画像同期がないときのTV受信機上に観察される効果と比較するこ とができ、画像がTVスクリーンを横切って回転する印象を与える。 示された例では、ディスプレイは三つの画像ラインを同時に示すように構成さ れている。ラインは互いに並列に生成され、それは時間における各ポイントに関 連する三つのラインの画像情報をシフトレジスタ6からディスプレイ1に並列に (即ち、同時に)送ることによって達成することができる。三つの電子光線によ って操作されるディスプレイに対する変形例として、ディスプレイは各画素が例 えば発光ダイオードなどの装置から構成されるディスプレイからなってもよい。 各ラインの画素は直列の代わりに並列に活性化されてもよい。 ディスプレイ1上に表示されるラインのバンドはラインの生成と同期してでは あるがディスプレイ上の“回転運動(rolling movement)”に対して反対方向 に図1の偏向鏡4の助けで偏向される。観察者に対して回転運動は停止している が、表示画像は実際になお回転しつづけるように見えるだろう。結果として、全 ての数のラインを含む画像が鏡の振動運動の半周期中に観察者の網膜上に“ペイ ントされる(painted)”だろう。おそらく、一つだけのいわゆるハーフ画像を 各半周期中にインタレース方式で作ることができる。 フラッターのない画像は目の統合時間(通常10〜20msのオーダー)中に 少なくとも一つの画像視界(image field)が示されるときに得ることができる 。これに関して、画像という言葉は例えばモザイク画像に含まれる部分画像など も含む。 本発明の原理は図3A−Bを参照してさらに詳細に説明されるだろう。 図3Aは四つの異なる時間ポイントa)〜d)におけるバンドディスプレイの 概略図である。ディスプレイは画像がディスプレイを通して回転するときに画像 の三つのラインを同時に示すための三つのライン位置A,B,Cを有する。その 画像は示された例では五つのラインだけを含む。 図3Bは対応する画像が観察者の網膜の画像知覚領域上にペイントされる方法 を示している。 時間ポイントa)では、ディスプレイは完全画像のライン1,2,3を示し、 これらのラインは図1に示された偏向鏡4の手段を通って網膜上に対応する位置 で再現される。次の時間ポイントb)では、ディスプレイはライン1がディスプ レイから消えるにつれてライン2,3,4を示し、ライン生成工程と同期して振 動する鏡4はディスプレイ上に示されたラインのバンドを偏向し、かくしてこれ らのラインは網膜上の正確な位置で現れるだろう(図3Bの対応する部分画像を 参照)。 同様に、次の時間ポイントc)では、ライン2はもはやディスプレイ上で見ら れず、一方ライン5は初めて出現する。時間ポイントd)では、ラインのバンド は網膜から消え始め、さらなる二つの工程後、図1に示された鏡4の戻りスウィ ープ(return sweep)に続いて下から画像視界を再入力するように準備される 。画像はこのようにして網膜上に“ペイントされる”。 この簡略化したモデルから明らかなように、各完全画像又は部分画像が生成さ れると、各ライン(例えばライン3及び4)は3回(即ちバンドディスプレイ上 のラインと同じ回数)活性化されるだろう。結果として、輝度は一つだけのライ ンが偏向される場合と比べて3倍になる。バンドによって含まれるラインが多け れば多いほど、輝度は高くなる。 かくして前記原理は2、3のラインだけを有するディスプレイの使用を可能に し、それにもかかわらず観察者の網膜上に高輝度の完全画像を生成する。 また、本発明はディスプレイが必要数のラインを含むとき、偏向手段の形の補 助装置の助けなしで明らかにされうる情報を表示するために使用することができ る利点を与える。これはかかる情報のためのディスプレイ上に所定数の画素を使 用することによって達成される。ディスプレイはこれによって二つの異なる目的 に役立つ。 ラインの一つのバンドに対する代替例として、ディスプレイは時間間隔ごとに 又は時間間隔なしで2以上の別々のバンドを同時に表示するように設計されても よい。これはディスプレイの異なる部分への画像情報を並列に同期して供給する ことを要求する。 ラインのバンドは例えば鏡の正弦振動運動の両側面(flanks)の助けで偏向す ることもできる。このケースでは、振動周期の二つの部分間で異なる方向で前記 ラインの画素のための情報を読むことが必要である。あるいは、二つの側面は観 察者の両目に異なる情報を運ぶために使用されてもよく、それによって立体画像 を観察者に与えることができる。所望の時間ポイントのディスプレイラインのト リガーは当業者に公知の駆動回路の助けで容易に達成することができる。 本発明はX方向で書かれたラインを参照して既述した。しかしながら、ライン が書かれている方向にかかわらず原理は同じである。但し、偏向手段は第2方向 、通常第1方向に垂直な方向で偏向する。従って、ディスプレイは例えば網膜の 画像知覚領域上で鏡によって水平に伝播される垂直ラインのバンドを示すことが できる。第1ディスプレイ装置は各画素のY座標に関する情報を与えられてもよ く、X方向の偏向は観察者のすぐ近くのディスプレイ装置で生じる。 前述のように、偏向手段は一対の眼鏡にうまく組込むことができる。当然、も し望むなら、単一の偏向手段だけを両目に対して使用し、キュクロプス状(cycl ops-like)システムに組込んでもよい。あるいは、システムは単眼鏡の形態を有 してもよい。 前記鏡ペリスコープに対する代わりとして偏向はもちろん好適な振動運動を描 く他のいずれかの好適な光学機械式装置の助けで達成されてもよい。さらに、例 えば電気光学変調装置を使用してもよい。例示中に参照した正弦振動を別の調和 振動に置換してもよく、あるいはかかる振動の組合せを使用してもよい。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Image display method and apparatus The present invention is directed to a limited display shown on a display on the image-sensing area of the observer's retina Deflects a number of pixels (these pixels continuously display all the pixels in the image) By doing so, a structure composed of a large number of pixels provided along mutually adjacent lines The present invention relates to a method for displaying a complete image to be formed on an observer's retina. Image perception area is image Refers to the area of the retina where the display is viewed. The present invention also provides that Related to systems for use. Our Swedish patent specification no. 910778-0 is especially helpful for this principle Describes a system that can be used to display images at. The patent specification is pixel Image based on at least two variables for each image, such as position and pixel information Describes a system for displaying. An image is thus composed of many pixels , Each given by two angular coordinates with respect to the reference direction from the observer Depending on the elementary position and at each moment of time, brightness, color, polarization, etc. Is defined by information about each pixel. The novel principle disclosed in said patent specification is an image display system or display. A first display device provided in two parts, in particular a location far from the observer; A second display device provided in a view area between the observer and the first display device; Can be divided into units. Also, the first and second display devices are synchronized with each other. It is necessary for the display system to include means for causing the display system. According to said patent specification, the picture is drawn with the help of two mutually separated display devices. When imaging, these devices have three variables: an X coordinate, a Y coordinate, and pixel information (luminance). Different combinations of (degree, color, polarization, etc.) can be provided. Two displays A total of six combinations are possible to divide these variables between devices. See our related Swedish patent application no. 9503503-6 describes these groups. Alignment (especially if there is pixel information on the display device located far away from the viewer) Or some combination that gives information about the X coordinate of each pixel, with or without The simplification of the device is described. The display device thus has all the lines of the image. Will display a line that continuously shows the pixels in the image. Line in desired direction From uniformly illuminated pixels that are directed and contain information about brightness, color, polarization, etc. May be performed. This display is a so-called line display (line disp) lay). The second display is spectacles that can see the line display. (Goggles)) and is conveniently retained by the observer in the form of View in another direction that is preferably perpendicular to the transmission of the line to obtain an image. Means for deflecting lines that are perceived or enter the field of view on the second display device It is necessary to give. So the image corresponds to slow eye reaction or integration time It is only on the retina that the complete mean expression for the maximum time is present. The brightness of the resulting image may constitute a limitation of this technique. Another limitation is When representing a single line on the display, this line can be used without the help of further aids. Information that can be read directly on the Internet cannot be displayed. It is an object of the present invention to eliminate the limitations imposed especially when only a single line is deflected. To provide the above-described image display method and image display system. The present invention provides that instead of deflecting individual lines, each of these lines Means that the band of lines generated in parallel on all lines of the partial image is deflected simultaneously. It is based on the finding that this purpose can be achieved when image Thus, "rolling" through the band in the opposite direction in synchronization with the deflection of the band (roll s) ", whereby the band" paints "the image on the observer's retina. "right. Each line in the image is activated as many times as the number of lines in the band, Increases the brightness by a corresponding factor. Another advantage afforded by the use of band of lines is that certain pixels in the band Information on the display that can be read directly by the observer without the aid of auxiliary means That can be used to display. Therefore, the method of the type specified in the first paragraph is mainly according to the present invention The display is in at least one band of a limited number of complete lines in the image The pixels in the band indicate that each line is an image or a partial image. Generated parallel to each other so as to represent pixels continuously in the Is one unit on the image-sensing area of the retina in synchronization with the generation of lines on the display It is characterized by being deflected as This technique can be used, for example, for simpler display screen construction. it can. Therefore, the technology can be used today to represent every line in the image. Example of limiting the screen to a display screen showing only a few lines For example, supplement the screen with a pair of glasses worn by the observer. This is full Giving many benefits when there is not enough space for the scale screen Can be. The remaining features of the method and a system for performing the method are set forth in the appended claims. You can see from the range. The present invention will be described in more detail with reference to specific examples and with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a band display and a deflection device in the form of a mirror periscope according to the invention. It is a schematic diagram of a system. FIG. 2 shows the principle of the band display according to FIG. 3A-B show the modus operand of the present invention. Shown in FIG. 1 is a band display 1, which is Preferably means a display showing one or more bands of closely adjacent lines You. Each band may include, for example, 3 to 60 lines, preferably 5 to 25 lines. No. The complete image may be based on, for example, a standard 625 line format. However , Other formats are also conceivable. To simplify the description of the invention and its principle of operation, only five lines are required. A three-line band display for displaying an image is shown. Reference numeral 2 indicates light rays from three lines displayed on the display 1. This Is a deflection device in the form of a mirror periscope including a fixed mirror 3 and a vibrating mirror 4 Is deflected as one unit. Two such mirror periscopes are, for example, one It may be held by the observer in the form of twin glasses. Eyeglasses vertically on retina of eye 5 Will deflect the line represented by ray 2 on the display. Mirror deflection luck The movement is by a periodic oscillatory motion in a sinusoidal, triangular or linear ramp configuration. Is suitably represented. When using non-linear sinusoidal vibration, the image caused by linear deflection Image distortion is described in our Swedish patent application no. Described in 9503503-6 Can be corrected in the manner described. As shown schematically in FIG. 2, all lines of the image or partial image It "rolls" through the display 1 when performing lighting. “Rotation (ro lling) ”is to be compared with the effect observed on a TV receiver in the absence of image synchronization. This gives the impression that the image rotates across the TV screen. In the example shown, the display is configured to show three image lines simultaneously. Have been. Lines are generated in parallel with each other, which is related to each point in time. Image information of three consecutive lines is transferred from the shift register 6 to the display 1 in parallel. (Ie, simultaneously). By three electron beams As a variation on the display operated by For example, it may be composed of a display composed of devices such as light emitting diodes. The pixels in each line may be activated in parallel instead of in series. The band of the line displayed on the display 1 is synchronized with the generation of the line. But in the opposite direction to the "rolling movement" on the display Is deflected with the aid of the deflecting mirror 4 of FIG. Rotational movement stopped for observer However, the displayed image will actually still appear to rotate. As a result, An image containing all lines is “paid” on the observer's retina during the half-cycle of the mirror's oscillating motion. "Painted". Perhaps only one so-called half image It can be made in an interlaced fashion during each half cycle. Flutter-free images can be obtained during eye integration time (typically on the order of 10-20 ms). Can be obtained when at least one image field is shown . In this regard, the word image is used, for example, for partial images contained in a mosaic image Including. The principles of the present invention will be described in further detail with reference to FIGS. 3A-B. FIG. 3A shows the band display at four different time points a) -d). It is a schematic diagram. The display displays the image as the image rotates through the display Have three line positions A, B, and C for indicating the three lines at the same time. That The image contains only five lines in the example shown. FIG. 3B shows how the corresponding image is painted on the image-sensing area of the observer's retina Is shown. At time point a), the display shows lines 1, 2, 3 of the complete image, These lines pass through the means of the deflecting mirror 4 shown in FIG. Is reproduced in. At the next time point b), the display shows that line 1 is displayed. Lines 2, 3, and 4 are shown as they disappear from the ray, and are shaken in synchronization with the line generation process. The moving mirror 4 deflects the band of lines shown on the display, thus These lines will appear at the exact location on the retina (see the corresponding partial image in FIG. 3B). reference). Similarly, at the next time point c), line 2 is no longer visible on the display. On the other hand, line 5 appears for the first time. At time point d), a band of lines Begins to disappear from the retina and, after two more steps, the return switch of the mirror 4 shown in FIG. Prepared to re-enter image view from below following a return sweep . The image is thus "painted" on the retina. As can be seen from this simplified model, each complete or partial image is generated Each line (eg, lines 3 and 4) will be repeated three times (ie, on the band display) (Same number of lines) will be activated. As a result, the brightness is only one line 3 times that of the case where the deflection is performed. Many lines included by band The more, the higher the brightness. Thus the principle allows the use of displays having only a few lines. And nevertheless produce a high brightness complete image on the observer's retina. The present invention also provides an alternative to the form of deflection means when the display contains the required number of lines. Can be used to display information that can be revealed without the help of auxiliary equipment Give the advantage. This uses a predetermined number of pixels on the display for such information. Achieved by using The display can thus serve two different purposes Help. As an alternative to one band of lines, the display Or even designed to display two or more separate bands simultaneously without time intervals Good. It supplies image information to different parts of the display in parallel and synchronously Request that The band of lines deflects, for example, with the help of the flank of the sinusoidal movement of the mirror You can also. In this case, the two parts of the oscillation cycle It is necessary to read the information for the pixels of the line. Or, two aspects May be used to convey different information to the observer's eyes, thereby providing a stereoscopic image Can be given to the observer. Display line at desired time point Rigging can be easily accomplished with the aid of drive circuits known to those skilled in the art. The invention has been described with reference to a line written in the X direction. However, the line The principle is the same regardless of the direction in which is written. However, the deflection means is in the second direction Is normally deflected in a direction perpendicular to the first direction. Thus, for example, the display To show a band of vertical lines propagated horizontally by a mirror over the image perception area it can. The first display device may be given information about the Y coordinate of each pixel. The deflection in the X direction occurs on the display device in the immediate vicinity of the observer. As mentioned above, the deflection means can be successfully incorporated into a pair of glasses. Of course, If desired, use only a single deflecting means for both eyes and use ops-like) system. Alternatively, the system has the form of a monocular May be. As an alternative to the mirror periscope, it describes the preferred oscillatory motion as well as deflection. It may be achieved with the aid of any other suitable opto-mechanical device. Further examples For example, an electro-optic modulator may be used. Different sine oscillations referenced during the example Vibration may be substituted or a combination of such vibrations may be used.
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