WO2010137646A1 - スリット視を利用した3次元情報提示装置 - Google Patents

スリット視を利用した3次元情報提示装置 Download PDF

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WO2010137646A1
WO2010137646A1 PCT/JP2010/058989 JP2010058989W WO2010137646A1 WO 2010137646 A1 WO2010137646 A1 WO 2010137646A1 JP 2010058989 W JP2010058989 W JP 2010058989W WO 2010137646 A1 WO2010137646 A1 WO 2010137646A1
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淳司 渡邊
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独立行政法人科学技術振興機構
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    • G09G3/004Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes to give the appearance of moving signs

Definitions

  • the present invention relates to a three-dimensional information presentation apparatus that can visually recognize a stereoscopic image with the naked eye by rotating a slit to change a light beam direction.
  • a physiological three-dimensional element that allows a human to perceive a three-dimensional effect and a sense of perspective.
  • This physiological three-dimensional element includes binocular parallax, which is the difference between the images seen by the left and right eyes, binocular convergence, which is the rotation angle of the eyeball as the intersection of the lines of sight, and focus adjustment, which is a change in the lens thickness for focusing.
  • binocular parallax which is the difference in the images seen by the eyes due to movement.
  • binocular parallax is conventionally used for displaying three-dimensional images.
  • Binocular parallax is a phenomenon that occurs when the left and right eyes are separated from each other. An object in front of a face can be seen as two types of images viewed from two different directions on the brain without moving the face. Has been sent and recognized.
  • 3D image presentation technology using binocular parallax is a technology that presents different images to the left and right eyes, and can be classified into a method that uses glasses and a method that does not require glasses.
  • the anaglyph method uses red glasses for the right eye and blue glasses for the left eye, red images for the right eye, and blue images for the left eye. As a result, only the image of the right eye can be seen and the image of the red eye is not seen in the left eye as well, and a parallax image is presented to both eyes so that the image is viewed as a three-dimensional image.
  • the shutter glasses method synchronizes the shutter of eyeglasses with a projector such as a liquid crystal shutter, and closes the left shutter when projecting the image of the right eye, and reverses the left, and dozens of times per second. This is a method of visually recognizing as a three-dimensional image by making it feel as if it is viewed with both eyes by the afterimage effect.
  • Examples of methods that do not use glasses include a parallax barrier method, a lenticular lens method, and a holographic stereogram method.
  • the parallax barrier method is a method of visually recognizing a three-dimensional image by displaying left and right eye images through a slit, which is an elongated transmission window, using a shielding part and an opening part.
  • the lenticular lens system is a group of very thin kamaboko lenses called lenticular lenses instead of slits, and is a system that is visually recognized as a three-dimensional image by displaying left and right eye images.
  • the holographic stereogram method creates a right-and-left parallax based on the same principle as the parallax barrier method by shooting a three-dimensional object with the hologram direction shifted, and displaying a hologram with a slit in front of the display material. This is a method of presenting a stereoscopic effect.
  • the viewer side it is necessary for the viewer side to wear some equipment, for example, the anaglyph system requires wearing glasses, or to put some special device on the presentation device side, for example using glasses
  • the parallax barrier method does not require slit equipment and the lenticular lens method requires a special lens.
  • the all-around three-dimensional display is a device that presents the entire three-dimensional image by rotating the line light source.
  • a three-dimensional image from an arbitrary position can be visually recognized, but the presenting range is the inside of the rotating line light source. It is limited to the area, and the scale of the apparatus becomes large, and it is not always a simple apparatus.
  • each column component of a plurality of images obtained by imaging a 3D object from a plurality of different directions using a plurality of one-dimensional display elements is sequentially time-divided and displayed, and the one-dimensional pattern displayed in a time-division manner is deflected in a plurality of directions corresponding to each display pattern by an image deflecting device such as a mirror or an acousto-optic element,
  • an image deflecting device such as a mirror or an acousto-optic element
  • the display method of the two-dimensional image information there is a method of performing virtual display as if the entire matrix is displayed by displaying the two-dimensional matrix information on the thinned display unit and performing scroll control. It has been proposed (see, for example, Patent Documents 2 to 4). In this method, slit-shaped light sources are arranged at a certain interval, and a display light source corresponding to all matrix pixels necessary for two-dimensional display is not required, and a large screen image is obtained with a small number of display elements. Therefore, it can be realized with a simple device. There is no 3D information presentation device in this way.
  • An object of the present invention is to provide a three-dimensional information presentation device that can be viewed with the naked eye and can present a three-dimensional image with a simple configuration.
  • the present invention presents an image that produces binocular parallax by changing the image at different angles while rotating the line light source, and also arranges a plurality of line light source units that only present a part of the three-dimensional image,
  • a three-dimensional information presentation device capable of presenting a three-dimensional image by scroll control can be realized. Details are described below. This is merely an example, and the technical scope of the present invention is not limited to this.
  • a plurality of line light source units that present information in different directions while rotating, and three-dimensional image information thinned out to the line light source units are transmitted, and an image that gives parallax corresponding to the rotation angle of the line light source unit
  • a three-dimensional information presentation apparatus comprising: a control unit that performs control for presenting and scrolling images presented on a plurality of line light source units to present an entire image.
  • a linear light source unit that emits directional light which is a one-dimensional linear light source, is used as a basic unit unit, and a plurality of linear light source units are rotated at regular intervals.
  • An image with parallax in both eyes is realized by causing the line light source to present an image to the line light source according to the input image information and presenting different image information at different positions.
  • the present invention is a new technique for presenting images at different angles while rotating the line light source itself.
  • a single line light source unit displays a part of a three-dimensional image by thinning it out. For example, if five line light source units are arranged, a part of the entire three-dimensional image is assigned to each line light source unit. That is, the display image between the line light source units is thinned out and assigned to each single line light source unit. Then, by controlling the scrolling of the three-dimensional image in the range allocated to each single line light source unit at a constant speed, whether or not the entire three-dimensional image is presented in combination with the afterimage effect The observer will recognize a three-dimensional image.
  • Control of image data is controlled by a control unit as hardware connected to the line light source unit, reading data from the storage unit of image data, distribution of image data, presentation image data and timing of the line light source, scrolling The speed and the like are optimally controlled, and a three-dimensional image is presented.
  • the line light source unit includes a line light source element having a point light source array configuration by linearly arranging a plurality of point light sources arranged in parallel with the rotation center axis, and the line light source element corresponding to the line light source element.
  • the three-dimensional information presentation device according to (1) further comprising: a linear opening that transmits light on the front surface of the device.
  • the invention described in (2) is the structure of the line light source unit in (1).
  • the line light source must be directional light, and in order to realize a line light source element that generates linear light in a one-dimensional manner, it has a point light source array in which point light sources are arranged in a one-dimensional manner. Element. And the opening part used as the elongate transmission window is provided in front of the point light source row
  • the line light source element and the opening are rotated as a unit. Since the light from the light source can only be seen through the opening, it is possible to generate a light beam having directivity in the 360 ° circumferential direction.
  • the line light source unit can radiate light in the entire circumferential direction by arranging a plurality of line light source elements, stops the plurality of line light source elements, and rotates the opening on the front surface of the line light source element ( The three-dimensional information presentation device according to 1) or (2).
  • the line light source unit can radiate light in the entire circumferential direction by arranging a plurality of line light source elements, and includes an opening corresponding to the front surface of each line light source element.
  • the invention described in (5) is a three-dimensional information presentation in which a plurality of line light source elements are arranged at substantially equal intervals on the same circumferential surface of the rotation center axis, and slit-like openings are provided corresponding to the respective line light source elements.
  • Device. Openings are provided on the same circumferential surface as the number of line light source elements, and different images can be presented. From the respective openings, the same image is presented when rotating in the same direction. Therefore, even if the linear light source unit rotation speed is slowed, the number of display images is the same as when there is a single linear light source element. Can be the same. Further, if the line light source unit is rotated at the same rotation speed and different 3D images are presented by the respective line light source elements, a 3D image synthesized by the 3D image presentation apparatus can be presented.
  • the line light source unit includes a red line light source element that is the three primary colors of light, a green line light source element, three line light source elements each including a blue line light source element door, and a line light source element.
  • the three-dimensional information presentation device according to (1) or (2) includes the opening corresponding to each front surface, and rotates the line light source element and the opening as a unit.
  • a light source element a light source that emits three primary colors of light, red, green, and blue, may be provided, and an apparatus that presents color three-dimensional image information by combining images from the light sources.
  • control unit transmits different images depending on the slit direction of the rotating line light source unit, and controls the image to be presented to the line light source unit (
  • the three-dimensional information presentation apparatus according to any one of 1) to (6).
  • the invention described in (7) is a control method in the control unit for providing binocular parallax.
  • an object viewed from the left eye and an object viewed from the right eye have different forms, that is, an object as image information when the angle is changed.
  • the brain perceives an object three-dimensionally. Therefore, in order to present an image that gives binocular parallax with the line light source unit, the images that can be visually recognized by the left and right eyes differ depending on the rotation angle of the line light source unit. Control is performed to present image information to be recognized, and to present image information to be recognized by the right eye at an angle that can be recognized by the right eye.
  • the control unit presents image information giving a binocular parallax that is partly thinned out image information for presenting the three-dimensional information by the line light source unit, and the thinned-out three-dimensional information In order to present the appearance as the whole of the three-dimensional information, control is performed to synchronously scroll and present the blinking of the light source between the plurality of line light source units. (3) according to any one of (1) to (7) Information presentation device.
  • the invention described in (8) is a control method in the control unit for controlling the presentation of the thinned three-dimensional image and presenting it as an apparent whole image.
  • the image information presented by the line light source unit is a thinned image that causes binocular parallax, and is a control method for allowing the observer to visually recognize the entire three-dimensional image.
  • 3Thinned three-dimensional image is a skipped image when attention is paid to a certain moment, and does not present the whole three-dimensional image.
  • scroll control is performed to sequentially display a part of the entire image temporally with each divided line light source unit, if the user scrolls at an appropriate speed, the observer complements the image between the line light source units.
  • the brain perceives as if the entire three-dimensional image exists, and the entire image is recognized by scrolling even with a linear light source unit smaller than the actual presentation.
  • the entire 3D image moves. It is possible to recognize a virtual three-dimensional image as if displayed.
  • a plurality of light sources are arranged with their openings shifted on the same circumferential surface so that concentric circles around which the light sources rotate do not overlap in the rotation axis direction, and information is provided in different directions while rotating.
  • a plurality of line light source units for presenting and the thinned-out three-dimensional image information to the line light source units, and an image for giving parallax corresponding to the direction of the line light source unit is presented and presented to the plurality of line light source units.
  • a three-dimensional information presentation apparatus comprising: a control unit that performs control of scrolling an image and presenting an entire image.
  • the invention described in (9) is an invention concerning the arrangement of light sources.
  • the principle feature of the present invention is that light having directivity is rotated, and different images may be presented at different angles in the entire circumferential direction in one rotation. For this reason, it is not necessary to arrange the light sources in a straight line on the same peripheral surface in parallel with the rotation axis, and to simultaneously flash the light sources, even if the positions of the light sources are deviated from the straight line parallel to the rotation axis.
  • the timing may be controlled so as to present an image when arranged in a straight line when the direction becomes. Therefore, it is possible to arrange one point light source in a spiral shape on the same circumferential surface, or arrange it in two rows alternately. In this case, the distance between the light sources can be shortened compared with the case where they are arranged on a straight line, and the effect of increasing the resolution can be obtained.
  • the line light source unit includes a plurality of line light source elements arranged at different angles so that the point light sources are continuous, and a linear shape that transmits light to the front surface of the point light source array corresponding to the plurality of line light source elements.
  • An opening of (3) The three-dimensional information presentation apparatus according to (9).
  • the invention described in (10) is an application of the invention described in (9) in order to enlarge the image presentation area in the vertical direction by using a line light source element having a point light source array.
  • the invention described in (11) is a three-dimensional information that generates a light beam having directivity in the entire circumferential direction by rotating the invention described in (10) together with the line light source element and the opening. It is a presentation device.
  • the invention described in (12) relates to the arrangement of the line light source unit.
  • the line light source unit according to the present invention has a structure in which the slit itself rotates, and there is no need to scan the light source as in the light beam reproduction method, and the line light source unit can be viewed from any angle. There is a feature that can be changed to any position.
  • the presentation of the image information presents a three-dimensional image by controlling the image data with the control unit in accordance with the arrangement of each line light source unit.
  • the presentation unit of the three-dimensional information is a line light source unit, which has a simple structure in which a point light source array and a slit are combined.
  • Presenting an image has an effect of easily presenting an image having binocular parallax. Moreover, if it sees at a certain moment, it will not present the whole three-dimensional image but a part of the thinned three-dimensional image can be presented, and the whole three-dimensional image can be presented by scrolling. For this reason, the effect that presentation of a three-dimensional image is possible with few presentation units is acquired.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of the present invention.
  • the light source units 10-1 to 10-5 emit light rays 20-1 to 20-5 of an image by a line light source whose direction is changed while rotating. Since the observer a32 and the observer b36 are at different positions, the line light source units 10-1 to 10-5 are viewed from different angles. For example, when the observer a32 looks at the line light source unit 10-3, it is recognized when it is in the direction of the light beam 22-3. On the other hand, the observer b36 is recognized from the line light source unit 10-3 in the direction of the light beam 24-3.
  • the thinned image information is presented by the line light source units 10-1 to 10-5, and the whole image is presented by scrolling.
  • the thinned image 33 is recognized by the light rays 22-1 to 22-5 as image information.
  • the eyes of the observer b36 recognize the thinned image 37 by the light rays 24-1 to 24-5 as image information.
  • the image 33 visually recognized by the observer a32 and the image 37 visually recognized by the observer b36 are presented in the direction of the arrow, and in FIG.
  • the observer a32 recognizes the image 34 and the observer b36 recognizes the image 38.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the recognition principle of a three-dimensional image by binocular parallax.
  • the character “A, B, C” will be described as an example.
  • the left eye 40 recognizes the image 44.
  • the right eye 42 recognizes the image 46.
  • the position of the character “B” is shifted to the right.
  • the image 48 perceived by the brain is a three-dimensional image stereoscopically. This is the principle of displaying a three-dimensional image by binocular parallax.
  • FIG. 3 is an example in which the characters recognized by the left eye and the right eye are displayed in a matrix form.
  • the screen represents characters “A”, “B”, and “C” in an m ⁇ n matrix including m row elements and n column elements.
  • an image processed by a computer or the like is a discrete digital image, and display is performed with each element of the matrix corresponding to a point light source.
  • Each point indicated by a circle in FIG. 3 represents an individual matrix element.
  • FIG. 3A shows a left-eye matrix image 50
  • FIG. 3B shows a right-eye matrix image 52.
  • display elements corresponding to the respective pixels separated as a matrix that is, point light sources are required corresponding to the left and right eyes.
  • JP-A-8-179717 for two-dimensional display.
  • matrix display elements arranged in two dimensions are thinned out and extracted in a column direction, and an image is scrolled to realize a two-dimensional display of the entire matrix.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the matrix image of the left eye shown in FIG.
  • FIG. 4A is a diagram in which the characters “A”, “B”, and “C” to be displayed are assigned to the point light source columns 60-1 to 60-5 having only the thinned column elements. .
  • the blinking of the point light sources in the point light source columns 60-1 to 60-5 emits light when a character element is assigned. For example, in “A”, as shown in FIG. Two point light sources 62-1 emit light.
  • the plurality of point light sources 62-3 in the point light source array 60-3 emit light.
  • the plurality of point light sources 62-5 in the point light source array 60-5 emit light. At this moment, no matrix elements in the characters “A”, “B”, and “C” other than the matrix elements assigned to the point light source are displayed.
  • FIG. 4B shows a certain time, that is, the display time is shifted, and the matrix elements “A”, “B”, and “C” are changed. assign. Then, the character “A” is emitted from the plurality of point light sources 64-1 in the point light source array 60-1.
  • a plurality of point light sources 64-3 in the point light source column 60-3 and a plurality of points in the point light source column 60-5 are associated with the matrix element scrolled by one dot.
  • the light source 64-5 emits light.
  • FIG. 4C shows a state in which a certain time is sequentially displayed for each matrix element in one column and scrolled by one character.
  • the character “A” does not display any matrix element
  • the character “B” emits light from the plurality of point light sources 66-2 in the point light source column 60-2
  • the character “C” indicates the point light source column.
  • the plurality of point light sources 66-4 at 60-4 emit light.
  • FIG. 5 shows a diagram in which the letters “A”, “B”, and “C” of the matrix that are visually recognized by the right eye are assigned to the display elements.
  • the character “B” is shifted with respect to the visual image of the left eye, but the principle of operation is the same as that of the left eye, and the n-row matrix elements are scrolled at a constant speed by the point light source columns 70-1 to 70-5. State.
  • FIG. 6 shows the basic principle of the parallax barrier method capable of stereoscopic viewing. It is a basic principle that image elements to be visually recognized by the left and right eyes are different, and this is a technique in which image elements are alternately arranged and different images are presented through the slits.
  • the image element 80 can be seen from the opening 92 in the right eye R98.
  • the image element 81 can be seen from the left eye L96 through the opening 92, but the image 80 for the right eye cannot be seen by the barrier 90.
  • images are displayed by alternately arranging image elements that can be seen by the left and right eyes, different images can be seen by the left and right eyes from the parallel openings.
  • an image given binocular parallax is visually recognized, and the brain recognizes it as a three-dimensional image.
  • the three-dimensional image can be recognized only at a predetermined position where both eyes are located, which is called a twin-lens system.
  • FIG. 7 shows a state in which different images can be seen from one opening.
  • an opening is formed in the parallax barrier 110 so that a pixel 104 obtained by dividing one pixel 100 into an image that can be seen from different viewpoint directions can be seen only from one direction 105 and seen from the number of divided directions. 112 is set.
  • an opening 114 is set so that a pixel 106 obtained by dividing one pixel 102 into an image that can be seen from different viewpoint directions can be seen only from one direction 107, and can be seen from the number of divided directions. Yes. Therefore, a three-dimensional image can be viewed from many positions. In principle, the position can be changed according to the number of divided pixels. For example, in FIG.
  • This method has a plurality of positions that can be viewed as a three-dimensional image and is called a multi-view type.
  • an opening that transmits light is basically provided in a light-shielded space, placed in front of a two-dimensional image, and an image that differs depending on the position of the viewpoint is presented by observing the image through this opening.
  • Technology instead of the two-dimensional image, it is also possible to present a two-dimensional image using the afterimage effect by scanning the light source with respect to the opening while blinking light at high speed. This is the so-called ray reproduction method.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method of presenting a two-dimensional image by scanning with a light source.
  • an opening 122 having a sufficiently narrow opening width is provided in the barrier 120.
  • the light source 124-1 emits light at this position, light is emitted in the direction of the light beam 125-1.
  • the light source is scanned to emit light at the position of the light source 124-2, light is emitted in the direction of the light beam 125-2.
  • the light source is further scanned and light is emitted at the position of the light source 124-3 where the emission of the opening 122 is limited, the light is emitted in the direction of the light beam 125-3.
  • the scanning angle ⁇ of the light beam is determined by the range of light emission from the positions of the light source 124-1 and the light source 124-3.
  • the number of parallaxes is determined by the number of angle divisions of the scanning angle.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a radiation state of light rays from the opening 128-1 and the opening 128-2 provided in the barrier 129 by scanning the light source.
  • the point light source 126-1 has been scanned to a position up to the light source 126-2.
  • light is emitted at the position of the light source 126-1 and emitted in the direction of the light ray 127-1.
  • a multi-view image presentation system as shown in FIG. 7 is obtained.
  • the light source is a point light source array in which a plurality of light sources are arranged on a straight line, a three-dimensional image can be presented, and the light beam reproduction method is suitable for image processing by a computer or the like.
  • Parameters that affect the image quality such as the resolution and the number of parallax of the light reproduction method are determined by the geometrical relationship of the device.
  • the resolution in the horizontal direction that is, the pixel pitch is determined by the pitch of the opening.
  • the present invention proposes a technique in which a light source is placed at the position of the opening 122 in FIG. 8 and an opening is provided at the opposing position so that the light source and the opening can be rotated so that the light beam direction can be 360 degrees. Is.
  • FIG. 10 is a diagram for explaining the basic unit structure of the present invention using one light source.
  • the light source unit 130 has a light source 132 disposed at the center of rotation, a cylindrical light shielding body 134 is installed on the opposite circumferential surface in front of the light source 132, and the light source 132 faces the light shielding body 134.
  • a narrow opening 136 is provided at the bottom. When the light source 132 emits light, the light beam 138 passing through the opening 136 is emitted in one direction as a light beam having directivity.
  • FIG. 11 is a diagram showing a light beam direction when the light source unit 130 shown in FIG. 10 rotates with the light source 132 and the opening 136 as one body.
  • the light source 132 and the opening 136 move on a concentric circle about the rotation axis depending on the rotation angle.
  • the light source is caused to emit light according to the angle, the light beam is emitted in a direction corresponding to each angle.
  • the light source unit 130 emits light in the directions of light rays 138-1, 138-2, 138-3, and 138-4.
  • the portions other than the opening 136 are light shielded by the light blocking body 134, and thus become light beams having directivity. For this reason, if control is performed to modulate the intensity of light depending on the direction of light, different light can be emitted depending on the viewing direction.
  • FIG. 12A is a specific example of the line light source element 140, and a plurality of point light sources are arranged in a straight line to form a point light source array 142.
  • FIG. FIG. 12B is a specific example of the line light source unit 144.
  • the same circumferential surface of the line light source element 140 is surrounded by a cylindrical light shield 146, and an elongated slit-shaped opening 148 is provided at a position facing the point light source array 142.
  • the elongated slit-like opening is simply referred to as a slit.
  • this line light source unit 144 is rotated as a unit with the line light source element 140 and the slit 148 and emits different light depending on the rotation angle, it is possible to present one-dimensional information at every fixed angle.
  • the line light source unit 144 corresponds to one opening in the light beam reproduction method described with reference to FIG. 8, but can display different images depending on the rotation angle. Since there is no restriction on the scanning angle as in the method, the number of parallaxes can be increased.
  • a line light source element realized by an LED array and having 128 point light sources arranged in a vertical width of 64 cm was used.
  • the diameter of the light shielding body was 100 mm, and the slit width was 1 mm. Since the diameter of the same circumferential surface of the slit is 100 mm and the circumferential length is about 314 mm, in principle, an image with a different rotation angle can be presented for each about 1 degree.
  • FIG. 13 (a) is a schematic view of a light source unit that constitutes the three-dimensional image presentation device 150 of the present invention by arranging a plurality of line light source units 152-1 to 152-5.
  • the line light source units 152-1 to 152-5 rotate synchronously.
  • the line light source unit 152-1 emits light rays 154 in different directions depending on the rotation angle.
  • a conventional parallax barrier method is shown in FIG.
  • the barrier 155 has a plurality of openings, and images (not shown) are arranged from each opening so that different images are presented depending on the viewing direction.
  • light is emitted in different directions by scanning a light source (not shown) instead of an image.
  • a light beam 157 is emitted from the opening 156-2 by a scanning light source (not shown).
  • the observer visually recognizes different images with the right eye 158 and the left eye 159 and recognizes the light from the plurality of openings as a three-dimensional image by the perceptual action of the brain.
  • the positional relationship between the line light source unit according to the present invention and the opening in the parallax barrier method or the light beam reproduction method is apparent from the comparison between FIG. 13 (a) and FIG. 13 (b).
  • the line light source unit 152-1 corresponds to the opening 156-2
  • the adjacent line light source unit 152-2 corresponds to the opening 156-7. Therefore, the openings 156-3 to 156-6 are thinned out. Therefore, at a certain moment, only the image information displayed on the line light source units 152-1 to 152-5 is presented, so the image information is also thinned out and only a part of the whole is presented.
  • FIG. 14 is a block diagram of a 3D image presentation apparatus 150 according to the present invention.
  • the basic configuration includes a plurality of line light source units 160-1 to 160-5, and motor units 164-1 to 164-5 having pulse motors and motor drivers that rotate the respective line light source units in synchronization.
  • the line light source units 160-1 to 160-5 further have driver circuits 161-1 to 161-5 for driving the point light source arrays 162-1 to 162-5, and perform light emission driving.
  • Each of the driver circuits 161-1 to 161-5 includes a latch unit for image information instructing blinking of light corresponding to each point light source, and a shift register for shifting one-dimensional information of the point light source array to the latch unit.
  • the rotation angle is synchronized by detecting a synchronization signal by a rotation angle synchronization signal detection unit 163-1 that combines a rotary encoder with a light emitting element and a light receiving element.
  • the line light source units 160-2 to 160-5 have the same configuration. Further, the blinking of the light source is emitted by changing the light intensity by modulation.
  • the three-dimensional image control unit 165 includes a tertiary image information storage unit 166 that stores three-dimensional image information, an image information reading unit 167 that reads out image information from the tertiary image information storage unit 166, and shift registers 168-1 to 168-1. 168-4 and a clock unit 169 which is a synchronization signal.
  • image information one pixel is composed of continuous element images corresponding to the number of different images presented in the line light source unit, and the entire three-dimensional information is stored in the storage unit 166.
  • the image information reading unit 167 reads image information to be presented to one line light source unit, and first sends an image signal to the line light source unit 160-1.
  • the driver circuit 161-2 is provided with a shift register and a latch circuit, the image information corresponding to each of the plurality of point light sources is latched, and synchronized with the synchronization signal of the rotary encoder, according to the rotation angle. Image information is emitted by a point light source. At this time, the one-dimensional image presented for each angle is an image that gives parallax.
  • the next line light source unit 160-2 sends the image information to the line light source unit 160-2 with a delay corresponding to the thinning.
  • the delay is performed by the shift register 168-1.
  • image information signals are delayed by shift registers 168-2 to 168-4 and given to the line light source units 160-3 to 160-5, and images from different directions are presented by the rotation of the line light source units.
  • the image reading unit 167 sequentially reads the stored image information, sends image signals to the line light source units 160-1 to 160-5, and sends out the entire three-dimensional image.
  • the presentation of the entire thinned three-dimensional image is recognized as a moving three-dimensional image by the principle of complementation by scrolling.
  • the three-dimensional image information control unit can be performed by installing a signal processing program in a general-purpose computer such as a personal computer or a desktop computer.
  • the program is stored in a computer readable medium such as a CD (Compact Disk) and installed on the hard disk of the computer.
  • the three-dimensional image information may be stored in a hard disk as an internal storage medium of a computer, a CD, a DVD (Digital Video Disk), a USB (Universal Serial Bus) memory, or the like as an external storage medium.
  • the rotational speed of the line light source unit was set to 60 rpm.
  • an image of 60 frames per second can be presented, and if an image corresponding to movement is provided for each frame, a three-dimensional moving image can be presented.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining the relationship between the viewing distance of the observer and the multiview area.
  • the interval between the left eye 172 and the right eye 174 is said to be about 70 mm.
  • Example 2 In the first embodiment, the configuration in which both the linear light source element and the slit are rotated integrally is shown. However, if the rotating slit is one and light is emitted in the direction of 360 degrees, the light source is Can stand still.
  • FIG. 16 is a study diagram for emitting light in the direction of 360 degrees. It is assumed that the same circumferential surface on which the slit rotates is divided into equal angles at an angle ⁇ . Two point light source arrays are required when ⁇ is 180 degrees, three line light source elements are required when ⁇ is 120 degrees, and four line light source elements are required when ⁇ is 90 degrees. However, when ⁇ is 180 degrees, two line light source elements may be used. However, in reality, there are thicknesses in the parts of the line light source elements, and the thickness of the parts is parallel to the parallel surface of the parts across the central axis. There is a range where light cannot be emitted in the double range. For this reason, at least three line light source elements are required.
  • FIG. 17 shows an arrangement when there are three line light source elements.
  • the linear light source elements 182, 184 and 186 are arranged at an angle of 120 degrees. Thereby, light can be emitted in the direction of 360 degrees.
  • FIG. 18 shows a line light source unit 190 that uses three line light source elements 192 and has a light shield 194 provided with a slit 196.
  • a light source unit using the plurality of line light source elements is referred to as a multi-line light source unit.
  • the multi-line light source unit 190 is characterized in that the light source can be stopped. Compared with the case where the light source rotates, there is no need to send a signal from the rotating contact portion, noise is not generated, and only the slit needs to be rotated. Therefore, there is an advantage that the rotating mechanism is also simplified.
  • the control of the image information is the same as the method described in the first embodiment, with the addition of distributing the signal to the fixed point light source array.
  • Example 3 As an example to which the second embodiment is applied, an embodiment of a method of providing slits corresponding to the point light source arrays of the respective line light source elements in the multi-line light source unit will be described.
  • FIG. 19 shows a line light source in the case where three line light source elements of the light source unit 202 are provided in the multi-line light source unit, and slits 202-1 to 202-3 corresponding to the respective point light source rows are provided in the light shield 204.
  • the light source unit 200 provided with slits corresponding to the plurality of point light source arrays is referred to as a multi-slit line light source unit.
  • the basic usage of the multi-slit line light source unit 200 is to rotate only the slit, but if the point light source array and the slit are simultaneously rotated, three times as many rays are emitted, compared to a single slit light source unit 200.
  • the rotation speed is 1/3. In this case, the power consumption of the motor is small, and consumption due to friction of the electrical connection portion in the rotating portion is small, so that the life can be extended.
  • the most characteristic method of using the multi-slit line light source unit is to rotate the line light source element and the slit at the same time so that the number of rotations is equal to the case of one line light source element.
  • a three-dimensional image can be presented by one line light source element, for example, if a different three-dimensional image is presented to the second line light source element and the third line light source element, 3 Three three-dimensional images are synthesized.
  • each of the three line light source elements is a line light source element having point light source arrays of red (Red), green (Green), and blue (Blue), which are the three primary colors of light, a color three-dimensional image is obtained.
  • Red red
  • Green green
  • Blue blue
  • Example 4 In order to increase the width of the components that make up the line light source element, the point light source array must be widened, but there are practically restrictions in terms of manufacturing technology and cost, and the number of point light sources is limited. Become. However, there are many demands for displaying a wide range of three-dimensional images, and in this case, it is necessary to stack the devices in the vertical direction. However, an image cannot be displayed in the overlapped portion, and the image quality is degraded. As a solution to this problem, there is a superposition of continuous point light source arrays.
  • FIG. 20 shows a superposition method for extending a point light source array composed of a finite number of point light sources.
  • the line light source elements 210-1 to 210-4 are arranged so that the point light source arrays 212-1 to 212-4 are smoothly and continuously positioned without overlapping in the horizontal direction. ⁇ 210-4 are shifted in the horizontal direction. This is because the actual component configuration of the line light source element cannot be arranged in a straight line because the substrate always protrudes up and down. Therefore, the line light source elements 210-1 to 210-4 are arranged at an angle of 90 degrees so as to surround the periphery of the rotation axis with respect to the rotation center. This arrangement angle may be any number of times as long as four point light source arrays are arranged. This is because it suffices to exist at any position when making one rotation.
  • the timing of presenting image information is controlled depending on the position where the image information is arranged.
  • FIG. 21 shows the positional relationship of the slits 222-1 to 222-4 on the peripheral surface of the light shield 220 corresponding to the line light source elements 210-1 to 210-4 arranged according to FIG.
  • the slits 222-1 to 222-4 are provided at positions facing the respective point light source arrays 212-1 to 212-4. Then, the line light source elements 210-1 to 210-4 and the slits 222-1 to 222-4 are simultaneously rotated.
  • the display width in the vertical direction is enlarged, and a three-dimensional image corresponding to a large screen can be presented.
  • the horizontal display screen can be enlarged simply by additionally arranging the line light source units in parallel.
  • FIG. 22 is a diagram for explaining the arrangement of a plurality of line light source units according to the present invention.
  • the arrangement of the plurality of line light source units has been described as a linear arrangement.
  • the method according to the present invention has little dependence on the arrangement of the line light source units, and as shown in FIG. 220-1 to 220-5 may be arranged alternately. Further, as shown in FIG. 22B, the line light source units 220-1 to 220-5 may be arranged on the circumference surrounding the observer.
  • One feature of the linear light source unit according to the present invention is that one unit can emit light from 360 degrees and can be arranged at an arbitrary position. With such an arrangement, a stereoscopic image is presented more effectively.
  • the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment.
  • Various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.
  • the slit may be opened obliquely. Further, it is not always necessary to emit light at 360 degrees, and when it is installed facing a wall, it may radiate light of 180 degrees. In this case, it is only necessary to rotate the slit while stopping one line light source element.
  • the cylindrical linear light source unit since the cylindrical linear light source unit is placed in the space, the cylindrical light source unit can be installed in a state where the wind pressure is not so much received, and the feature is utilized particularly when used outdoors.
  • information such as advertisements can be presented in a space without a light source, such as between buildings. It can be installed on existing one-dimensional pillars such as outdoor fences, shelf ceilings and floors, and the space can be used by people. In addition, it can be used in a wide range of ways, such as at ski resorts and amusement parks where many people gather.

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Abstract

 【課題】 裸眼で視認することができ、簡単な構成で3次元情報を提示できる装置を実現する。 【解決手段】 複数の回転する線光源ユニット10-1~10-5を配置し、各線光源ユニット10-1~10-5からは、両眼に視差を与えるために異なる方向に、異なる画像情報の提示を行う。3次元画像制御部165は、複数の線光源ユニット10-1~10-5に対応した位置にある間引きした画像情報を与え、スクロールにより順次全体の3次元画像情報を提示するように制御する。これにより、観測者は、スクロール制御により移動して提示される3次元画像を認識できる。 

Description

スリット視を利用した3次元情報提示装置
 本発明は、スリットを回転させて光線方向を変えることにより、裸眼で立体像を視認できる3次元情報提示装置に関するものである。
 3次元の立体像を表示するためには、人間が立体感、遠近感を知覚する生理的立体要素を利用する。この生理的立体要素には、左右の目に映る画像の違いである両眼視差、視線の交点として眼球の回転角である両眼輻輳、焦点を合わせるためのレンズ厚さの変化である焦点調整、移動による目に映る画像の違いである運動視差がある。これら生理的立体要素のうち、従来3次元画像の表示に利用されているのは両眼視差である。両眼視差を利用した3次元画像表示の基本原理は、左右それぞれの目に映る画像を再現してあたかも立体像であるかのように見せることにより実現する技術である。両眼視差は、左右それぞれの目が離れているために生ずる現象であり、顔の前にある物体は、顔を動かさなくても、脳には2つ違った方向から見た2種類の画像が送られて認識されている。
 両眼視差を利用した3次元画像提示技術は、左右それぞれの目に異なった画像を提示する技術であり、大きく眼鏡を利用する方式と、眼鏡を必要としない方式に分類できる。
 眼鏡を利用する方式としては、アナグリフ方式やシャッター眼鏡方式等がある。アナグリフ方式は、右目が赤、左目が青の眼鏡を使い、右目用の画像を赤、左目用の画像を青で印刷した1枚の画像を、この眼鏡で覗くと、右目に青の画像が見えず、結果的に右目の画像だけがみえ、左目も同様に赤の画像が見えず、両眼に視差のある画像が提示されることにより3次元画像として視認される方式である。シャッター眼鏡方式は、液晶シャッター等の投影機と眼鏡のシャッターを同期させ、右目の画像を投影しているときは、左のシャッターを閉じ、左はこの逆にして、1秒間に数十回以上で切り替え、残像効果により両目で見ているように感じさせることにより3次元画像として視認される方式である。
 眼鏡を利用しない方式としては、パララックスバリア法、レンチキュラレンズ方式や
ホログラフィック・ステレオグラム方式等がある。パララックスバリア法は、細長い透過窓であるスリットを通して遮蔽部と開口部を利用して左右の目の画像を表示することにより3次元画像として視認される方式である。レンチキュラレンズ方式は、スリットの代わりに、レンチキュラレンズと呼ばれる非常に細いかまぼこ型レンズの集合体で、左右の目の画像を表示することにより3次元画像として視認される方式である。ホログラフィック・ステレオグラム方式は、立体物を、ホログラム方向をずらして撮影し、表示材の前にスリットをおいて、ホログラム表示することで、パララックスバリア法と同様の原理により左右視差を作り出して立体感を提示する方式である。
 これらの3次元画像方式では、見る側が何らかの器具を装着すること、例えば、アナグリフ方式では眼鏡を装着することが必要であったり、提示装置側に何らかの特殊な装置を置くこと、例えば、眼鏡を使用しないパララックスバリア法ではスリット機材、レンチキュラレンズ方式は、特殊なレンズを必要としたりする。
 見る側が眼鏡等を使用することは煩わしく、お互いの顔が見えない等の欠点があるため、好ましくは裸眼で3次元画像を視認することが望ましいが、眼鏡を使用しない方式は装置構成が複雑となる欠点がある。例えば、光線再現方式では、線光源をスキャンする構成とすることが必要である。光線再現方式は、一次元光源を移動させてスリットからの光源の視差を実現している。そのため、光源が移動可能な範囲でしか3次元画像情報を提示できないが、線光源を回転させて全周型3次元ディスプレイとした提案がされている例がある(例えば非特許文献1等参照)。
 全周型3次元ディスプレイは、線光源を回転させて3次元画像の全体を提示するものであり、任意位置からの3次元画像が視認可能であるが、その提示範囲は回転する線光源の内部領域に限られ、装置規模は大きくなり必ずしも簡易な装置というわけではない。
 3次元画像提示装置の簡易化、コストの低減を目的とした提案としては、複数の一次元表示素子を用いて、三次元の対象物を複数の異なる方向から撮像した複数の画像の各列成分に対応する一次元のパターンを順次時分割して表示し、時分割表示された一次元のパターンを鏡または音響光学素子などの画像偏向装置により各表示パターンに対応した複数の方向に偏向し、撮像時の方向に対応した複数の方向に偏向して画像を提示する方法も提案されている(例えば特許文献2等参照)。
 一方、2次元画像情報の表示方法については、2次元のマトリクス情報を間引きされた表示ユニットに表示して、スクロール制御することによりあたかも全マトリクスが表示されているかのような仮想表示を行う方法が提案されている(例えば特許文献2~特許文献4等参照)。この方式は、スリット状光源をある一定の間隔を置いて配置しており、二次元表示に必要な全マトリクスの画素に対応した表示光源を必要とせず、少ない数の表示素子で大きな画面の画像を提示できるため、簡易な装置での実現が可能である。このような方式での3次元情報提示装置は見当たらない。
特開2006-189962号公報 特開平7-120701号公報 特開平8-179717号公報 特開平9-311659号公報 特開平10-333634号公報
圓道知博、梶木善裕、本田捷夫、佐藤誠著の「全周型3次元ディスプレイ」電子情報通信学会論文誌D-II Vol.J84-D-II No.6 pp1003-1011、(2001)
本発明の回転する線光源ユニットを配置して3次元画像を認識する場合の概要を示す図である。 両眼視差による3次元画像の認識を説明する図である。 左目と右目に提示する画像をマトリクス画像として説明するための図である。 左目に提示するマトリクス表示での列要素が間引きされた場合の画像スクロール方法を説明する図である。 右目に提示するマトリクス表示での列要素が間引きされた場合の画像スクロール方法を説明する図である。 2眼式のパララックスバリア法による立体視を説明する図である。 多眼式のパララックスバリア法による立体視を説明する図である。 光源走査により異なる方向からの画像を提示する方法を説明する図である。 光線再現方式の原理を説明する図である。 本発明による線光源ユニットの基本構成を説明する図である。 本発明における回転する光源により異なる角度からの光線放射状態を説明する図である。 一次元の点光源列を備えた線光源素子を用いて、回転する線光源ユニットを説明する図である。 本発明の回転する複数の線光源ユニットを配置して3次元情報提示装置を説明する図であり、従来の光線再現方式と比較している。 本発明の回転する複数の線光源ユニットの画像制御部を含めたブロック図である。 本発明での3次元画像提示装置を見る場合における距離を計算するための図である。 全周方向に光を放射させる場合の線光源ユニット数を検討するための図である。 3個の線光源素子を固定した場合の配置を示す図である。 固定された3個の線光源素子とスリットを示すマルチ線光源ユニット説明する図である。 複数の点光源列と対向する複数のスリットを設けたマルチスリット線光源ユニットと、その応用例を説明するための図である。 点光源列を垂直方向に拡大する場合の点光源列の配置を説明する図である。 点光源列を複数用いて垂直方向に拡大した場合の対応するスリットの位置を説明する図である。 複数の線光源ユニットの配置例を説明する図である。
 立体的に画像を表現するためには生理的立体要素を利用することから、その実現手段も複雑とならざるを得ない。多くは両眼視差を利用して立体感を表現しているため、左右の目に異なる画像を提示しなければならない。3次元画像の提示は、2次元画像に比べて提示する情報量が圧倒的に多くなり、しかも裸眼で立体像が視認可能であることの要求も強く、これらの問題点を解決して簡単な構造で3次元画像を提示できる装置の実現が課題となっている。
 本発明は、裸眼での視認が可能で、かつ、簡単な構成で3次元画像を提示できる3次元情報提示装置を提供することを目的としている。
 本発明は、線光源を回転させながら異なる角度毎に画像を変化させて両眼視差を生ずる画像を提示し、しかも3次元画像の一部のみの提示を行うだけの線光源ユニットを複数並べ、スクロール制御により3次元画像を提示することのできる3次元情報提示装置を実現可能とする。以下に詳細を述べる。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。
 (1)回転しながら異なる方向に情報を提示する複数の線光源ユニットと、線光源ユニットに間引きされた3次元画像情報を送信し、線光源ユニットの回転角度に対応して視差を与える画像を提示し、複数の線光源ユニットに提示される画像をスクロールして全体画像を提示する制御を行う制御部とを備えた3次元情報提示装置。
 (1)に記載の発明において、一次元的な線光源であって、指向性を持つ光を発する線光源ユニットを基本の単位ユニットとして、複数の線光源ユニットを回転させながら一定の角度毎に線光源を入力画像情報に従い線光源に画像を提示させ、角度の異なる位置での異なる画像情報の提示で両眼に視差を持つ画像の提示を実現している。本発明は、線光源自体を回転させながら異なる角度で画像を提示する新たな手法である。
 単体の線光源ユニットは、3次元画像の一部を間引きして表示している。例えば、5本の線光源ユニットを配置したとすれば、全体の3次元画像の一部を各線光源ユニットに割り当てる。即ち、線光源ユニット間の表示画像を間引いて、各単体の線光源ユニットに割り当てる。そして、各単体の線光源ユニットに対して割り当てられた範囲の3次元画像を一定の速度でスクロール制御することで、残像効果と相俟って脳があたかも全体の3次元画像が提示されているかのように知覚し、観測者は3次元画像を認識することとなる。
 画像データの制御は、線光源ユニットに接続されたハードウェアとしての制御部で制御され、画像データの記憶部からのデータ読み取り、画像データの配分、線光源での提示画像データとそのタイミング、スクロール速度等が最適に制御され、3次元画像を提示する。
 (2)線光源ユニットは、回転中心軸と平行に配置された複数の点光源を直線状に配列して点光源列構成とした線光源素子と、線光源素子に対応して、線光源素子の前面に光を透過する線状の開口部とを備えた(1)記載の3次元情報提示装置。
 (2)に記載の発明は、(1)における線光源ユニットの構造である。線光源は指向性を持った光とすることが必要であり、線状の光を一次元的に発生する線光源素子を実現するために、点光源を一次元に配列した点光源列を備えた素子とする。そして、その点光源列の前方に細長い透過窓となる開口部を備え、開口部から点光源での光を放射することで指向性を実現している。開口部以外の部分では光が遮蔽される。このような構造を持つ線光源ユニットを回転させながら、角度を変えて異なる画像を提示する。
 (3)線光源ユニットは、線光源素子と開口部とが一体となって回転する、(1)又は(2)に記載の3次元情報提示装置。
 (3)に記載の発明では、線光源素子と開口部を一体として回転させる。光源からの光は開口部を通してしか見ることができないので、指向性を持った光線を360度の全周方向に発生させることができる。
 (4)線光源ユニットは、複数の線光源素子を配置することにより全周方向に光を放射可能とし、複数の線光源素子を静止し、線光源素子の前面で前記開口部を回転させる(1)又は(2)に記載の3次元情報提示装置。
 (4)に記載の発明は、回転する開口部内部に複数の線光源素子を配置することにより全周方向に光を放射可能とし、開口部の回転だけで、指向性をもった光線を発生させることができる。線光源素子は静止させておき、開口部と回転中心軸を結ぶ方向により異なる画像を提示する。
 (5)線光源ユニットは、複数の線光源素子を配置することにより全周方向に光を放射可能とし、線光源素子ぞれぞれの前面に対応した開口部を備え、線光源素子と開口部を一体として回転させる(1)又は(2)に記載の3次元情報提示装置。
 (5)に記載の発明は、回転中心軸の同周面に、略等間隔で複数の線光源素子を配置し、スリット状の開口部を各線光源素子に対応して設けた3次元情報提示装置である。線光源素子の数だけ同周面上に開口部を設けてあり、異なる画像を提示することができる。それぞれの開口部からは、回転により同一方向となるときは、同一の画像を提示することになるため、線光源ユニット回転速度を遅くしても、線光源素子が単一の場合と表示画像数は同一とすることができる。また、同一の回転速度で線光源ユニットを回転させて、それぞれの線光源素子で別の3次元画像を提示すれば、3次元画像提示装置において合成された3次元画像を提示できる。
 (6)線光源ユニットは、光の3原色である赤色の線光源素子と、緑色の線光源素子と、青色の線光源素子戸からなる3個の線光源素子と、記線光源素子ぞれぞれの前面に対応した前記開口部とを備え、線光源素子と開口部を一体として回転させる(1)又は(2)に記載の3次元情報提示装置
 (6)に記載の発明は、線光源素子として、光の3原色である赤、緑、青の3色を発光する光源を備え、各光源からの画像を合成してカラーの3次元画像情報を提示する装置とすることができる。
 (7)制御部は、両眼視差を与える画像を左右の目に提示するために、回転する線光源ユニットのスリット方向により異なる画像を送信し、線光源ユニットに提示させる画像の制御を行う(1)から(6)のいずれかに記載の3次元情報提示装置。
 (7)に記載の発明は、両眼視差を与えるための制御部での制御方法である。左目と右目では約70mm程度の間隔があり、通常、左目から見た物体と、右目から見た物体では異なった形態、すなわち角度を変えてみた画像情報としての物体が見えている。この視差画像により脳が立体的に物体を知覚することになる。したがって、線光源ユニットで両眼視差を与える画像を提示するためには、線光源ユニットの回転角度により左右の目に視認できる画像が異なることを利用して、例えば左目で視認できる角度では左目に認識させたい画像情報を提示し、右目で視認できる角度では右目に認識させたい画像情報を提示するように制御する。
 (8)制御部は、線光源ユニットで3次元情報を提示するための一部が間引きされた画像情報であって、両眼視差を与える画像情報を提示し、前記間引きされた3次元情報を、見かけ上3次元情報全体として提示するために、複数の線光源ユニット間における光源の点滅を同期的にスクロールして提示する制御を行う(1)から(7)のいずれかに記載の3次元情報提示装置。
 (8)に記載の発明は、間引きされた3次元画像の提示を制御して、見かけ上全体画像として提示するための制御部における制御方法である。線光源ユニットにより提示される画像情報は、両眼視差を生ずる間引きされた画像であり、全体の3次元画像を観測者に視認させるための制御方法である。
 間引きされた3次元画像は、ある瞬間に着目すると飛び飛びの画像であり、全体の3次元画像を提示している訳ではない。ところが、分割配分された各線光源ユニットで、全体画像の一部分を時間的に順次提示するスクロール制御を行った場合に、適当な速度でスクロールすると、観測者は各線光源ユニット間の画像を補完して視認し、あたかも全体の3次元画像が存在するかのように脳が知覚して、実際の提示より少ない線光源ユニットでもスクロールにより画像全体が認識される。この様に、線光源ユニットを他の複数の線光源ユニットと同期させて、両眼視差を与えるように3次元画像全体の情報を提示するスクロール制御を行うことによって、3次元画像全体が移動しながら表示されたかのような仮想3次元画像を認識することができる。
 (9)複数の光源が、光源が回転する同心円がそれぞれ回転軸方向で重ならないように、同周面上に位置をずらして前面に開口部を設けて配置され、回転しながら異なる方向に情報を提示する複数の線光源ユニットと、線光源ユニットへ間引きされた3次元画像情報を送信し、線光源ユニットの方向に対応して視差を与える画像を提示し、複数の線光源ユニットに提示される画像をスクロールして全体画像を提示する制御を行う制御部とを備えた3次元情報提示装置。
 (9)に記載の発明は、光源の配置についての発明である。本発明の原理的な特徴としては指向性を持った光を回転させることであり、一回転で全周方向に異なる角度で異なる画像を提示すればよい。このため、光源を同周面上に回転軸と並行に直線状に配置して、各光源を同時に点滅させる必要は無く、各光源の位置が回転軸と平行な直線からずれていても、同一の方向となったときに直線状に配置した場合の画像を提示するようにタイミングを制御すればよい。従って、1つの点光源をスパイラル状に同周面に配置したり、2列にして互い違いに配置したりすることが可能である。この場合は、直線上に配置するよりも光源間の距離を短くすることができ、解像度を高くする効果が得られる。
 (10)線光源ユニットは、点光源が連続するように角度を変えて配置した複数の線光源素子と、複数の線光源素子に対応して、点光源列の前面に光を透過する線状の開口部と、
を備えた(9)に記載の3次元情報提示装置。
 (10)に記載の発明は、点光源列を有する線光源素子を使用して、垂直方向に画像提示領域を拡大するために(9)に記載の発明を適用したものである。
 (11)線光源ユニットは、線光源素子と開口部とが一体となって回転する、(9)に記載の3次元情報提示装置。
 (11)に記載の発明は、(10)に記載の発明を線光源素子と開口部とが一体となって回転させることにより、全周方向に指向性を持った光線を発生させる3次元情報提示装置である。
 (12)複数の線光源ユニットが任意の位置に変更可能である(1)又は(9)のいずれかに記載の3次元情報提示装置。
 (12)に記載の発明は、線光源ユニットの配置に関する。本発明による線光源ユニットは、スリット自体が回転する構造であり、光線再現方式のように光源を走査する必要が無く、しかもどの角度からも線光源ユニットが視認できるので、線光源ユニットの配置が任意の位置に変更できる特徴が有る。画像情報の提示は、各線光源ユニットの配置に応じて制御部で画像データを制御して3次元の画像を提示する。
 以上本発明における解決手段を述べたが、上記記載に限定されるものではなく、技術的範囲に属する範囲で他の形態が可能である。
 本発明によれば、3次元情報の提示単位は、線光源ユニットであり、点光源列とスリットを組み合わせた簡単な構造からなり、回転させながら角度に対応して左右の目に視認される異なる画像を提示することにより両眼視差をもった画像を簡単に提示できる効果がある。また、ある瞬間で見れば3次元画像全体を提示するものではなく間引きされた3次元画像の一部を提示して、スクロールにより全体の3次元画像を提示することができる。このため、少ない提示ユニットで3次元画像の提示が可能となる効果が得られる。
 以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。
(実施例1)
 図1は、本発明の概略図である。図1において、線光源ユニット10-1~10-5が回転しながら方向を変えた線光源による画像の光線20-1~20-5を放っている。観測者a32と観測者b36は異なる位置にいるため、各線光源ユニット10-1~10-5を違った角度から見ていることになる。例えば、観測者a32が線光源ユニット10-3を見ると光線22-3の方向のときに認識される。一方、観測者b36は、線光源ユニット10-3からは、光線24-3の方向のときに認識される。従って、各線光源ユニット10-1~10-5から、観測者a32と観測者b36が見える光線の方向となる角度のときに、異なった画像を提示すれば、観測者a32は、画像34を、観測者b36は、画像38を認識していることになる。
 本発明では、間引きされた画像情報を線光源ユニット10-1~10-5で提示し、スクロールにより全体の画像を提示しているから、実際にはある瞬間での観測者a32の目には画像情報としての光線22-1~22-5により、間引きされた画像33が認識されている。また、観測者b36の目は画像情報としての光線24-1~24-5により、間引きされた画像37が認識されている。この観測者a32に視認される画像33及び観測者b36に視認される画像37が矢印の方向、図1では、右から左にスロールされて順次間引きされた画像が提示されることにより全体の画像を視認し、あたかも観測者a32は画像34を、観測者b36は画像38を見ているように認識する。
 この場合に、観測者観測者a32を左目、観測者b36を右目とすれば、両目には異なった画像が認識されていることになる。さらに線光源ユニット間を補完する画像がスクロール制御により提示され、両眼視差となる画像であれば、立体的な画像として観測者が認識可能となる。以下、本発明の基本的な原理から説明する。
 図2は、両眼視差による3次元画像の認識原理を説明した図である。文字「A,B,C」を例として説明する、図2において、左目40は、画像44を認識しているとする。また、右目42は、画像46を認識しているとする。ここで、左目40に認識されている画像44と右目42に認識されている画像46では、文字「B」の位置が右側にずれているものとする。そうすると、両眼視認されている画像が異なっているため、脳で知覚する画像48は、立体的に3次元の画像となる。これが、3次元画像を両眼視差により表示する原理である。
 図3は、図において左目と右目で認識される文字をマトリクス表示した例である。画面はm個の行要素とn個の列要素となからなるm×nのマトリクスに「A」、「B」、「C」の文字を表している。通常、コンピュータ等で処理される画像は離散的なディジタル画像であり、表示はマトリクスの各要素を点光源に対応させて表示されることになる。図3において円で示した各点が個別のマトリクス要素を表している。図3(a)は左目のマトリクス画像50、図3(b)は右目のマトリクス画像52を示している。この様に、全体の画像を表示するためには基本的にはマトリクスとして分解された各画素に対応した表示素子、即ち、点光源が、左右の目に対応して必要となる。
 そこで、点光源の数を少なくして全体の画像が表現できないかが問題となるが、2次元の表示では、特開平8-179717で開示された技術がある。この技術は、2次元に配置されたマトリクスの表示要素の列方向マトリクス列を間引きして取り出し、画像をスクロールして見かけ上全マトリクスの2次元表示を実現するものである。
 図4は、図3(a)に示した左目のマトリクス画像を例にとって説明するための図を示している。
 図4(a)は、間引きされた列要素のみを持つ点光源列60-1~60-5に、表示させようとする文字「A」、「B」、「C」を割り付けた図である。点光源列60-1~60-5での点光源の点滅は、文字要素が割り当てられたときに発光し、例えば、「A」では、図に示すように、点光源列60-1における3つの点光源62-1が発光している。文字「B」については、点光源列60-3における複数の点光源62-3が発光している。文字「C」については、点光源列60-5における複数の点光源62-5が発光している。この瞬間においては、点光源に割り当てられたマトリクス要素以外の、文字「A」、「B」、「C」におけるマトリクス要素は何も表示されていない。
 次に、一定時間後に、図4(b)に示したように、1ドット分だけずらして、即ちスクロールして表示時間をずらして、「A」、「B」、「C」のマトリクス要素を割り当てる。そうすると、文字「A」は、点光源列60-1における複数の点光源64-1が発光する。文字「B」、「C」についても同様に、1ドット分スクロールしたマトリクス要素に対応して、点光源列60-3における複数の点光源64-3、点光源列60-5における複数の点光源64-5が発光する。さらに同様にして1列のマトリクス要素ごとにある時間を置いて順次表示して行き、1文字分だけスクロールした状態を図4(C)に示している。この場合は、文字「A」はどのマトリクス要素も表示されず、文字「B」は、点光源列60-2における複数の点光源66-2が発光し、文字「C」は、点光源列60-4における複数の点光源66-4が発光している。
 このようにして、n列のマトリクス要素において、間引きして割り当てられた点光源を発光させながら図4(b)、図4(c)に示した矢印の方向にスクロールを行い、全体情報を移動させながら表示させる。n列のマトリクス要素を間引きされた列要素に一定速度でスクロール表示させると、人間は列光源間にある瞬間では見えていない部分の光を脳が知覚して、光を補完して視認するようになる。この現象を利用して、少ない素子、即ち、間引きされた列要素で一部の列要素を表示した場合でも、人間の知覚による補完作用で、あたかも全マトリクスの表示がされているかのように認識し、スクロールにより移動している文字「A」、「B」、「C」の全体を認識する。
 図5は、右目に視認させるマトリクスの文字「A」、「B」、「C」を表示素子に割り付けた図を示している。文字「B」を左目の視認画像に対してずらしているが、動作原理は左目と同じであり、点光源列70-1~70-5により、n列のマトリクスス要素を一定速度でスクロールする状態である。
 以上、少ない表示素子で全体を表示する技術について説明したが、3次元画像を提示するためには、図4及び図5で説明したように、異なった画像情報を左右の目に提示しなければ、3次元画像としては認識できない。
 このため、線光源を回転させる新たな3次元画像の表示手法を考案した。以下、パララックスバリア法と光線再現方式とを例に、比較しながら本発明の原理的な説明を行う。
 図6は、立体視可能なパララックスバリア法の基本原理を示している。左右の目に視認させる画像要素を異ならせることが基本原則であり、画像要素を交互に置き、スリットを通して左右の目に異なった画像を提示する手法である。図6において、右目R98には、開口部92からは画像要素80が見える。そして、左目L96からは開口部92を通して画像要素81が見えているが、バリア90によって、右目用の画像80は見えない。同じように、左右の目に見える画像要素を交互に配置して画像を表示すれば、並列された開口部から左右の目により異なった画像が見えることになる。このようにして両眼視差を与えた画像が視認され、脳は3次元画像として認識する。この場合は、両目の位置がある決まった位置でのみ3次元画像を認識することができ、2眼式と呼ばれている。
 さらに目の位置を変えても3次元画像を認識することができるためには、1つの開口部から、方向を変えて見たときに異なる画像が表示されなければならない。このためには、開口部を細くしていく必要がある。
 図7は、一つの開口部から異なる画像が見えるようにしたときの状態を示している。例えば、左目からは、一つの画素100を異なる視点の方向から見える画像に分割した画素104が一つの方向105からのみ見え、分割した数だけの方向から見えるように、パララックスバリア110に開口部112が設定されている。同様に、右目からは、一つの画素102を異なる視点の方向から見える画像に分割した画素106が一つの方向107からのみ見え、分割した数だけの方向から見えるように開口部114が設定されている。従って、多くの位置から3次元画像を見ることができる。原理的には、分割した画素の数に応じて位置を変えてみることができる。例えば、図7では、左目115-1と右目115-2の位置、左目116-1と右目116-2の位置、左目117-1と右目117-2の位置である。この方式は3次元画像として見える位置が複数あり多眼式と呼ばれている。
 パララックスバリア法は、基本的には遮光された空間に光を透過する開口部を設けて2次元画像の前に置き、この開口部を通して画像を観察することで視点の位置によって異なる画像を提示する技術である。ここで、2次元画像の代わりに、高速に光を点滅させながら光源を開口部に対して走査することにより、残像効果を利用した2次元画像を提示することも可能である。光線再現方式といわれる方式である。
 図8は、光源の走査による2次元画像の提示方法を説明するための図である。図8において、バリア120に、十分に開口幅が狭い開口部122が設けられている。光源124-1がこの位置で発光すると、光線125-1の方向に光を放射する。次に光源を走査して光源124-2の位置で発光すると、光線125-2の方向に光を放射する。さらに光源を走査して、開口部122の放射が限界となる光源124-3の位置で発光すると、光線125-3の方向に光を放射する。開口部からは、光源124-1と光源124-3の位置からの発光による範囲で光線の走査角θが決まる。この走査角の角度分割数により視差数も決まってくる。
 図9は、光源の走査により、バリア129に設けられた開口部128-1及び開口部128-2からの光線の放射状態を説明する図である。点光源126-1が光源126-2までの位置に走査されたとする。まず光源126-1の位置で発光して、光線127-1の方向に光を放射する。さらに光源を走査してある一定のタイミングで光源を発光さると、図7に示したような多眼式の画像提示システムとなる。
 光源は、複数の光源が直線上に配列された点光源列とすれば、3次元画像の提示が可能となり、光線再現方式は、コンピュータ等での画像処理に適した方式である。
 光線再現方式の解像度や視差数等の画質に影響を与えるパラメータは、装置の幾何学的な関係で決まってくる。特に水平方向の解像度、すなわち画素ピッチは、開口部のピッチで決まり、開口部を狭くしていくと光の回折現象が現れ、開口幅を狭くするのには限界がある。従って、1つの開口部から操作する角度θも限られてくるため、画像を多眼的に表現する視差数も多くはできない。
 そこで本発明では、図8における開口部122の位置に光源を置き、対抗する位置に開口部を設けて、光源と開口部を回転させて光線方向を360度に渡り可能とする技術を提案するものである。
 図10は、一つの光源を用いて本発明の基本的なユニット構造を説明する図である。図10において、光源ユニット130は、光源132を回転中心に配置し、光源132の前の対向する同周面に円筒型の遮光体134を設置して、光源132が遮光体134に対向する位置に、狭い開口部136を設けている。光源132が発光すると、開口部136を通過する光線138は、指向性を持った光線となって一方向に放射する。
 図11は、図10で示した光源ユニット130が、光源132と開口部136を一体として回転する場合の光線方向を示す図である。開口部136が、図11において矢印で示した方向に回転すると、回転角度により光源132と開口部136は回転軸を中心として同心円上を移動する。このとき、角度によって光源を発光させれば、それぞれの角度に応じた方向に光線を放射する。例えば、光源ユニット130の回転により光線138-1、138-2、138-3、138-4という方向に放射する。開口部136以外の部分は、遮光体134により光が遮られているから、指向性を持った光線となる。このため、光線の方向に依存して光の強弱を変調する制御をすれば見る方向によって異なる光を放射することができる。
 図12(a)は、線光源素子140の具体例であり、複数の点光源を直線状に配列して点光源列142としている。図12(b)は、線光源ユニット144の具体例である。線光源素子140の同周面を円筒状の遮光体146で囲み、点光源列142に対向した位置に細長いスリット状の開口部148を設けている。以下、細長いスリット状の開口部は、単にスリットと言う。
 この線光源ユニット144を、線光源素子140とスリット148とを一体として回転し、回転角度によって異なる光を発光すれば、一次元の情報を一定角度ごとに提示することが可能である。この線光源ユニット144は、図8で説明した光線再現方式における1つの開口部に相当するが、回転角度により異なる画像を提示できるため、360度の全周方向に異なる画像が提示でき、光線再現方式のような走査角の制約がないため視差数を多くすることが可能となる。
 実際の例としては、LEDアレイで実現し、点光源128個を垂直方向64cmの幅に配置した線光源素子を使用した。遮光体の直径は100mmで、スリットの幅は1mmとした。スリットの同周面の直径は100mmであり、周長は約314mmとなるから、原理的には回転角度が約1度ごとに異なる画像を提示できる。
 図13(a)は、複数の線光源ユニット152-1~152-5を並べて、本発明の3次元画像提示装置150を構成する光源部の概略図である。線光源ユニット152-1~152-5は同期して回転し、例えば線光源ユニット152-1からは、回転角度により異なる方向に光線154を放射する。この線光源ユニット152-1~152-5の配置を、わかりやすく説明するために、従来のパララックスバリア法を図13(b)に示す。図13(b)では、バリア155に複数の開口部があり、それぞれの開口部からは、見る方向によって異なる画像が提示されるように画像(図示せず)が配置されている。光線再現方式では、画像に代わって、光源(図示せず)の走査により、異なる方向に光を放射している。例えば、開口部156-2からは、走査している光源(図示せず)により光線157を放射している。これら複数の開口部からの光を観測者は右目158と左目159により異なる画像を視認して、脳の知覚作用により3次元画像として認識することとなる。
 本発明による線光源ユニットとパララックスバリア法又は光線再現方式における開口部との位置関係は、図13(a)と図13(b)の比較から明らかな様に、線光源ユニットとパララックスバリア法での開口部とは1対1に対応していない。例えば、線光源ユニット152-1は、開口部156-2に対応して、隣接する線光源ユニット152-2は、開口部156-7に対応している。このため、開口部156-3~156-6は、間引きされていることになる。従って、ある瞬間では、線光源ユニット152-1~152-5に表示される画像情報のみを提示しているから、画像情報も間引きされて、全体の一部しか提示していない。
 しかしながら、図4で説明した様に、複数の線光源ユニットでの一次元画像を一定の速度で順次スクロール表示すると、瞬間的には間引きされた画像であっても、人間の知覚による補完作用が働き、全ての画像情報を提示しているかのように視認する。さらに、線光源ユニットの角度によって異なる画像を提示しているから、両眼には視差を持った異なる画像が視認される。この結果、観測者は脳の知覚により3次元の画像として認識することになる。これらの画像情報を制御して、あたかも3次元画像全体をスクロールによる移動画像として見せるように制御するのが画像制御部である。
 図14は、本発明による3次元画像提示装置150のブロック図である。基本的な構成は、複数の線光源ユニット160-1~160-5と、各線光源ユニットの回転を、同期しながら回転させるパルスモータやモータドライバ等を有するモータユニット164-1~164-5と、3次元画像制御部165とである。線光源ユニット160-1~160-5には、さらに、点光源列162-1~162-5を駆動するドライバ回路161-1~161-5があり、光の発光駆動を行っている。ドライバ回路161-1~161-5には、各点光源に対応して、光の点滅を指示する画像情報のラッチ部と、点光源列の一次元情報をラッチ部にシフトさせるシフトレジスタとが含まれ、回転角度によって異なる画像情報を提示している。回転角の同期は、ロータリーエンコーダに発光素子と受光素子を組み合わせた回転角同期信号検出部163-1により、同期信号を検出して行う。線光源ユニット160-2~160-5においても同様の構成となっている。また、光源の点滅は、変調により光強度を変えて発光されている。
 3次元画像制御部165は、3次元画像情報が格納されている3次画像情報記憶部166と、3次画像情報記憶部166から画像情報を読み出す画像情報読出部167とシフトレジスタ168-1~168-4及び、同期信号であるクロック部169とから成っている。画像情報は、1画素が、線光源ユニットにおける異なる画像の提示数分の連続する要素画像からなっており、3次元情報全体情報が記憶部166に格納されている。画像情報読出部167では、1つの線光源ユニットに提示する画像情報を読み出し、まず、線光源ユニット160-1に画像信号を送る。ドライバ回路161-2にはシフトレジスタとラッチ回路が設けられているので、複数の点光源それぞれに対応した画像情報がラッチして、ロータリーエンコーダの同期信号により同期を取って、回転角度に応じて画像情報を点光源で発光する。このとき、角度ごとに提示された一次元の画像が、視差を与える画像となる。
 線光源ユニットは、画像情報を間引きして提示するから、次の線光源ユニット160-2に対しては、間引きされる分だけ遅延させて画像情報を線光源ユニット160-2に送る。遅延は、シフトレジスタ168-1で行っている。同様にして、画像情報の信号を、シフトレジスタ168-2~168-4により遅らせて各線光源ユニット160-3~160-5に与え、線光源ユニットの回転により異なる方向からの画像を提示する。
 画像読出部167では、格納された画像情報をつぎつぎと読み出して線光源ユニット160-1~160-5に画像信号を送り、3次元画像の全体を送り出す。間引きされた全体の3次元画像の提示は、スクロールによる補完原理により、移動する3次元画像として、全体が認識される。
 3次元画像情報制御部は、汎用コンピュータ、例えばパーソナルコンピュータやデスクトップコンピュータに、信号処理用のプログラムをインストールして行うこともできる。プログラムはコンピュータ読み取り可能媒体であるCD(Compact Disk)等に格納してコンピュータのハードディスクにインストールする。また、3次元画像情報はコンピュータの内部記憶媒体としてのハードディスクや外部記憶媒体としてのCD,DVD(Digital Video Disk)やUSB(Universal Seril Bus)メモリ等へ格納してもよい。
 線光源ユニットでの回転数は、具体的には60rpmとした。これで毎秒60フレームの画像が提示可能であり、フレーム毎に動きに対応した画像とすれば、3次元の動画像の提示も可能である。
 図15は、観測者の見る距離と多眼領域との関係を説明するための図である。一般に左目172と右目174の間隔は70mm程度といわれており、線光源ユニット170でのスリット幅を1mmとした場合は、少なくとも1度ごとに左目172と右目174に異なる画像、即ち視差を持った画像を提示することが必要となり、見る距離Lは、L×tan1°=70mmの関係から、約4mとなる。従って、約4m程度の距離の内側で多眼となる範囲が存在し、この範囲で3次元画像が認識可能である。
(実施例2)
 実施例1では、線光源素子とスリットの両方を一体的に回転させる構成について具体的に示したが、回転するスリットは1個であり、360度の方向に光が放射されれば、光源は静止できる。
 図16は、360度の方向に光を放射するための検討図である。スリットが回転する同周面を角度αで等角度に分割すると考える。αが180度のときは2個の点光源列、αが120度のときは3個の線光源素子、αが90度のときは4個の線光源素子が必要となる。しかし、αが180度のときは、2つの線光源素子でよいが、現実的には線光源素子の部品に厚さがあり、中心軸をはさんだ部品の並行面には部品の厚さの2倍の範囲で光が放射できない範囲が存在する。このため、最小でも3個の線光源素子が必要である。
 図17は、線光源素子を3個とした場合の配置を示している。線光源素子182、184、186を120度の角度に配置している。これにより、360度の方向に光を放射できる。
 図18は、3個の線光源素子192を使用し、遮光体194にスリット196を設けた線光源ユニット190を示している。この複数の線光源素子を使用した光源ユニットを、マルチ線光源ユニットと呼ぶ。
 マルチ線光源ユニット190は、光源を静止できるところが特徴であり、光源が回転する場合に比べて、信号を回転する接触部から送る必要が無くノイズが発生しにくく、またスリットのみ回転させればよいから、回転機構も簡単となる利点がある。画像情報の制御は、固定された点光源列に信号を分配することを追加すれば、実施例1で説明した方法と同様である。
(実施例3)
 実施例2を応用した例として、マルチ線光源ユニットにおける各線光源素子の点光源列に対応してスリットを設ける方法についての実施例を説明する。
 図19は、マルチ線光源ユニットにおいて、光源部202の線光源素子を3個として、遮光体204に、それぞれの点光源列に対応したスリット202-1~202-3を設けた場合の線光源ユニットの構造である。この複数の点光源列に対応したスリットを設けた光源ユニット200を、マルチスリット線光源ユニットと呼ぶ。
 マルチスリット線光源ユニット200は、基本的な使用法は、スリットのみの回転であるが、点光源列とスリットを同時に回転させると、3倍の光線が放射されるから、1個の場合に比べて回転速度は1/3ですむ。この場合は、モータの消費電力が少なく、回転部における電気的接続部摩擦による消耗が少ないため長寿命化が可能となる。
 また、マルチスリット線光源ユニットの最も特徴的な使用方法は、線光源素子とスリットを同時に回転させ、回転数を1個の線光源素子の場合と等しくする方法である。この場合は、1個の線光源素子で3次元画像の提示が可能であることから、例えば2個目の線光源素子、3個目の線光源素子に異なる3次元画像を提示すれば、3個の3次元画像が合成される。
 さらに、3個の線光源素子を、それぞれ、光の3原色である赤(Red)、緑(Green),青(Blue)の点光源列を有する線光源素子とすれば、カラーの3次元画像が簡単に実現できる利点がある。
(実施例4)
 線光源素子を構成する部品は、その幅を任意に広くするには点光源列を広くしなければならないが、現実的に製造技術やコストの点で制約があり、点光源の数は有限となる。しかし、広い範囲の3次元画像の表示を求める要求は多く、この場合は、垂直方向に装置を重ねる必要がある。しかし重ね合わせの部分は画像が表示できず、画質が低下する。この解決手段としては切れ目の無い点光源列の重ね合わせである。
 図20は、有限数の点光源からなる点光源列を拡張するための重ね合わせの方法を示している。図20において、線光源素子210-1~210―4を、点光源列212-1~212-4が水平方向に重ね合わさらず、滑らかに連続して位置するように、各線光源素子210-1~210―4を水平方向にずらして配置する。線光源素子の現実の部品構成は、必ず上下に基板がはみ出しているから、一直線状には配置できないからである。このため、回転中心を基準に回転軸の周囲を囲むようにして線光源素子210-1~210-4を90度の角度で配置する。この配置角度は4個の点光源列が配置されさえすれば何度でもよい。一回転するときにいずれかの位置に存在すればよいからである。画像情報を提示するタイミングは、配置された位置に依存して制御されることになる。
 図21は、図20により配置された線光源素子210-1~210―4に対応する遮光体220の周面におけるスリット222-1~222-4の位置関係を示している。スリット222-1~222-4は、各点光源列212-1~212-4に対向した位置に設ける。そして、線光源素子210-1~210―4とスリット222-1~222-4を同時に回転させる。この方法により、垂直方向の表示幅が拡大し、大画面に対応した3次元画像の提示が可能となる。なお、水平方向の表示画面の拡大は、線光源ユニットを並列に追加配置していくだけで簡単に可能である。
 図22は、本発明による複数の線光源ユニットの配置を説明する図である。ここまでは複数の線光源ユニットの配置は、直線的な配置として説明してきたが、本発明による方法では線光源ユニットの配置による依存性は少なく、図22(a)に示すように線光源ユニット220-1~220-5を互い違いに配置させてもよい。また、図22(b)で示すように、線光源ユニット220-1~220-5を、観察者を囲む円周上に配置してもよい。本発明による線光源ユニットは、1ユニットで360度からの光放射が可能であり、任意の位置に配置可能であることが特徴の一つである。このような配置により、さらに効果的に立体画像が提示される。
 以上、本発明の実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができる。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、スリットを斜めに開口してもよい。さらには、360度必ずしも発光させる必要は無く、壁に面して設置する場合は、180度の光線放射でよい。この場合は、1個の線光源素子を静止させてスリットを回転させるだけでよい。
 本発明は、円筒状の線光源ユニットを空間に置いた配置としているため、風圧をあまり受けない状態で設置可能であり、特に屋外において利用することでその特徴が生かされる。たとえば、ビルとビルの間など、光源の無い空間にも広告等の情報を提示できる。屋外のフェンスや棚天井や床などの既存の一次元の柱等に設置して、空間部は人が通過できるといった使用も可能である。また、スキー場や遊園地での多人数の集まるところでの使用もできるなど、利用方法は幅広く考えられる。
10-1~10-5 線光源ユニット
20-1~20-5 光線放射方向
44 左目で見る画像
46 右目で見る画像
48 脳が認識する画像
50 左目用マトリクス画像
52 右目用マトリクス画像
60-1~60-5 マトリクスの列要素
70-1~70-5 マトリクスの列要素
80 右目用画像要素
81 左目用画像要素
92 開口部
100、102 1画素
104、108 1画素での分割された画像要素
112、114 開口部
124-1~124-3 点光源
125-1~125-3 走査された点光源からの光線方向
126-1~126-2 点光源
128-1,128-2 開口部
130 点光源ユニット
132 点光源
134 遮光体
136 開口部
140 点光源列ユニット
146 遮光体
148 スリット状開口部
150 3次元情報提示装置
152-1~152-5 線光源ユニット
160-1~160-5 線光源ユニット
161-1~161-5 ドライバ回路
162-1~162-5 点光源列
163-1 回転角同期信号検出部
164-1~164-5 モータユニット
165 3次元画像制御部
166 3次元画像情報記憶部
167 画像情報読出部
168-1~168-4 シフトレジスタ
190 マルチ線光源ユニット
200 マルチスリット線光源ユニット
210-1~210-4 線光源ユニット
212-1~212-4 点光源列
222-1~222-4 スリット

Claims (12)

  1.  回転しながら異なる方向に情報を提示する複数の線光源ユニットと、
     前記線光源ユニットに間引きされた3次元画像情報を送信し、前記線光源ユニットの回転角度に対応して視差を与える画像を提示し、複数の前記線光源ユニットに提示される画像をスクロールして全体画像を提示する制御を行う制御部と、
    を備えた3次元情報提示装置。
  2.  前記線光源ユニットは、
     回転中心軸と平行に配置された複数の点光源を直線状に配列して点光源列構成とした線光源素子と、
     前記線光源素子に対応して、前記線光源素子の前面に光を透過する線状の開口部と、
    を備えた請求項1記載の3次元情報提示装置。
  3.  前記線光源ユニットは、
     前記線光源素子と前記開口部とが一体となって回転する、
    請求項1又は請求項2に記載の3次元情報提示装置。
  4.  前記線光源ユニットは、
     複数の線光源素子を配置することにより全周方向に光を放射可能とし、
     複数の前記線光源素子を静止し、
     前記線光源素子の前面で前記開口部を回転させる、
    請求項1又は請求項2に記載の3次元情報提示装置。
  5.  前記線光源ユニットは、
     複数の前記線光源素子を配置することにより全周方向に光を放射可能とし、
     前記線光源素子ぞれぞれの前面に対応した前記開口部を備え、
     前記線光源素子と前記開口部を一体として回転させる、
    請求項1又は請求項2に記載の3次元情報提示装置。
  6.  前記線光源ユニットは、
     光の3原色である赤色の線光源素子と、緑色の線光源素子と、青色の線光源素子とからなる3個の線光源素子と、
     前記線光源素子ぞれぞれの前面に対応した前記開口部と、
    を備え、
     前記点線光源素子と前記開口部を一体として回転させる、
    請求項1又は請求項2に記載の3次元情報提示装置。
  7.  前記制御部は、
     両眼視差を与える画像を左右の目に表示するために、回転する前記線光源ユニットからの光線方向に対応して、異なる画像情報を提示するための信号を与え、前記線光源ユニットに提示させる画像情報の制御を行う請求項1から請求項6のいずれかに記載の3次元情報提示装置。
  8.  前記制御部は、
     前記線光源ユニットで3次元情報を提示するための一部が間引きされた画像情報であって、両眼視差を与える画像情報を提示し、前記間引きされた3次元情報を、見かけ上3次元情報全体として提示するために、複数の前記線光源ユニット間における光源の点滅を同期的にスクロールして提示する制御を行う、
    請求項7に記載の3次元情報提示装置。
  9.  複数の光源が、光源が回転する同心円がそれぞれ回転軸方向で重ならないように、同周面上に位置をずらして前面に開口部を設けて配置され、回転しながら異なる方向に情報を提示する複数の線光源ユニットと、
     前記線光源ユニットへ間引きされた3次元画像情報を送信し、
     前記線光源ユニットの方向に対応して視差を与える画像を提示し、
     複数の前記線光源ユニットに提示される画像をスクロールして全体画像を提示する制御を行う制御部と、
    を備えた3次元情報提示装置。
  10.  前記線光源ユニットは、
     点光源が連続するように角度を変えて配置した複数の前記線光源素子と、
     複数の前記線光源素子に対応して、前記点光源列の前面に光を透過する線状の開口部と、
    を備えた請求項9に記載の3次元情報提示装置。
  11.  前記線光源ユニットは、
     前記線光源素子と前記開口部とが一体となって回転する、
    請求項9に記載の3次元情報提示装置。
  12.  複数の前記線光源ユニットが任意の位置に変更可能である、
    請求項1又は請求項9のいずれかに記載の3次元情報提示装置。
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