JP4064407B2 - 3D display device - Google Patents
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Description
本発明は、3次元表示装置に係り、特に、簡単な構成で、観察者が左右・上下方向に移動しても継ぎ目のない3次元立体像が観察可能な3次元表示装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional display device, and more particularly to a three-dimensional display device that has a simple configuration and can observe a seamless three-dimensional stereoscopic image even when an observer moves in the horizontal and vertical directions.
3次元立体像を表示する装置として、例えば、図4に示す体積型方式が知られている
この体積型方式においては、図4に示すように、3次元物体を観察者100から見て奥行き方向に標本化した2次元像(奥行き標本化画像)(132a〜132e)を、例えば、観察者100から見て奥行き方向に配置された表示面(131a〜131e)にそれぞれ表示して3次元立体像を表示する。
図5は、従来の体積型方式の三次元表示装置の一例の概略構成を示す図である。
図5に示す可変焦点レンズ型三次元表示装置において、奥行き標本化像を時分割で2次元表示装置601に表示し、同期装置607および駆動装置608により、2次元表示装置601に表示される2次元像と同期させて、可変焦点レンズ602の焦点距離を変化させる。
すると、光学の原理から、可変焦点レンズ602の焦点距離に対応して、2次元表示装置601に表示された奥行き標本化像の結像位置が奥行き方向に変化する。
この変化を人の眼の残像時間以内に高速に行えば、残像効果により、観察者604から見て三次元像603が観察される。
なお、図5(a)は、2次元表示装置601を可変焦点レンズ602の焦点距離以内に配置し、虚像の三次元像603を表示する可変焦点レンズ型三次元表示装置を、また、図5(b)は、2次元表示装置601を可変焦点レンズ602の焦点距離より外に配置し、実像の三次元像603を表示する可変焦点レンズ型三次元表示装置を示している。
For example, the volume type method shown in FIG. 4 is known as an apparatus for displaying a three-dimensional stereoscopic image. In this volume type method, as shown in FIG. The two-dimensional images (depth sampled images) (132a to 132e) sampled in the same manner are displayed on, for example, the display surfaces (131a to 131e) arranged in the depth direction when viewed from the
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an example of a conventional volume type three-dimensional display device.
In the variable focus lens type three-dimensional display device shown in FIG. 5, the depth sampled image is displayed on the two-
Then, from the optical principle, the imaging position of the depth sampled image displayed on the two-
If this change is performed at high speed within the afterimage time of the human eye, the three-
5A shows a variable focus lens type three-dimensional display device in which the two-
前述した体積型方式では、面状(奥行き方向に厚さがほとんどない)の表示像(奥行き標本化画像)(132a〜132e)を、所定の間隔をおいて配置した表示面(131a〜131e)に積層して表示することが基本となっている。
そのため、観察者が、正面から左右・上下方向に移動すると継ぎ目が観察されるばかりか、表示面(131a〜131e)を構成するための複数のディスプレイ、あるいは、図5に示すように、時分割で表示面(131a〜131e)を構成するための可変焦点レンズ機構などが必要となるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、3次元表示装置において、簡単な構成で、観察者が左右・上下方向に移動しても継ぎ目のない3次元立体像が観察可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
In the volume type method described above, display surfaces (131a to 131e) in which planar (depth sampled images) display images (depth sampled images) (132a to 132e) are arranged at predetermined intervals. Basically, it is displayed in a stacked manner.
Therefore, when the observer moves from the front to the left, right, up and down, not only the seam is observed, but also a plurality of displays for configuring the display surfaces (131a to 131e), or time division as shown in FIG. Therefore, there is a problem that a variable focus lens mechanism for configuring the display surfaces (131a to 131e) is required.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional display device with a simple configuration, even if an observer moves in the horizontal and vertical directions. It is an object of the present invention to provide a technique that enables observation of a seamless three-dimensional stereoscopic image.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の目的を達成するための、本発明は、表示装置と、前記表示装置の観察者側に配置される偏光変換装置と、前記偏光変換装置の観察者側に配置されるn(n≧2)個(ただし、n=2の場合を除く)の偏光散乱体とを備える3次元表示装置であって、前記偏光変換装置は、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変し、前記n個の偏光散乱体は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が、前記複数の偏光散乱体毎にそれぞれ異なっていることを特徴とする。
Of the inventions disclosed in this application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
In order to achieve the above object, the present invention provides a display device, a polarization conversion device disposed on the viewer side of the display device, and n (n ≧ 2) disposed on the viewer side of the polarization conversion device. ) Polarization scatterers (except for the case of n = 2), wherein the polarization converter changes the polarization direction of incident light incident from the display device, The n polarized scatterers are characterized in that a polarization direction of incident light which is a maximum scatter source is different for each of the plurality of polarized scatterers .
また、本発明では、前記n個の偏光散乱体は、最大の散乱源となる前記入射光の偏光方向が、1番目の偏光散乱体とn番目の偏光散乱体との間で90°となるように、1番目の偏光散乱体からn番目の偏光散乱に向かって段階的に変化していることを特徴とする。
また、本発明では、前記n個の偏光散乱体は、配向方向が異なるホモジニアス型高分子分散型液晶である。
さらに、前記偏光変換装置は、各画素毎に、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変する。
Further, in the present invention, the n polarized scatterers have a polarization direction of the incident light, which is the largest scatter source, of 90 ° between the first polarized scatterer and the nth polarized scatterer. As described above, the first polarization scatterer changes in a stepwise manner toward the nth polarization scatter.
In the present invention, the n polarized scatterers are homogeneous polymer dispersed liquid crystals having different orientation directions.
Furthermore, the polarization conversion device varies the polarization direction of incident light incident from the display device for each pixel.
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、3次元表示装置において、簡単な構成で、観察者が左右・上下方向に移動しても継ぎ目のない3次元立体像が観察することが可能となる。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
According to the present invention, in a three-dimensional display device, it is possible to observe a seamless three-dimensional stereoscopic image with a simple configuration even when the observer moves in the horizontal and vertical directions.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施例の3次元表示装置の概略構成を示す断面図である。
同図において、10は表示装置、11は偏光変換装置、12は偏光散乱体である。
表示装置10は、例えば、CRT、液晶ディスプレイ、LEDディスプレイ、プラズマディスプレイ、ELディスプレイ、FEDディスプレイ、DMD、プロジェクション方式ディスプレイ、オシロスコープのような線描画型ディスプレイなどが使用可能である。
また、偏光変換装置11は、各画素毎に、表示装置10から入射される入射光の偏光方向を可変することが可能であり、この偏光変換装置11としては、ツイストネマティック型液晶パネル、ホモジニアス型液晶パネルなどの液晶パネルが使用可能である。
偏光散乱体12は、光の入射面20と、光の出射面21との間に所定の厚みを有し、偏光散乱体12は、入射光の偏光方向に応じて、入射面20から最大の散乱源となる位置までの距離が異なっている。
なお、図1では、偏光散乱体12は、入射光の偏光方向が、0°から90°まで連続的に変化したときに、当該入射光により最大の散乱源となる位置(図1では、散乱源の偏光方向と記す)が、入射面20から出射面21に向かって連続的に変化する。ここで、偏光散乱体12は、ツイストネマティック型高分子分散型液晶で構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a three-dimensional display device according to an embodiment of the present invention.
In the figure, 10 is a display device, 11 is a polarization conversion device, and 12 is a polarization scatterer.
As the
Further, the
The
In FIG. 1, the
図2は、本発明の実施例の3次元表示装置の動作を説明するための断面図である。
図2に示すように、本実施例では、偏光変換装置11から出射される光30は、平行光であり、偏光散乱体12がない場合は、図2の点線32に示すように直進し、観察者100の眼に入らない。
したがって、表示装置10に表示される画像の中で、偏光変換装置11から出射される光30の部分は、観察者100は観察できない。
しかしながら、本実施例では、図2の31に示すように、偏光散乱体12が、偏光変換装置11から出射される光30を散乱する。したがって、観察者100は、表示装置10に表示される画像の中で、偏光変換装置11から出射される光30の部分を観察することができる。
そして、本実施例では、偏光散乱体12を構成するツイストネマティック型高分子分散型液晶は、入射光の偏光方向が、0°から90°まで連続的に変化したときに、当該入射光により最大の散乱源となる位置が、入射面20から出射面21に向かって連続的に変化する。
したがって、図1に示す3次元表示装置において、偏光変換装置11を制御し、偏光散乱体12の最大の散乱源となる位置が、図2の35に示すような位置になるように、入射光(偏光変換装置11から出射される光30)の偏光方向を制御した場合、観察者100には、例えば、リンゴなどの丸みを持った3次元立体像が観察される。
この3次元立体像は、観察者100が、左右・上下方向に移動しても観察可能である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the operation of the three-dimensional display device according to the embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the
Therefore, the
However, in this embodiment, as shown by 31 in FIG. 2, the polarization scatterer 12 scatters the
In the present embodiment, the twisted nematic polymer dispersed liquid crystal constituting the
Therefore, in the three-dimensional display device shown in FIG. 1, the incident light is controlled so that the
This three-dimensional stereoscopic image can be observed even when the
図3は、本発明の実施例の3次元表示装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
同図において、10は表示装置、11は偏光変換装置、12a〜12eは偏光散乱体である。
図3に示す3次元表示装置は、図1に示す単体の偏光散乱体12に代えて、1番目から5番目までの複数の偏光散乱体(12a〜12e)を使用する点で、図1に示す3次元表示装置と相違する。ここで、1番目から5番目までの複数の偏光散乱体(12a〜12e)は、配向方向が異なるホモジニアス型高分子分散型液晶で構成される。
図3に示すように、1番目の偏光散乱体(12a)は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向(図3では、散乱源の偏光方向と記す)が90°、2番目の偏光散乱体(12b)は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が67.5°、3番目の偏光散乱体(12c)は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が45°、4番目の偏光散乱体(12d)は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が22.5°、5番目の偏光散乱体(12e)は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が0°とされる。
FIG. 3 is a sectional view showing a schematic configuration of a modified example of the three-dimensional display device according to the embodiment of the present invention.
In the figure, 10 is a display device, 11 is a polarization conversion device, and 12a to 12e are polarization scatterers.
The three-dimensional display device shown in FIG. 3 uses the first to fifth polarization scatterers (12a to 12e) in place of the
As shown in FIG. 3, the first polarized scatterer (12a) has a polarization direction of incident light (referred to as the polarization direction of the scattering source in FIG. 3) of 90 °, which is the largest scattering source, and the second polarized light. The scatterer (12b) has a polarization direction of incident light as a maximum scattering source of 67.5 °, and the third polarization scatterer (12c) has a polarization direction of incident light as a maximum scattering source of 45 °, The fourth polarized scatterer (12d) has a polarization direction of incident light that is the largest scattering source of 22.5 °, and the fifth polarized scatterer (12e) has a polarization direction of incident light that is the largest scattering source. Is 0 °.
したがって、図3に示す3次元表示装置でも、偏光変換装置11を制御し、1番目から5番目までの複数の偏光散乱体(12a〜12e)により、最大の散乱源となる位置が、図2の35に示すような位置になるように、入射光の偏光方向を制御した場合、観察者100には、例えば、リンゴなどの丸みを持った3次元立体像が観察される。
この3次元立体像は、観察者100が、左右・上下方向に移動しても観察可能である。
なお、図3に示す3次元表示装置では、1番目から5番目までの複数の偏光散乱体(12a〜12e)を使用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、複数の偏光散乱体の数は、2以上であればよい。
以上説明したように、本実施例の3次元表示装置によれば、従来の体積型方式のように、表示面(131a〜131e)を構成するための複数のディスプレイ、あるいは、時分割で表示面(131a〜131e)を構成するための可変焦点レンズ機構などを使用することなく、簡単な構成で3次元立体像を観察することが可能となる。
その上、本実施例の3次元表示装置では、観察者100が、正面から左右・上下方向に移動しても、継ぎ目のない3次元像を観察することが可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
Therefore, also in the three-dimensional display device shown in FIG. 3, the
This three-dimensional stereoscopic image can be observed even when the
In the three-dimensional display device shown in FIG. 3, the case where the first to fifth polarization scatterers (12a to 12e) are used has been described. However, the present invention is not limited to this. The number of the plurality of polarized scatterers may be two or more.
As described above, according to the three-dimensional display device of the present embodiment, a plurality of displays for configuring the display surfaces (131a to 131e) or time-division display surfaces as in the conventional volume type system. It is possible to observe a three-dimensional stereoscopic image with a simple configuration without using a variable focus lens mechanism for configuring (131a to 131e).
In addition, in the three-dimensional display device according to the present embodiment, it is possible to observe a seamless three-dimensional image even when the
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.
10 表示装置
11 偏光変換装置
12,12a〜12e 偏光散乱体
20 入射面
21 出射面
100 観察者
131a〜131e 表示面
132a〜132e,606 2次元像(奥行き標本化画像)
601 2次元表示装置
602 可変焦点装置
603 立体像
604 観察者の両眼球
607 同期装置
608 駆動装置
DESCRIPTION OF
601 Two-
Claims (4)
前記表示装置の観察者側に配置される偏光変換装置と、A polarization conversion device disposed on the viewer side of the display device;
前記偏光変換装置の観察者側に配置されるn(n≧2)個(ただし、n=2の場合を除く)の偏光散乱体とを備える3次元表示装置であって、A three-dimensional display device comprising n (n ≧ 2) (except in the case of n = 2) polarization scatterers arranged on the viewer side of the polarization conversion device,
前記偏光変換装置は、前記表示装置から入射される入射光の偏光方向を可変し、The polarization conversion device varies a polarization direction of incident light incident from the display device,
前記n個の偏光散乱体は、最大の散乱源となる入射光の偏光方向が、前記複数の偏光散乱体毎にそれぞれ異なっていることを特徴とする3次元表示装置。3. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein the n polarized scatterers have different polarization directions of incident light which is a maximum scatter source for each of the plurality of polarized scatterers.
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