JP7580177B2 - 3D image display device - Google Patents
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Description
本発明は、要素画像で構成された要素画像群とインテグラル方式のパターン映像とを重畳して3次元映像として表示する3次元映像表示装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional image display device that displays a three-dimensional image by superimposing a group of elemental images made up of elemental images on an integral pattern image.
従来、3Dメガネを用いた二眼方式を筆頭として、多種多様な3次元映像表示方式が知られている。なかでも、光線再生により3次元映像を再生するライトフィールドディスプレイの1つとして、インテグラル方式が提案されている(例えば、非特許文献1)。 A wide variety of 3D image display methods are known, including the twin-eye method using 3D glasses. Among them, the integral method has been proposed as a type of light field display that reproduces 3D images by light reproduction (for example, Non-Patent Document 1).
このインテグラル方式は、表示デバイスの前面に多数の微小なレンズで構成されたレンズアレイを配置することで、水平・垂直に視差を有する自然な3次元映像を再生できる。このインテグラル方式の課題として、3次元映像の最大画素数がレンズアレイのレンズ数と同一になるため、多画素で高画素密度な3次元映像の再生が難しいことが知られている。 This integral method places a lens array made up of many tiny lenses in front of the display device, allowing it to reproduce natural 3D images with horizontal and vertical parallax. One issue with this integral method is that it is known to be difficult to reproduce high-pixel, high-density 3D images, since the maximum number of pixels in the 3D image is the same as the number of lenses in the lens array.
一般的に、3次元映像の最大画素数は、表示デバイスの画素数の数百分の一程度になってしまう。この課題を解決するために、複数台の表示装置をタイリング(配列)する従来技術が提案されている(例えば、特許文献1)。この従来技術によれば、表示装置の台数に比例して3次元映像の画素数及び表示サイズが向上する。また、複数台の表示装置による3次元映像を光学合成する従来技術も提案されている(例えば、非特許文献2)。この従来技術によれば、表示装置の台数に比例して、3次元映像の画素数及び画素密度が向上する。 Generally, the maximum number of pixels in a 3D image is about one hundredth of the number of pixels in the display device. To solve this problem, a conventional technique has been proposed in which multiple display devices are tiled (arranged) (for example, Patent Document 1). With this conventional technique, the number of pixels and display size of a 3D image increase in proportion to the number of display devices. A conventional technique has also been proposed in which 3D images are optically synthesized from multiple display devices (for example, Non-Patent Document 2). With this conventional technique, the number of pixels and pixel density of a 3D image increase in proportion to the number of display devices.
しかし、前記した従来技術では、表示デバイスの台数に比例して、構成が大規模化・複雑化するという課題がある。例えば、前記した従来技術では、2~4台程度の表示デバイスを使用して画素数及び画素密度を2~4倍程度向上させることを想定しており、それ以上の台数に表示デバイスを増やすのは実用的でない。 However, the above-mentioned conventional technology has the problem that the configuration becomes larger and more complex in proportion to the number of display devices. For example, the above-mentioned conventional technology assumes that the number of pixels and pixel density will be improved by about 2 to 4 times by using about 2 to 4 display devices, and it is not practical to increase the number of display devices beyond that.
そこで、本発明は、簡易な構成で画素数が向上する3次元映像表示装置を提供することを課題とする。 Therefore, the objective of the present invention is to provide a 3D image display device that has a simple configuration and increases the number of pixels.
前記課題を解決するため、本発明に係る3次元映像表示装置は、要素画像で構成された要素画像群とインテグラル方式のパターン映像とを重畳して3次元映像として表示する3次元映像表示装置であって、記憶手段と、要素画像群表示手段と、パターン映像表示手段と、重畳手段と、を備える構成とした。 To solve the above problems, the three-dimensional image display device according to the present invention is a three-dimensional image display device that displays a three-dimensional image by superimposing an elemental image group made up of elemental images and an integral type pattern image, and is configured to include a storage means, an elemental image group display means, a pattern image display means, and a superimposing means.
かかる構成によれば、記憶手段は、要素画像群及びパターン映像を重畳したときの光線群の輝度と所望の3次元映像を表示したときの光線群の輝度との誤差が最小となる要素画像群及びパターン映像を予め記憶する。また、要素画像群表示手段は、記憶手段に記憶されている要素画像群を表示する。そして、パターン映像表示手段は、記憶手段に記憶されているパターン映像を表示する。さらに、重畳手段は、要素画像群表示手段が表示した要素画像群及びパターン映像表示手段が表示したパターン映像を重畳する。 According to this configuration, the storage means pre-stores an element image group and a pattern image that minimizes the error between the luminance of the light ray group when the element image group and the pattern image are superimposed and the luminance of the light ray group when a desired three-dimensional image is displayed. Furthermore, the element image group display means displays the element image group stored in the storage means. Then, the pattern image display means displays the pattern image stored in the storage means. Furthermore, the superimposition means superimposes the element image group displayed by the element image group display means and the pattern image displayed by the pattern image display means.
このように、3次元映像表示装置は、要素画像群及びパターン映像を重畳することで、3次元映像の画素数がパターン映像表示手段と同程度まで向上する。さらに、3次元映像表示装置は、表示手段をタイリングする必要がないので、簡易な構成を実現できる。 In this way, the 3D image display device superimposes the element image group and the pattern image, thereby increasing the number of pixels of the 3D image to the same level as the pattern image display means. Furthermore, since the 3D image display device does not need to tile the display means, a simple configuration can be realized.
また、前記課題を解決するため、本発明に係る3次元映像表示装置は、要素画像で構成された要素画像群とインテグラル方式のパターン映像とを重畳して3次元映像として表示する3次元映像表示装置であって、記憶手段と、表示手段と、第1レンズアレイと、第2レンズアレイと、映像切替手段と、レンズアレイ制御手段とを備える構成とした。 In addition, in order to solve the above-mentioned problems, the three-dimensional image display device of the present invention is a three-dimensional image display device that displays a three-dimensional image by superimposing a group of elemental images made up of elemental images and an integral type pattern image, and is configured to include a memory means, a display means, a first lens array, a second lens array , an image switching means, and a lens array control means .
かかる構成によれば、記憶手段は、要素画像群及びパターン映像を重畳したときの光線群の輝度と所望の3次元映像を表示したときの光線群の輝度との誤差が最小となる要素画像群及びパターン映像を予め記憶する。また、表示手段は、記憶手段に記憶されている要素画像群又はパターン映像を時分割で表示する。そして、第1レンズアレイは、二次元状に配列された第1要素レンズで構成され、第1要素レンズが凸レンズとして機能するレンズ状態と第1要素レンズが入射光を屈折させることなく透過させる透過状態とを切り替え可能である。さらに、第2レンズアレイは、第1レンズアレイより小さいレンズピッチで二次元状に配列された第2要素レンズで構成され、第2要素レンズが凸レンズとして機能するレンズ状態と第2要素レンズが入射光を屈折させることなく透過させる透過状態とを切り替え可能である。映像切替手段は、要素画像群又はパターン映像を切り替えて表示手段に表示させる。レンズアレイ制御手段は、表示手段が要素画像群を表示するときに第1レンズアレイをレンズ状態、かつ、第2レンズアレイを透過状態とし、表示手段がパターン映像を表示するときに第1レンズアレイを透過状態、かつ、第2レンズアレイをレンズ状態とする。 According to this configuration, the storage means prestores an element image group and a pattern image that minimizes the error between the luminance of the light beam group when the element image group and the pattern image are superimposed and the luminance of the light beam group when a desired three-dimensional image is displayed. The display means displays the element image group or the pattern image stored in the storage means in a time-division manner. The first lens array is composed of first element lenses arranged two-dimensionally, and is switchable between a lens state in which the first element lenses function as convex lenses and a transmission state in which the first element lenses transmit incident light without refracting it . The second lens array is composed of second element lenses arranged two-dimensionally with a lens pitch smaller than that of the first lens array, and is switchable between a lens state in which the second element lenses function as convex lenses and a transmission state in which the second element lenses transmit incident light without refracting it . The image switching means switches the element image group or the pattern image to be displayed on the display means. The lens array control means sets the first lens array in a lens state and the second lens array in a transparent state when the display means displays the elemental image group, and sets the first lens array in a transparent state and the second lens array in a lens state when the display means displays the pattern image.
このように、3次元映像表示装置は、要素画像群及びパターン映像を時分割表示することで、3次元映像の画素数が第2レンズアレイと同程度まで向上する。さらに、3次元映像表示装置は、表示手段をタイリングする必要がないので、簡易な構成を実現できる。 In this way, the 3D image display device displays the element image group and the pattern image in a time-division manner, thereby increasing the number of pixels of the 3D image to the same level as that of the second lens array. Furthermore, since the 3D image display device does not require tiling of the display means, a simple configuration can be realized.
本発明によれば、簡易な構成で画素数が向上する3次元映像表示装置を提供することができる。 The present invention provides a three-dimensional image display device with a simple configuration and improved pixel count.
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。但し、以下に説明する各実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。また、同一の手段には同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。 Each embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, each embodiment described below is intended to embody the technical concept of the present invention, and unless otherwise specified, the present invention is not limited to the following. In addition, the same symbols are used for the same means, and descriptions thereof may be omitted.
(第1実施形態)
[画素数及び画素密度向上の原理]
図1及び図2を参照し、3次元映像表示装置1(図4)の前提として、画素数及び画素密度が向上する原理について説明する。なお、簡易にするために、水平方向(x軸方向)のみを説明するが、垂直方向(y軸方向)も同様である。
First Embodiment
[Principles of increasing pixel count and pixel density]
1 and 2, the principle of improving the number of pixels and pixel density will be described as the premise of the three-dimensional image display device 1 (FIG. 4). For simplicity, only the horizontal direction (x-axis direction) will be described, but the same applies to the vertical direction (y-axis direction).
最初にインテグラル方式の要素画像群の光線について説明する。図1では、説明を簡易にするために、第1レンズアレイ92を構成する1個の要素レンズを通過する光線群を図示した。図1(a)に示すように、インテグラル方式の立体表示装置90では、要素画像群を表示する第1表示デバイス91の前面に、第1レンズアレイ92をその焦点距離f1だけ離間して配置する。このとき、第1表示デバイス91に表示した要素画像群の画素Aからの光線は、対面する第1レンズアレイ92で屈折して平行光として再生される。ここで、角度θ1は、画素Aからレンズ中心C1までの線分と第1表示デバイス91の表示面とが成す角度である。この角度θ1は、再生される平行光線の進行角度と等しくなる。再生される平行光線の輝度値をI1(A)とする。輝度値I1(A)は、要素画像群の画素Aの輝度値に依存する。
First, the light beams of the integral type elemental image group will be described. In FIG. 1, in order to simplify the description, the light beams passing through one elemental lens constituting the
続いて、パターン映像の光線について説明する。図1(b)に示すように、パターン映像を表示する際、パターン映像を表示する第2表示デバイス93の前面に、第2レンズアレイ94をその焦点距離f2だけ離間して配置する。ここで、第2レンズアレイ94のレンズピッチは、第1レンズアレイ92より小さく、例えば、第1レンズアレイ92のレンズピッチに対して1/4とした(レンズ密度が一方向において4倍)。このとき、第2表示デバイス93に表示したパターン映像の画素Bからの光線は、対面する第2レンズアレイ94で屈折して平行光として再生される。ここで、角度θ2は、画素Bからレンズ中心C2までの線分と第2表示デバイス93の表示面とが成す角度である。この角度θ2は、再生される平行光線の進行角度と等しくなる。再生される平行光線の輝度値をI2(B)とする。輝度値I2(B)は、パターン映像の画素Bの輝度値に依存する。
Next, the light beam of the pattern image will be described. As shown in FIG. 1B, when the pattern image is displayed, a
なお、インテグラル方式のパターン映像は、一般的なインテグラル方式の要素画像群と同様の構造を有する。つまり、パターン映像は、第2レンズアレイ94の各要素レンズに対応する要素画像が2次元状に配列されたものである。但し、パターン映像は、インテグラル方式の要素画像群と異なり、後記する誤差を最適化するための画像であるため、単体で表示しても立体像を形成できない場合がある。
The integral type pattern image has the same structure as a general integral type element image group. In other words, the pattern image is a two-dimensional array of element images corresponding to each element lens of the
以上の定義を踏まえて、図1(a)及び(b)の再生光線を光学合成又は時分割で重畳したときの光線を図1(c)に示す。図1(a)の第1レンズアレイ92と図1(b)の第2レンズアレイ94との距離をdとしている。ここで、第2表示デバイス93の画素Bから角度θで進行する光線の輝度値L(B,θ)について考える。ただし、関数L(B,θ)は、2つの変数を引数に持ち、輝度値を返すスカラー関数である。θ=θ1=θ2の場合、この光線の進行角度は、図1(a)の平行光線と同一であるため、重畳された光線の輝度値L(B,θ)は、I1(A)+I2(B)と表せる。
Based on the above definitions, the light beams obtained when the reconstructed light beams in Fig. 1(a) and (b) are superimposed by optical synthesis or time division are shown in Fig. 1(c). The distance between the
以上では、1本の光線について述べたが、同様の原理に基づいて、インテグラル方式の要素画像群とパターン映像とを重畳したときの光線群の輝度値L(x,θ)を全ての位置xと角度θで求めればよい。そして、この全光線の輝度値L(x,θ)と、実際に再生したい3次元映像の光線群の輝度値Lt(x,θ)との誤差が最小となるように、要素画像群とパターン映像との輝度値を最適化することで、所望の3次元映像を再生できる。ただし、関数Lt(x,θ)は、2つの変数を引数に持ち、輝度値を返すスカラー関数である。 Although one light ray has been described above, based on the same principle, the luminance value L(x, θ) of the light ray group when the integral type element image group and the pattern image are superimposed can be obtained at all positions x and angles θ. The desired 3D image can be reproduced by optimizing the luminance values of the element image group and the pattern image so that the error between the luminance value L (x, θ) of all the light rays and the luminance value Lt(x, θ) of the light ray group of the 3D image to be actually reproduced is minimized. However, the function Lt (x, θ) is a scalar function that has two variables as arguments and returns a luminance value.
なお、実際に再生したい3次元映像の光線群の輝度値Lt(x,θ)としては、多視点映像の光線群の輝度値を用いることができる。また、3DCGにおいては、レイトレーシングにより1光線毎に輝度値を求めてもよい。 Note that the luminance value Lt (x, θ) of the ray group of the 3D image to be actually reproduced can be the luminance value of the ray group of the multi-viewpoint image. In addition, in 3DCG, the luminance value may be obtained for each ray by ray tracing.
以下、要素画像群とパターン映像との輝度値の算出方法を説明する。図2に示すように、パターン映像用の第2表示デバイス93の表示面はx軸上にあり、要素画像群用の第1レンズアレイ92は、第2レンズアレイ94から距離dだけ離間している。第1レンズアレイ92は、第1レンズアレイ92の焦点距離f1だけ第1表示デバイス91から離間している。第2レンズアレイ94は、第2レンズアレイ94の焦点距離f2だけ第2表示デバイス93から離間している。また、第2表示デバイス93及び第2レンズアレイ94は、第1表示デバイス91及び第1レンズアレイ92の前段に位置している。第1表示デバイス91、第1レンズアレイ92、第2表示デバイス93及び第2レンズアレイ94の左端は、奥行き方向のz軸に接しているものとする。また、第1レンズアレイ92及び第2レンズアレイ94それぞれのレンズピッチをp1,p2とし、z軸方向の位置をそれぞれz1,z2とする。
A method for calculating the luminance values of the elemental image group and the pattern image will be described below. As shown in FIG. 2, the display surface of the
ここで、パターン映像を表示する第2表示デバイス93の位置xから角度θで進行する光線と、要素画像群の光線とが重畳されたときの輝度値L(x,θ)は、以下の式(1)で表される。
Here, the luminance value L(x, θ) when the light ray traveling at an angle θ from the position x of the
ただし、下かぎカッコ(床大カッコ)は、カッコ内の実数を超えない最大の整数を表す。そして、全光線の輝度値L(x,θ)と、再生したい3次元映像の光線群の輝度値Lt(x,θ)との誤差が最小となるように、以下の式(2)のように最小化問題を解くことで、輝度値を求めることができる。なお、minは、最小値を返す関数であり、Rは位置x及び角度θが取り得る値の全範囲である。 Here, the lower brackets (square brackets) represent the largest integer that does not exceed the real number in the brackets. The brightness value can be found by solving a minimization problem as shown in the following formula (2) so that the error between the brightness value L (x, θ) of all light rays and the brightness value Lt(x, θ) of the light ray group of the 3D image to be reproduced is minimized. Note that min is a function that returns the minimum value, and R is the entire range of values that the position x and angle θ can take.
最小化問題を解く前提として、インテグラル方式の要素画像群の輝度値を通常の3次元映像が表示されるように固定すればよい。つまり、所望の3次元映像が再生されるように、要素画像群の輝度値を変更せずに、パターン映像の輝度値のみを最適化すればよい。具体的には、式(2)に基づいて、最小二乗法などの最適化アルゴリズムによりパターン映像の輝度値のみを算出する。 The premise for solving the minimization problem is to fix the luminance values of the integral type elemental image group so that a normal 3D image is displayed. In other words, to reproduce the desired 3D image, only the luminance values of the pattern image are optimized without changing the luminance values of the elemental image group. Specifically, based on equation (2), only the luminance values of the pattern image are calculated using an optimization algorithm such as the least squares method.
なお、最小化問題を解く際には、位置x及び角度θを有限個でサンプリングする必要がある。例えば、位置xについては、第2表示デバイス93の画素位置でサンプリングする。位置xの範囲は、第2表示デバイス93の表示領域と同一にする。また、例えば、角度θは、第1表示デバイス91の各画素位置から第1レンズアレイ92のレンズ中心C1に向けて引いた線分の進行角度でサンプリングする。角度θの範囲は、第1表示デバイス91及び第2表示デバイス93の視野角以下にする。この角度θの範囲は、3次元映像の視域角と同一になる。
In addition, when solving the minimization problem, it is necessary to sample the position x and the angle θ a finite number of times. For example, the position x is sampled at the pixel position of the
ここで、位置x及び角度θのサンプリング数をそれぞれM、Kとする。この場合、全光線の輝度値L(x,θ)と、再生したい3次元映像の光線群の輝度値Lt(x,θ)は、それぞれM×K個の要素を有する列ベクトルとして表現できる。これら二つの列ベクトルの差のL2ノルムの二乗値を算出し、最小二乗法などの最適化アルゴリズムを適用すればよい。 Here, the number of samples for the position x and the angle θ are M and K, respectively. In this case, the luminance value L(x, θ) of all light rays and the luminance value Lt (x, θ) of the light ray group of the 3D image to be reproduced can each be expressed as a column vector having M×K elements. The squared value of the L2 norm of the difference between these two column vectors can be calculated, and an optimization algorithm such as the least squares method can be applied.
角度θの範囲は、例えば、要素画像群用の第1表示デバイス91のある画素からの光線群が、第1レンズアレイ92の各要素レンズのうち画素に正対する1個の要素レンズのみに入射して、隣接する要素レンズには入射しないという条件に基づいて、設定することができる。このとき、角度θの範囲は、以下の式(3)で表される。但し、R=f1/p1=f2/p2である。また、角度θは、位置xを図2のxz座標系の原点に平行移動したときの極座標系における偏角である。
The range of the angle θ can be set, for example, based on the condition that a group of light rays from a pixel of the
ここで、インテグラル方式では、要素画像群により表示する3次元映像の画素サイズは、レンズアレイを構成する要素レンズのサイズと同一になる。つまり、視聴者からは、要素レンズを単色で塗りつぶしたように見える。例えば、第1レンズアレイ92のレンズサイズを1.0mm×1.0mm、第1表示デバイス91の画素サイズを50μm、第2レンズアレイ94のレンズサイズを0.25mm×0.25mmとする。この場合、3次元映像の画素サイズは、第1表示デバイス91の画素サイズに依存せず、1.0mm×1.0mmになる。この要素画像群の画素に対して、第2表示デバイス93が表示したパターン映像を重畳すると、3次元映像の1画素の中に0.25mm単位で輝度の明暗が生じる状態となる。この明暗が生じる最小領域を重畳後の3次元映像の画素サイズと考えると、その3次元映像の画素サイズは、0.25mm×0.25mmとみなすことができる。このような考え方により、インテグラル方式の3次元映像の画素数及び画素密度が、第2レンズアレイ94のレンズ数及びレンズ密度と同程度まで向上する。
なお、第2レンズアレイ94のレンズピッチp2が小さくなるほど、3次元映像の画素数と画素密度が向上する一方、その画素数と画素密度が向上する奥行き範囲が狭くなる。
Here, in the integral method, the pixel size of the three-dimensional image displayed by the element image group is the same as the size of the element lens constituting the lens array. In other words, the element lens appears to be filled with a single color from the viewer's perspective. For example, the lens size of the
It should be noted that as the lens pitch p2 of the
[要素画像群及びパターン映像の輝度値の算出手順]
図3を参照し、要素画像群とパターン映像との輝度値を算出する手順を説明する。
図3に示すように、ステップS1において、輝度値の算出に必要な各種パラメータを設定する。例えば、このパラメータには、第1レンズアレイ92と第2レンズアレイ94との距離d、第1レンズアレイ92及び第2レンズアレイ94の焦点距離f1,f2、レンズピッチp1,p2、z軸方向の位置z1,z2、第1表示デバイス91及び第2表示デバイス93の画素数及び画素ピッチ、光線群が入射する要素レンズの個数Nが含まれる。
[Calculation procedure for luminance values of elemental image group and pattern image]
The procedure for calculating the luminance values of the element image group and the pattern image will be described with reference to FIG.
3, various parameters necessary for calculating the luminance value are set in step S1. For example, these parameters include the distance d between the
ステップS2において、実際に再生したい3次元映像の光線群の輝度値Lt(x,θ)を設定する。
ステップS3において、式(2)に基づいて、最小化問題により要素画像群とパターン映像との画素の輝度値を算出する。ここでは、要素画像群の輝度値を変更せずに、パターン映像の輝度値のみを算出してもよい。
In step S2, the luminance value L t (x, θ) of the group of light rays of the three-dimensional image that is actually to be reproduced is set.
In step S3, the luminance values of the pixels of the element image group and the pattern image are calculated by a minimization problem based on equation (2). Here, it is possible to calculate only the luminance value of the pattern image without changing the luminance value of the element image group.
[3次元映像表示装置の構成]
図4を参照し、第1実施形態に係る3次元映像表示装置1の構成について説明する。
3次元映像表示装置1は、要素画像で構成された要素画像群とインテグラル方式のパターン映像とを重畳して3次元映像として表示するものである。図4に示すように、3次元映像表示装置1は、記憶手段10と、要素画像群表示手段11と、パターン映像表示手段14と、重畳手段17とを備える。
[Configuration of 3D image display device]
The configuration of the three-dimensional
The three-dimensional
記憶手段10は、要素画像群及びパターン映像を予め記憶するメモリ、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記憶装置である。この要素画像群及びパターン映像は、要素画像群及びパターン映像を重畳したときの光線群の輝度と再生したい3次元映像を表示したときの光線群の輝度との誤差が最小となるように、前記した原理で予め生成したものである。 The storage means 10 is a storage device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive) that stores the elemental image group and the pattern image in advance. The elemental image group and the pattern image are generated in advance according to the above-mentioned principle so as to minimize the error between the brightness of the light ray group when the elemental image group and the pattern image are superimposed and the brightness of the light ray group when the 3D image to be reproduced is displayed.
要素画像群表示手段11は、記憶手段10に記憶されている要素画像群を表示するものであり、第1表示デバイス12と、第1レンズアレイ13とを備える。
第1表示デバイス12は、要素画像群を表示する一般的な表示デバイスである。例えば、第1表示デバイス12として、液晶ディスプレイ、有機EL(Organic Electro Luminescence)ディスプレイなどの直視型表示デバイスを使用できる。
第1レンズアレイ13は、要素画像に対応した要素レンズ13aが2次元状に配列されたものである。例えば、第1レンズアレイ13として、凸レンズが縦横に配列された、インテグラル方式で一般的なものを使用できる。
The elemental image group display means 11 displays the elemental image group stored in the storage means 10 , and includes a
The
The
パターン映像表示手段14は、記憶手段10に記憶されているパターン映像を表示するものであり、第2表示デバイス15と、第2レンズアレイ16とを備える。
第2表示デバイス15は、パターン映像を表示する一般的な表示デバイスである。例えば、第2表示デバイス15として、第1表示デバイス12と同様の直視型表示デバイスを使用できる。
第2レンズアレイ16は、第1レンズアレイ13よりレンズピッチが小さいレンズアレイである。例えば、第2レンズアレイ16として、第1レンズアレイ13と同様、パターン映像に対応した要素レンズ16aが2次元状に配列されたものである。
The pattern image display means 14 displays the pattern image stored in the storage means 10 , and includes a
The
The
重畳手段17は、要素画像群表示手段11が表示した要素画像群、及び、パターン映像表示手段14が表示したパターン映像を重畳するものである。例えば、重畳手段17は、要素画像群及びパターン映像を光学合成するビームスプリッタである。このビームスプリッタとしては、ハーフミラーを使用できる。 The superimposing means 17 superimposes the element image group displayed by the element image group display means 11 and the pattern image displayed by the pattern image display means 14. For example, the superimposing means 17 is a beam splitter that optically combines the element image group and the pattern image. A half mirror can be used as this beam splitter.
ここで、レンズアレイ13と重畳手段17との距離をDとする。また、パターン映像表示手段14と重畳手段17との距離をD+dとする。図4に示すように、重畳手段17は、要素画像群表示手段11及びパターン映像表示手段14の両方に対し、斜め45度で配置されている。要素画像群表示手段11は、視聴者αから見て右側に配置されている。パターン映像表示手段14は、視聴者αから見て、重畳手段17を挟むように、奥側(図面上側)に配置されている。
Here, the distance between the
そして、要素画像群表示手段11からの要素画像群の光線群が重畳手段17で反射されると共に、パターン映像表示手段14からのパターン映像の光線群が重畳手段17を透過し、要素画像群及びパターン映像の光線群が光学合成される。そして、重畳手段17で光学合成された光源群が視聴者αの肉眼に到達する。
すなわち、3次元映像表示装置1では、図1(c)と等価の構成を実現できるので、前記した原理により要素画像群及びパターン映像を生成することができる。
Then, a group of light rays of the elemental image group from the elemental image group display means 11 is reflected by the superimposing means 17, and a group of light rays of the pattern image from the pattern image display means 14 passes through the superimposing means 17, and the group of light rays of the elemental image group and the pattern image are optically combined. Then, the group of light sources optically combined by the superimposing means 17 reaches the naked eye of the viewer α.
That is, since the three-dimensional
[作用・効果]
このように、3次元映像表示装置1は、要素画像群及びパターン映像を重畳することで、3次元映像の画素数及び画素密度がパターン映像表示手段14(正確には第2レンズアレイ16のレンズ数及びレンズ密度)と同程度まで向上する。さらに、3次元映像表示装置1は、表示手段をタイリングする必要がないので、簡易な構成を実現できる。
[Action and Effects]
In this way, the three-dimensional
(第2実施形態)
[3次元映像表示装置の構成]
図5を参照し、第2実施形態に係る3次元映像表示装置1Bの構成について説明する。
3次元映像表示装置1Bは、要素画像で構成された要素画像群とインテグラル方式のパターン映像とを重畳して3次元映像として表示するものである。図5に示すように、3次元映像表示装置1Bは、表示手段20と、第1レンズアレイ30と、第2レンズアレイ40と、同期制御装置50とを備える。
Second Embodiment
[Configuration of 3D image display device]
The configuration of a three-dimensional
The three-dimensional
表示手段20は、記憶手段51に記憶されている要素画像群又はパターン映像を時分割で表示する表示デバイスである。ここで、表示手段20は、要素画像群又はパターン映像を時分割で切り替えるため、応答速度が高い表示デバイスであることが好ましい。本実施形態では、表示手段20は、後記する映像切替手段52からの同期信号に応じて、要素画像群又はパターン映像を時分割で表示する。例えば、表示手段20として、図4の第1表示デバイス12と同様の直視型表示デバイスを使用できる。
The display means 20 is a display device that displays the element image group or pattern video stored in the storage means 51 in a time-division manner. Here, since the display means 20 switches between the element image group or pattern video in a time-division manner, it is preferable that the display means 20 is a display device with a high response speed. In this embodiment, the display means 20 displays the element image group or pattern video in a time-division manner in response to a synchronization signal from the video switching means 52 described below. For example, a direct-view display device similar to the
第1レンズアレイ30は、二次元状に配列された第1要素レンズ31で構成されたものである。また、第1レンズアレイ30は、後記するレンズアレイ制御手段53からの同期信号に応じて、レンズ状態又は透過状態を切り替え可能なレンズ/透過切替レンズアレイである。本実施形態では、第1レンズアレイ30は、第1レンズアレイ30の焦点距離f1だけ表示手段20から離間している。
The
なお、第1レンズアレイ30のレンズ状態とは、要素画像の光に対して、各第1要素レンズ31が凸レンズとして機能する状態のことである。また、第1レンズアレイ30の透過状態とは、各第1要素レンズ31が要素画像の光を透過する状態のことである。
The lens state of the
例えば、第1レンズアレイ30は、第1要素レンズ31としての液晶レンズを二次元アレイ状に配列したものを使用できる。ここで、液晶レンズは、液晶がレンズ状の空間に封入されており、印加した電圧に応じて実効的な屈折率を変化させて、レンズ状態又は透過状態を切り替えることができる。また、液晶レンズは、入射光の偏光状態を変えることで、レンズ状態又は透過状態を切り替えてもよい。
For example, the
第2レンズアレイ40は、第1レンズアレイ30より小さいレンズピッチで二次元状に配列された第2要素レンズ41で構成されたものである。本実施形態では、第2レンズアレイ40は、第2レンズアレイ40の焦点距離f2だけ表示手段20から離間している。また、第2レンズアレイ40のレンズピッチは、第1レンズアレイ30のレンズピッチに対して1/4である。
The
また、第2レンズアレイ40は、レンズアレイ制御手段53からの同期信号に応じて、レンズ状態又は透過状態を切り替え可能である。例えば、第2レンズアレイ40としては、第1レンズアレイ30と同様のレンズ/透過切替レンズアレイがあげられる。
The
なお、第2レンズアレイ40のレンズ状態とは、パターン映像の光に対して、各第2要素レンズ41が凸レンズとして機能する状態のことである。また、第2レンズアレイ40の透過状態とは、各第2要素レンズ41がパターン映像の光を透過する状態のことである。
The lens state of the
同期制御装置50は、要素画像群又はパターン映像の表示タイミングと、第1レンズアレイ30及び第2レンズアレイ40それぞれのレンズ状態又は透過状態の切替タイミングをフレーム単位で同期させるものである。図5に示すように、同期制御装置50は、記憶手段51と、映像切替手段52と、レンズアレイ制御手段53とを備える。例えば、同期制御装置50は、視聴者αがフリッカーを知覚しない速度(例えば、120Hz)で切り替えを行う。
The
記憶手段51は、要素画像群及びパターン映像を予め記憶するものである。この記憶手段51は、図4の記憶手段10と同様のため、これ以上の説明を省略する。 The storage means 51 stores element image groups and pattern images in advance. This storage means 51 is similar to the storage means 10 in FIG. 4, so further explanation is omitted.
映像切替手段52は、記憶手段51に記憶されている要素画像群又はパターン映像を切り替えて表示手段20に時分割表示させるものである。具体的には、映像切替手段52は、要素画像群又はパターン映像の表示タイミングを示す同期信号を表示手段20に出力する。 The image switching means 52 switches between the element image group or pattern image stored in the storage means 51 and displays them in a time-division manner on the display means 20. Specifically, the image switching means 52 outputs a synchronization signal indicating the display timing of the element image group or pattern image to the display means 20.
レンズアレイ制御手段53は、表示手段20が要素画像群を表示するときに第1レンズアレイ30をレンズ状態、かつ、第2レンズアレイ40を透過状態とするものである。また、レンズアレイ制御手段53は、表示手段20がパターン映像を表示するときに第1レンズアレイ30を透過状態、かつ、第2レンズアレイ40をレンズ状態とする。具体的には、レンズアレイ制御手段53は、映像切替手段52と同期するように、レンズ状態又は透過状態の切替タイミングを示す同期信号を第1レンズアレイ30及び第2レンズアレイ40に出力する。
The lens array control means 53 sets the
[3次元映像の時分割表示]
図6を参照し、3次元映像の時分割表示について説明する。
図6(a)に示すように、第1レンズアレイ30がレンズ状態、かつ、第2レンズアレイ40が透過状態の場合、表示手段20に表示されている要素画像群の光線群は、第1要素レンズ31で屈折して平行光線として再生される。なお、図6(a)では、透過状態の第2レンズアレイ40を破線で図示した。
[Time-division display of 3D images]
The time-division display of three-dimensional images will be described with reference to FIG.
As shown in Fig. 6(a), when the
図6(b)に示すように、第1レンズアレイ30が透過状態、かつ、第2レンズアレイ40がレンズ状態の場合、表示手段20に表示されているパターン映像の光線群は、第2要素レンズ41で屈折して平行光線として再生される。なお、図6(a)では、透過状態の第1レンズアレイ30を破線で図示した。
従って、図6(a)及び(b)の光線群を時分割表示した場合、図1(c)の光線群と等価になる。このように、前記した原理により3次元映像を表示することができる。
As shown in Fig. 6(b), when the
Therefore, when the light beams in Figures 6(a) and 6(b) are displayed in a time-division manner, they become equivalent to the light beams in Figure 1(c). In this way, a three-dimensional image can be displayed according to the above-mentioned principle.
[作用・効果]
このように、3次元映像表示装置1Bは、要素画像群及びパターン映像を重畳することで、3次元映像の画素数及び画素密度が第2レンズアレイ40のレンズ数及びレンズ密度と同程度まで向上する。さらに、3次元映像表示装置1Bは、表示手段20が1台のみでよいため、より簡易な構成を実現できる。
[Action and Effects]
In this way, by superimposing the elemental image group and the pattern image, the three-dimensional
(第3実施形態)
[3次元映像表示装置の構成]
図7を参照し、第3実施形態に係る3次元映像表示装置1Cの構成について、第2実施形態と異なる点を説明する。
3次元映像表示装置1Cは、偏光方向に応じて時分割表示する点が、第2実施形態と異なる。図7に示すように、3次元映像表示装置1Cは、表示手段20と、同期制御装置50Cと、偏光切替素子60(601,602)と、第1レンズアレイ70と、第2レンズアレイ80とを備える。この3次元映像表示装置1Cでは、手前側から順に、表示手段20、偏光切替素子602、第2レンズアレイ80、偏光切替素子601及び第1レンズアレイ70が配置されている。
なお、表示手段20は、第2実施形態と同様のため、説明を省略する。
Third Embodiment
[Configuration of 3D image display device]
With reference to FIG. 7, the configuration of a three-dimensional
The three-dimensional
The
まず、同期制御装置50C以外の各手段を説明する。
偏光切替素子60は、第1レンズアレイ70及び第2レンズアレイ80の前段にそれぞれ配置され、表示手段20からの光の偏光方向を切り替えるものである。本実施形態では、偏光切替素子601が第1レンズアレイ70の前段に配置され、偏光切替素子602が第2レンズアレイ80の前段に配置されている。そして、偏光切替素子60は、後記するレンズアレイ制御手段53Cからの同期信号に応じて、偏光方向を水平偏光又は垂直偏光に切り替える。
First, each unit other than the
The polarization switching elements 60 are disposed in front of the
第1レンズアレイ70は、第1要素レンズ71が、偏光回折レンズ72と、凸レンズ73とで構成されている。つまり、第1レンズアレイ70は、第1要素レンズ71としての偏光回折レンズ72及び凸レンズ73が二次元状に配列されている。
The
偏光回折レンズ72は、偏光方向に応じて焦点距離の正負が変化するレンズである。例えば、偏光回折レンズ72は、周期的に配向された液晶ポリマーで構成できる(Optica, Vol. 2, No. 11, pp. 958-964, November 2015)。また、偏光回折レンズ72として、直線偏光の代わりに円偏光の方向に応じて焦点距離の正負が切り替わる偏光回折レンズを用いてもよい。このとき、偏光切替素子60は、表示手段20からの光を右円偏光または左円偏光に切替える。
凸レンズ73は、偏光回折レンズ72毎に配置されたものであり、例えば、一般的な凸レンズである。ここで、凸レンズ73は、偏光回折レンズ72の後段に配置されている。
The polarized
The
第2レンズアレイ80は、第2要素レンズ81が、偏光回折レンズ82と、凸レンズ83とで構成されている。また、第2レンズアレイ80は、第1レンズアレイ70よりレンズピッチが小さくなっている。例えば、第2レンズアレイ80のレンズピッチは、第1レンズアレイ70のレンズピッチに対して1/2である。他の点、第2レンズアレイ80は、第1レンズアレイ70と同様のため、これ以上の説明を省略する。
In the
なお、第1レンズアレイ70及び第2レンズアレイ80は、それぞれの前段に配置された偏光切替素子601,602と組み合わせることで、第2実施形態と同様にレンズ状態又は透過状態の切り替えが可能となっており、その詳細を後記する。
In addition, the
同期制御装置50Cは、要素画像群又はパターン映像の表示タイミングと、第1レンズアレイ70及び第2レンズアレイ80それぞれのレンズ状態又は透過状態の切替タイミングをフレーム単位で同期させるものであり、記憶手段51と、映像切替手段52と、レンズアレイ制御手段53Cとを備える。なお、記憶手段51及び映像切替手段52は、第2実施形態と同様のため、説明を省略する。
The
レンズアレイ制御手段53Cは、表示手段20が要素画像群を表示するときに第1レンズアレイ70をレンズ状態、かつ、第2レンズアレイ80を透過状態とするものである。また、レンズアレイ制御手段53Cは、表示手段20がパターン映像を表示するときに第1レンズアレイ70を透過状態、かつ、第2レンズアレイ80をレンズ状態とする。具体的には、レンズアレイ制御手段53Cは、映像切替手段52と同期するように、レンズ状態又は透過状態の切替タイミングを示す同期信号を偏光切替素子601,602に出力する。
The lens array control means 53C sets the
[レンズ状態又は透過状態の切り替え]
図8を参照し、第1レンズアレイ70におけるレンズ状態又は透過状態の切り替えを詳細に説明する。なお、図8では、図面を見やすくするため、第1要素レンズ71を3個のみ図示した。
[Switching between lens state and transmissive state]
Switching of the lens state or the transmission state in the
偏光回折レンズ72は、入射する光線の偏光方向に応じて、焦点距離の正負が切り替わるという特徴がある。ここで、凸レンズ73の焦点距離をfとする。また、水平偏光の光線が入射したときの偏光回折レンズ72の焦点距離を+fとし、垂直偏光の光線が入射したときの偏光回折レンズ72の焦点距離を-fとする。
The
図8(a)に示すように、偏光切替素子60が入射光の偏光方向を水平偏光に切り替えた場合、入射光は、偏光回折レンズ72及び凸レンズ73で構成された第1要素レンズ71の焦点距離f/2に集光する。つまり、第1レンズアレイ70はレンズ状態となり、レンズアレイとして機能する。
As shown in FIG. 8(a), when the polarization switching element 60 switches the polarization direction of the incident light to horizontal polarization, the incident light is focused at the focal length f/2 of the
一方、図8(b)に示すように、偏光切替素子60が入射光の偏光方向を垂直偏光に切り替えた場合、偏光回折レンズ72の焦点距離が負のため、後段の凸レンズ73との間でレンズ作用が相殺される。つまり、第1レンズアレイ70は透過状態となり、入射光が屈折することなく通過する。
On the other hand, as shown in FIG. 8(b), when the polarization switching element 60 switches the polarization direction of the incident light to vertical polarization, the focal length of the
なお、3次元映像表示装置1Cでは、水平偏光の光線が入射したときの偏光回折レンズ72の焦点距離を-fとし、垂直偏光の光線が入射したときの偏光回折レンズ72の焦点距離を+fとしてもよい。この場合、偏光切替素子60が入射光の偏光方向を水平偏光に切り替えた場合、第1レンズアレイ70は透過状態となり、入射光が屈折することなく通過する。一方、偏光切替素子60が入射光の偏光方向を垂直偏光に切り替えた場合、第1レンズアレイ70はレンズ状態となり、レンズアレイとして機能する。
また、第2レンズアレイ80は、第1レンズアレイ70と同様の原理により、レンズ状態又は透過状態の切り替えることができる。
In the three-dimensional
In addition, the
[作用・効果]
このように、3次元映像表示装置1Cは、第2実施形態と同様、3次元映像の画素数及び画素密度が第2レンズアレイ80のレンズ数及びレンズ密度と同程度まで向上する。さらに、3次元映像表示装置1Cは、表示手段20が1台のみでよいため、より簡易な構成を実現できる。
[Action and Effects]
In this way, in the same manner as in the second embodiment, the three-dimensional
(第4実施形態)
[3次元映像表示装置の構成]
図9を参照し、第4実施形態に係る3次元映像表示装置1Dの構成について、第3実施形態と異なる点を説明する。
3次元映像表示装置1Dは、偏光切替素子60Dを1つのみ備える点が、第3実施形態と異なる。図9に示すように、3次元映像表示装置1Dは、表示手段20と、同期制御装置50Dと、偏光切替素子60Dと、第1レンズアレイ70と、第2レンズアレイ80とを備える。
なお、表示手段20、第1レンズアレイ70及び第2レンズアレイ80は、第3実施形態と同様のため、説明を省略する。
Fourth Embodiment
[Configuration of 3D image display device]
With reference to FIG. 9, the configuration of a three-dimensional
The three-dimensional
The
まず、偏光切替素子60Dを説明する。
偏光切替素子60Dは、表示手段20と第2レンズアレイ80との間に配置され、表示手段20からの光の偏光方向を切り替えるものである。つまり、第3実施形態と異なり、第1レンズアレイ70と第2レンズアレイ80との間には、偏光切替素子が配置されていない。なお、偏光切替素子60Dの構成自体は、第3実施形態と同様のため、これ以上の説明を省略する。
First, the
The
同期制御装置50Dは、要素画像群又はパターン映像の表示タイミングと、第1レンズアレイ70及び第2レンズアレイ80それぞれのレンズ状態又は透過状態の切替タイミングをフレーム単位で同期させるものであり、記憶手段51と、映像切替手段52と、レンズアレイ制御手段53Dとを備える。なお、記憶手段51及び映像切替手段52は、第2実施形態と同様のため、説明を省略する。
The
レンズアレイ制御手段53Dは、表示手段20が要素画像群を表示するときに第1レンズアレイ70をレンズ状態、かつ、第2レンズアレイ80を透過状態とするものである。また、レンズアレイ制御手段53Dは、表示手段20がパターン映像を表示するときに第1レンズアレイ70を透過状態、かつ、第2レンズアレイ80をレンズ状態とする。具体的には、レンズアレイ制御手段53Dは、映像切替手段52と同期するように、レンズ状態又は透過状態の切替タイミングを示す同期信号を偏光切替素子60Dに出力する。
The lens array control means 53D sets the
[レンズ状態又は透過状態の切り替え]
図10を参照し、第1レンズアレイ70及び第2レンズアレイ80におけるレンズ状態又は透過状態の切り替えを詳細に説明する。
図10の例では、第1レンズアレイ70は入射光が水平偏光のときに透過状態、垂直偏光のときにレンズ状態であり、第2レンズアレイ80は入射光が水平偏光のときにレンズ状態、垂直偏光のときに透過状態となることとする。また、入射光と出射光の偏光方向が同一となるように、偏光回折レンズ72,82が設計されていることとする。なお、第1要素レンズ71及び第2要素レンズ81がレンズ状態又は透過状態に切り替わる原理は、第3実施形態と同様である。
[Switching between lens state and transmissive state]
The switching of the lens state or the transmission state in the
10, the
図10(a)に示すように、偏光切替素子60Dが入射光の偏光方向を水平偏光に切り替えた場合、前段の第2レンズアレイ80がレンズ状態になり、後段の第1レンズアレイ70が透過状態になる。つまり、3次元映像表示装置1Dでは、水平偏光の入射光に対して、前段の第2レンズアレイ80がレンズアレイとして機能する。
As shown in FIG. 10(a), when the
一方、図10(b)に示すように、偏光切替素子60Dが入射光の偏光方向を垂直偏光に切り替えた場合、前段の第2レンズアレイ80が透過状態になり、後段の第1レンズアレイ70がレンズ状態になる。つまり、3次元映像表示装置1Dでは、垂直偏光の入射光に対して、後段の第1レンズアレイ70がレンズアレイとして機能する。
[作用・効果]
このように、3次元映像表示装置1Dは、第3実施形態と同様、3次元映像の画素数及び画素密度が第2レンズアレイ80のレンズ数及びレンズ密度と同程度まで向上する。さらに、3次元映像表示装置1Dは、偏光切替素子60Dが1つのみでよいため、より簡易な構成を実現できる。
10B, when the
[Action and Effects]
In this way, in the three-dimensional
以上、本発明の各実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した各実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
レンズアレイにおいては、凸レンズの代わりに、より薄型な回折レンズを用いてもよい。偏光切替素子としては、OCB方式などの応答速度が高い液晶パネルを用いることができる。
また、最適化問題を解く際に設定する角度θの範囲は、式(3)と異なる値でもよい。
Although each embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and also includes design modifications and the like within the scope of the present invention that do not deviate from the gist of the present invention.
In the lens array, a thinner diffractive lens may be used instead of the convex lens.As the polarization switching element, a liquid crystal panel having a high response speed such as an OCB type may be used.
Furthermore, the range of the angle θ set when solving the optimization problem may be different from that in equation (3).
第1実施形態に係る3次元映像表示装置では、第1レンズアレイと第2レンズアレイとの位置を入れ替えてもよい。さらに、第1実施形態に係る3次元映像表示装置では、第1レンズアレイと第2レンズアレイとが同一平面上になるように光学合成してもよい。 In the three-dimensional image display device according to the first embodiment, the positions of the first lens array and the second lens array may be interchanged. Furthermore, in the three-dimensional image display device according to the first embodiment, the first lens array and the second lens array may be optically combined so that they are on the same plane.
1,1B,1C,1D 3次元映像表示装置
10 記憶手段
11 要素画像群表示手段
12 第1表示デバイス
13 第1レンズアレイ
13a 要素レンズ
14 パターン映像表示手段
15 第2表示デバイス
16 第2レンズアレイ
16a 要素レンズ
17 重畳手段
20 表示手段
30 第1レンズアレイ
31 第1要素レンズ
40 第2レンズアレイ
41 第2要素レンズ
50,50C,50D 同期制御装置
51 記憶手段
52 映像切替手段
53,53C,53D レンズアレイ制御手段
60,601,602 偏光切替素子
70 第1レンズアレイ
71 第1要素レンズ
72 偏光回折レンズ
73 凸レンズ
80 第2レンズアレイ
81 第2要素レンズ
82 偏光回折レンズ
83 凸レンズ
90 立体表示装置
91 第1表示デバイス
92 第1レンズアレイ
93 第2表示デバイス
94 第2レンズアレイ
1, 1B, 1C, 1D Three-dimensional
Claims (6)
前記要素画像群及び前記パターン映像を重畳したときの光線群の輝度と所望の前記3次元映像を表示したときの光線群の輝度との誤差が最小となる前記要素画像群及び前記パターン映像を予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている要素画像群を表示する要素画像群表示手段と、
前記記憶手段に記憶されているパターン映像を表示するパターン映像表示手段と、
前記要素画像群表示手段が表示した要素画像群及び前記パターン映像表示手段が表示したパターン映像を重畳する重畳手段と、
を備えることを特徴とする3次元映像表示装置。 A three-dimensional image display device that displays a three-dimensional image by superimposing an elemental image group composed of elemental images and an integral type pattern image,
a storage means for storing in advance the elemental image group and the pattern image that minimizes an error between a luminance of a group of light rays when the elemental image group and the pattern image are superimposed and a luminance of a group of light rays when a desired three-dimensional image is displayed;
an element image group display means for displaying the element image group stored in the storage means;
a pattern image display means for displaying the pattern image stored in the storage means;
a superimposing means for superimposing the element image group displayed by the element image group display means and the pattern image displayed by the pattern image display means;
A three-dimensional image display device comprising:
前記パターン映像表示手段は、前記パターン映像を表示する第2表示デバイスと、前記第1レンズアレイよりレンズピッチが小さい第2レンズアレイと、を備え、
前記重畳手段は、前記要素画像群及び前記パターン映像を光学合成するビームスプリッタであることを特徴とする請求項1に記載の3次元映像表示装置。 the elemental image group display means comprises a first display device that displays the elemental image group, and a first lens array in which elemental lenses corresponding to the elemental images are two-dimensionally arranged;
the pattern image display means includes a second display device that displays the pattern image, and a second lens array having a smaller lens pitch than the first lens array;
2. The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the superimposing means is a beam splitter that optically combines the group of elemental images and the pattern image.
前記要素画像群及び前記パターン映像を重畳したときの光線群の輝度と所望の前記3次元映像を表示したときの光線群の輝度との誤差が最小となる前記要素画像群及び前記パターン映像を予め記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されている要素画像群又はパターン映像を時分割で表示する表示手段と、
二次元状に配列された第1要素レンズで構成され、前記第1要素レンズが凸レンズとして機能するレンズ状態と前記第1要素レンズが入射光を屈折させることなく透過させる透過状態とを切り替え可能な第1レンズアレイと、
前記第1レンズアレイより小さいレンズピッチで二次元状に配列された第2要素レンズで構成され、前記第2要素レンズが凸レンズとして機能するレンズ状態と前記第2要素レンズが入射光を屈折させることなく透過させる透過状態とを切り替え可能な第2レンズアレイと、
前記要素画像群又は前記パターン映像を切り替えて前記表示手段に表示させる映像切替手段と、
前記表示手段が前記要素画像群を表示するときに前記第1レンズアレイをレンズ状態、かつ、前記第2レンズアレイを透過状態とし、前記表示手段が前記パターン映像を表示するときに前記第1レンズアレイを透過状態、かつ、前記第2レンズアレイをレンズ状態とするレンズアレイ制御手段と、
を備えることを特徴とする3次元映像表示装置。 A three-dimensional image display device that displays a three-dimensional image by superimposing an elemental image group composed of elemental images and an integral type pattern image,
a storage means for storing in advance the elemental image group and the pattern image that minimizes an error between a luminance of a group of light rays when the elemental image group and the pattern image are superimposed and a luminance of a group of light rays when a desired three-dimensional image is displayed;
a display means for displaying the element image group or the pattern image stored in the storage means in a time division manner;
a first lens array including first lens elements arranged two-dimensionally, the first lens elements being switchable between a lens state in which the first lens elements function as convex lenses and a transmission state in which the first lens elements transmit incident light without refracting the light ;
a second lens array including second lens elements arranged two-dimensionally at a lens pitch smaller than that of the first lens array, the second lens elements being switchable between a lens state in which the second lens elements function as convex lenses and a transmission state in which the second lens elements transmit incident light without refracting it ;
an image switching means for switching the element image group or the pattern image to be displayed on the display means;
a lens array control means for controlling the first lens array to be in a lens state and the second lens array to be in a transmission state when the display means displays the elemental image group, and for controlling the first lens array to be in the transmission state and the second lens array to be in a lens state when the display means displays the pattern image;
A three-dimensional image display device comprising:
前記第2レンズアレイは、前記第2要素レンズとしての液晶レンズで構成されていることを特徴とする請求項3に記載の3次元映像表示装置。 the first lens array is constituted by a liquid crystal lens as the first element lens,
4. The three-dimensional image display device according to claim 3 , wherein the second lens array is configured with a liquid crystal lens as the second element lens.
前記第1要素レンズ及び前記第2要素レンズは、前記偏光方向に応じて焦点距離の正負が変化する偏光回折レンズと、前記偏光回折レンズ毎に配置された凸レンズとで構成されていることを特徴とする請求項3に記載の3次元映像表示装置。 a polarization switching element disposed in front of the first lens array and the second lens array, respectively, for switching a polarization direction of light from the display means;
The three-dimensional image display device according to claim 3, characterized in that the first element lens and the second element lens are composed of a polarizing diffractive lens whose focal length changes positive or negative depending on the polarization direction, and a convex lens arranged for each of the polarizing diffractive lenses.
前記第1要素レンズ及び前記第2要素レンズは、前記偏光方向に応じて焦点距離の正負が変化する偏光回折レンズと、前記偏光回折レンズ毎に配置された凸レンズとで構成されていることを特徴とする請求項3に記載の3次元映像表示装置。 a polarization switching element disposed between the display means and the second lens array and switching a polarization direction of light from the display means;
The three-dimensional image display device according to claim 3, characterized in that the first element lens and the second element lens are composed of a polarizing diffractive lens whose focal length changes positive or negative depending on the polarization direction, and a convex lens arranged for each of the polarizing diffractive lenses.
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-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007041604A (en) | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Samsung Electronics Co Ltd | High resolution autostereoscopic display |
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| JP2011160344A (en) | 2010-02-03 | 2011-08-18 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Apparatus and method for correcting stereoscopic image |
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