JP2004272133A

JP2004272133A - 三次元表示装置

Info

Publication number: JP2004272133A
Application number: JP2003065911A
Authority: JP
Inventors: Shiro Suyama; 史朗陶山; Hideaki Takada; 英明高田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-12
Also published as: JP4072081B2

Abstract

【課題】立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することが可能な三次元表示装置を提供する。
【解決手段】表示装置と、観察者の両眼の眼前に設けられ、それぞれ一個の可変焦点レンズの一部を構成する２つの部分レンズと、ｎを２以上の整数とするとき、前記２つの部分レンズが一部を構成する可変焦点レンズの焦点距離を時分割でｎ段階に変化させる駆動装置と、前記２つの部分レンズが一部を構成する可変焦点レンズの焦点距離のｎ段階の変化と同期して、表示対象物体を奥行き方向に標本化した複数の奥行き標本化画像を、前記表示装置に表示させる同期装置とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元表示装置に係わり、特に、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、多人数の人が同時に三次元立体像を観察できる三次元表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三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（例えば、特許文献１参照）。
以下、この体積型方式の原理について説明する。
この体積型方式においては、図４（ｂ）に示すように、三次元物体６１１を観察者から見て奥行き方向に標本化して二次元像（以下、奥行き標本化画像という）の集まり６１２とし、この奥行き標本化像の集まり６１２を、図４（ａ）に示す体積型三次元表示装置６１３を用いて、例えば、時分割で再び奥行き方向に配置して三次元の再現像６１４を再構成して、三次元立体像を表示する。
この体積型方式の三次元表示装置として、可変焦点レンズを用いた可変焦点レンズ型三次元表示装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００３】
図５、図６は、図４に示す体積型方式の三次元表示装置の一例を示す図である。
図５、図６に示す体積型方式の三次元表示装置は、前述の特許文献２に記載されている可変焦点レンズを用いた可変焦点レンズ型三次元表示装置である。
図５、図６に示す体積型方式の三次元表示装置では、奥行き標本化像を時分割で二次元表示装置６０１に表示し、同期装置６０７および駆動装置６０８により、二次元表示装置６０１に表示される二次元像６０６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、二次元表示装置６０１に表示された奥行き標本化像の集まり６１２の、可変焦点レンズ６０２による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、観察者の両眼球６０４から見て三次元立体像６０３が観察される。
なお、奥行き標本化像の集まり６１２を構成する各奥行き標本化画像は、可変焦点レンズ６０２により、奥行き方向に配置に再配置される際に、観察者１００から見て全ての画像が重なるように、上下・左右位置並びに倍率を調整することが好ましい。
また、図５は、二次元表示装置６０１を可変焦点レンズ６０２の焦点距離以内に配置し、虚像の三次元立体像６０３を表示する可変焦点レンズ型三次元表示装置を示し、また、図６は、二次元表示装置６０１を可変焦点レンズ６０２の焦点距離より外に配置し、実像の三次元立体像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。
【０００４】
なお、本願の発明に関連する先行技術文献情報としては以下のものがある。
【特許文献１】
特許第３０２２５５８号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９６１５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、前述の体積型方式の三次元表示装置では、奥行き標本化像の集まり６１２を構成する各奥行き標本化画像を、時分割で奥行き方向に再配置して三次元立体像を表示するが、奥行き方向に再配置される各奥行き標本化画像が観察者から見て重なっている場合に、観察者に三次元立体像として知覚される。そのため、前述の体積型方式の三次元表示装置では、３次元立体像が観察される位置が限定されることになり、多人数の人が同時に３次元立体像を観察することができない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、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することが可能な三次元表示装置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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
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。
即ち、本発明は、表示装置と、観察者の両眼の眼前に設けられ、それぞれ一個の可変焦点レンズの一部を構成する２つの部分レンズと、ｎを２以上の整数とするとき、前記２つの部分レンズが一部を構成する可変焦点レンズの焦点距離をｎ段階に変化させる駆動装置と、前記２つの部分レンズが一部を構成する可変焦点レンズの焦点距離のｎ段階の変化と同期して、表示対象物体を奥行き方向に標本化した複数の奥行き標本化画像を、前記表示装置に表示させる同期装置とを備える。
また、本発明では、前記駆動装置は、前記２つの部分レンズが一部を構成する可変焦点レンズの焦点距離を時分割でｎ段階に変化させる。
また、本発明では、前記観察者がかけるメガネを備え、前記メガネは、左右のレンズとして、前記２つの部分レンズを有する。
本発明によれば、例えば、観察者が、可変焦点レンズの一部を構成する２つの部分レンズが左右のレンズとして取り付けられたメガネをかけるなどの方法により、可変焦点レンズの一部を構成する部分レンズを、観察者の眼前に配置するようにしたので、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することが可能となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
なお、実施の形態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、本発明の実施の形態１の三次元表示装置の概略構成を示す図である。同図に示すように、本実施の形態の三次元表示装置は、大画面表示装置（以下、単に、表示装置という）２００と、観察者１００の両眼の眼前に配置される部分レンズ（１３１，１３２）と、駆動装置２１０と、同期装置２２０とを備える。
ここで、部分レンズ（１３１，１３２）は、可変焦点レンズ１３０の一部を構成する。また、この部分レンズ（１３１，１３２）は、例えば、図１に示すように、メガネの左右のレンズとして取り付けられ、観察者１００は、このメガネをかけて表示装置２００を観察する。
表示装置２００としては、例えば、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＦＥＤディスプレイ、プロジェクション型ディスプレイ、線描画型ディスプレイなどが使用される。
また、ｎを２以上の整数（ｎ≧２）とするとき、この可変焦点レンズ１３０は、焦点距離をｎ段階に変化させることができるが、以降の説明では、ｎが５の場合について説明する。
【０００８】
図２は、本発明の実施の形態の三次元表示装置の動作を説明するための図である。
図２に示すように、本実施の形態では、駆動装置２１０により、２つの部分レンズ（１３１，１３２）が一部を構成する可変焦点レンズ１３０の焦点距離を、時分割で５段階に変化させ、表示装置２００に表示された二次元像を、結像面１０１１〜結像面１０１５に結像させる。
そして、同期装置２２０により、可変焦点レンズ１３０の焦点距離の５段階の変化に同期して、前述の奥行き標本化像の集まり６１２を構成する各奥行き標本化画像を表示装置２００に表示する。
すると、光学の原理から、可変焦点レンズ１３０の焦点距離に対応して、表示装置２００に表示された各奥行き標本化像の、可変焦点レンズ１３０による結像位置が奥行き方向に変化する。
そこで、表示装置２００に表示される各奥行き標本化像の、可変焦点レンズ１３０による結像位置が、奥行き方向に標本化した際の順番と同じになるように、可変焦点レンズ１３０の焦点距離の５段階の変化に同期して、表示装置２００に各奥行き標本化像を表示することにより、各奥行き標本化像を奥行き方向に再配置することができる。
この動作を人間の目の残像時間以内に高速に行えば、残像効果により、観察者１００が、三次元立体像６０３を観察することができる。
【０００９】
なお、前述の説明では、各奥行き標本化画像を再配置する際に、奥行き位置の順序を、奥行き方向に標本化した際の順番と同じにした場合について説明したが、本実施の形態では、各奥行き標本化画像を再配置する際に、奥行き位置の順序を、奥行き方向に標本化した際の順番と異ならせるようにしてもよい。
例えば、図３に示すように、各奥行き標本化画像を再配置する際の奥行き位置の順番を、奥行き方向に標本化した際の順番と逆順とすることもできる。
なお、図３は、前述の表示方法の一例を説明するための図であり、同図において、１１_１〜１１_５は、三次元物体を観察者１００から見て奥行き方向に標本化した各奥行き標本化画像である。
ここで、奥行き標本化画像（図３では、自動車）（１１_１〜１１_５）は、図４に示す二次元像の集まり６１２に相当する。
このようにすることにより、表示される三次元立体像が静止画であるとすると、静止画にもかかわらず、観察者１００が動いたり装置を動かすと、表示される三次元立体像が異様な感じで動いたように見える。
また、表示される三次元立体像が動画像の場合でも、観察者１００の動きに応じて異様な感じで動いたように見える。
このように、本実施の形態において、各奥行き標本化画像を再配置する際に、奥行き位置の順序を、奥行き方向に標本化した際の順番と異ならせることにより、特異な三次元立体像を得ることが可能であり、表示装置あるいは広告媒体などとして、アピール力を向上させることが可能となる。
この場合に、表示対象物体としては、これを二次元面に射影した二次元像を単独で表示した際に、観察者１００がその前後を絵柄により判断できる二次元像であることが好ましい。
【００１０】
本実施の形態の三次元表示装置は、２つの部分レンズ（１３１，１３２）が一部を構成する可変焦点レンズ１３０を使用し、各奥行き標本化像を時分割で表示装置２００に表示するとともに、同期装置２２０および駆動装置２１０により、表示装置２００に表示される二次元像と同期させて、可変焦点レンズ１３０の焦点距離を変化させることにより、観察者１００に三次元立体像６０３を提示する点で、前述の図５に示す従来の可変焦点レンズ型三次元表示装置と同じである。しかしながら、前述の図５に示す従来の可変焦点レンズ型三次元表示装置では、可変焦点レンズ６０２が観察者の眼前に配置されていないため、この可変焦点レンズ６０２を通して３次元立体像６０３を観察できる人数が限定されることになり、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することができなかった。
【００１１】
これに対して、本実施の形態の三次元表示装置では、可変焦点レンズ１３０の一部を構成する２つの部分レンズ（１３１，１３２）を、観察者１００の眼前に配置し、即ち、各観察者毎に可変焦点レンズ１３０を配置するようにしたので、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することが可能となる。
さらに、本実施の形態の三次元表示装置では、実際に像を表示する面が少なくとも２つ以上存在するため、両眼視差、輻輳と、ピント調節との間の矛盾を大きく抑制でき、眼精疲労などを抑制することができ、しかも、観察像そのものが、奥行き方向に移動するため、立体視の要因を満足させやすい。
なお、本実施の形態では、可変焦点レンズ１３０の一部を構成する２つの部分レンズ（１３１，１３２）を、観察者１００の眼前に配置する方法として、可変焦点レンズ１３０の一部を構成する２つの部分レンズ（１３１，１３２）が左右のレンズとして取り付けられたメガネを用意し、観察者１００が、このメガネをかける方法を採用したが、可変焦点レンズ１３０の一部を構成する２つの部分レンズ（１３１，１３２）を、観察者１００の眼前に配置する方法は、これに限定されるものではなく、その他の方法を用いてもよい。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態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。
【００１２】
【発明の効果】
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。
本発明の三次元表示装置によれば、立体視の生理的要因間での矛盾を抑制し、かつ、多人数の人が同時に三次元立体像を観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の三次元表示装置の動作を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態の三次元表示装置の表示方法の一例を説明するための図である。
【図４】従来の体積型方式の三次元表示装置の概略構成を示す図である。
【図５】図４に示す体積型方式の三次元表示装置の一例を示す図である。
【図６】図４に示す体積型方式の三次元表示装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１_１〜１１_５…奥行き標本化画像、１００…観察者、１３０，６０２…可変焦点レンズ、１３１，１３２…部分レンズ、２００…大画面表示装置、２１０，６０８…駆動装置、２２０，６０７…同期装置、６０１…二次元表示装置、６０３…三次元立体像、６０４…観察者の両眼球、６０６…二次元像、６１１…三次元物体、６１２…奥行き標本化像の集まり、６１３…体積型三次元表示装置、６１４…三次元の再現像、１０１１〜１０１５…結像面。

Claims

表示装置と、
観察者の両眼の眼前に設けられ、それぞれ一個の可変焦点レンズの一部を構成する２つの部分レンズと、
ｎを２以上の整数とするとき、前記２つの部分レンズが一部を構成する可変焦点レンズの焦点距離をｎ段階に変化させる駆動装置と、
前記２つの部分レンズが一部を構成する可変焦点レンズの焦点距離のｎ段階の変化と同期して、表示対象物体を奥行き方向に標本化した複数の奥行き標本化画像を、前記表示装置に表示させる同期装置とを備えることを特徴とする三次元表示装置。
前記駆動装置は、前記２つの部分レンズが一部を構成する可変焦点レンズの焦点距離を時分割でｎ段階に変化させることを特徴とする請求項１に記載の三次元表示装置。
前記観察者がかけるメガネを備え、
前記メガネは、左右のレンズとして、前記２つの部分レンズを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の三次元表示装置。