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JP2005266568A - Three-dimensional display system - Google Patents

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JP2005266568A
JP2005266568A JP2004081471A JP2004081471A JP2005266568A JP 2005266568 A JP2005266568 A JP 2005266568A JP 2004081471 A JP2004081471 A JP 2004081471A JP 2004081471 A JP2004081471 A JP 2004081471A JP 2005266568 A JP2005266568 A JP 2005266568A
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JP
Japan
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light source
eye
image
observer
lcd
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Pending
Application number
JP2004081471A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akinari Sugiyama
晃也 杉山
Mitsuteru Inoue
光輝 井上
Tokaku Shin
東鶴 申
Hitoshi Masuda
斉 益田
Saio Kin
載泓 金
Hiroichi Sugiyama
博一 杉山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TS PHOTON KK
Original Assignee
TS PHOTON KK
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Publication date
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional display system whose structure is simple, whose mechanical parts are hardly deteriorated and with which a distinct stereoscopic video is observed even when an observer observes the video from an oblique direction or observer's head or both eyes are moved right and left. <P>SOLUTION: The three-dimensional display system is constituted of a picture display means for displaying a picture for a left eye and a picture for a right eye on an LCD, an observer detection means for detecting the positions and the right-and-left movement of observer's head and both eyes, a light source irradiating direction changing means for irradiating a Fresnel lens installed on the back of the LCD so as to irradiate the picture for the left eye with a light source for a left eye and also irradiate the picture for the right eye with a light source for a right eye, and also changing the irradiating directions of the light source for the left eye and the light source for the right eye by following the moving direction and the moving amount of observer's head and both eyes when they are moved right and left, and a controller for performing the synchronous control of the electromechanical operation of the picture display means, the observer detection means and the light source irradiating direction changing means. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、立体映像を観察することができる三次元ディスプレイに関し、特に観察者が斜め方向から観察したり頭及び両眼が左右に移動した場合でも鮮明な立体映像を観察することができる、三次元ディスプレイシステムに関するものである。   The present invention relates to a three-dimensional display capable of observing a stereoscopic image, and in particular, a tertiary image capable of observing a clear stereoscopic image even when the observer observes from an oblique direction or the head and both eyes move left and right. It relates to the original display system.

従来、立体映像を観察するための三次元ディスプレイの方法として、観察者が偏光メガネをかけて観察する方法や、レンチキュラレンズをディスプレイの前面に配置することにより偏光メガネをかけることなく観察する方法等がある。   Conventionally, as a method of a three-dimensional display for observing a stereoscopic image, a method in which an observer wears polarized glasses, a method in which a lenticular lens is arranged on the front of the display, and a method without using polarized glasses is used. There is.

上記前者の方法は、ディスプレイの前面にLCDシャッターを配置し、該ディスプレイに偏光状態を切替えた左眼用画像と右眼用画像とを交互に表示させ、観察者は偏光メガネを通して左右に分離された左眼用画像と右眼用画像の視差画像を観察することにより立体映像を認識するものである。該方式では観察者は常に偏光メガネをかけなければならないという欠点があった。   In the former method, an LCD shutter is arranged on the front of the display, and the left eye image and the right eye image whose polarization state is switched are alternately displayed on the display, and the observer is separated into right and left through polarizing glasses. The stereoscopic image is recognized by observing the parallax images of the left-eye image and the right-eye image. This method has a disadvantage that the observer must always wear polarized glasses.

また、上記後者の方法は、ディスプレイの前面にレンチキュラレンズを配置することにより左眼用画像と右眼用画像の視差画像に指向性を持たせ、左右の眼に入る映像を空間的に分離することにより立体映像を認識するものである。該方式では偏光メガネをかける必要はないものの、立体視することができる領域の幅は観察者の両眼中心距離である約65mm程度と狭く、観察者は頭及び両眼を左右に振らさず固定するようにして観察しなければならないという欠点があった。該欠点に対し、特開平02−44955号公報や特開平09−185015号公報では、観察者の頭の移動を検出しスライド機構によりレンチキュラレンズをディスプレイに対して左右に移動制御すること、即ちヘッドトラッキングにより立体視領域を広げることが提案されている。   In the latter method, a lenticular lens is arranged on the front of the display so that the parallax images of the left-eye image and the right-eye image have directivity, and the images entering the left and right eyes are spatially separated. Thus, a stereoscopic image is recognized. In this method, it is not necessary to wear polarized glasses, but the width of the region that can be stereoscopically viewed is as narrow as about 65 mm, which is the center distance between the eyes of the observer, and the observer does not shake the head and eyes. There was a drawback that it had to be observed in a fixed manner. In order to deal with this drawback, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 02-44955 and 09-185015, the movement of the observer's head is detected, and the movement of the lenticular lens to the left and right with respect to the display is controlled by a slide mechanism. It has been proposed to expand the stereoscopic region by tracking.

更に、上記後者の方法は、レンチキュラレンズの構成要素である半円形状のシリンドリカルレンズが像面湾曲収差を持っており、観察者が斜め方向から観察した場合に画像ボケが発生したり、左眼用画像と右眼用画像の表示書換時にクロストークが発生するという欠点があった。該欠点に対し、特開2000−138951号公報では、LCD(Liquid Crystal Display)の背面にリニアフレネルレンズ(レンチキュラレンズと同等)を配置し、更に該リニアフレネルレンズの後部に光源を配置し、表示画像の線順次走査に追随して光源の照射方向をガルバノミラーで変更しながら時分割にて書換表示を行う三次元ディスプレイが提案されている。
特開平02−44955 特開平09−185015 特開2000−138951
Furthermore, in the latter method, the semicircular cylindrical lens, which is a constituent element of the lenticular lens, has field curvature aberration, and image blurring occurs when the observer observes from an oblique direction, and the left eye There is a drawback that crosstalk occurs when the display image and the right-eye image are rewritten. In order to cope with this drawback, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-138951, a linear Fresnel lens (equivalent to a lenticular lens) is arranged on the back of an LCD (Liquid Crystal Display), and a light source is arranged behind the linear Fresnel lens to display There has been proposed a three-dimensional display that performs rewriting display in a time-sharing manner while changing the irradiation direction of the light source with a galvanometer mirror following the line sequential scanning of the image.
JP 02-44955 JP 09-185015 JP 2000-138951 A

しかしながら、上記レンチキュラレンズを使用した三次元ディスプレイにおけるヘッドトラッキング方式は、レンチキュラレンズをディスプレイに対して左右に移動制御する必要があり、スライド機構としてリニアモータやカム機構等が必要となる。このため、機構的に大型且つ複雑化してしまうという欠点があった。   However, the head tracking method in the three-dimensional display using the lenticular lens needs to control the movement of the lenticular lens to the left and right with respect to the display, and requires a linear motor, a cam mechanism and the like as a slide mechanism. For this reason, there existed a fault that it became large and complicated mechanically.

また、上記リニアフレネルレンズ及びガルバノミラーを使用した三次元ディスプレイは、表示画像の線順次走査に追随した光源の照射方向をリニアに変更する必要があり、サーボモータ等を使用した回動装置が必要となる。ここで、左眼用と右眼用の各回動装置において、左眼用画像と右眼用画像を表示させるため毎秒60回ずつ鋸波状信号に追随して回動制御する必要があり、機構的に複雑化してしまうと共に回動装置が高速動作を行うため、サーボモータ等の機構部品が早く劣化してしまうという欠点があった。   In addition, the three-dimensional display using the linear Fresnel lens and the galvanometer mirror needs to change the irradiation direction of the light source following the line-sequential scanning of the display image linearly, and requires a rotating device using a servo motor or the like. It becomes. Here, in each of the left-eye and right-eye rotation devices, it is necessary to perform rotation control following the sawtooth signal 60 times per second in order to display the left-eye image and the right-eye image. However, since the rotating device performs high-speed operation, mechanical parts such as a servo motor deteriorate quickly.

本発明は、上記のような欠点を解決するために成されたものであり、構造が簡単で機構部品の劣化も少なく、更には観察者が斜め方向から観察したり頭及び両眼が左右に移動した場合でも鮮明な立体映像を観察することができる、三次元ディスプレイシステムを提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described drawbacks, and has a simple structure with little deterioration of mechanical parts. Further, an observer can observe from an oblique direction, and the head and both eyes are left and right. An object of the present invention is to provide a three-dimensional display system capable of observing a clear stereoscopic image even when moved.

上記課題を解決するため、本発明の三次元ディスプレイシステムにおいては、左眼用画像と右眼用画像をLCDに表示するための画像表示手段と、観察者の頭及び両眼の位置及び左右の移動を検出するための観察者検出手段と、LCDの背面に設置したフレネルレンズに対し左眼用画像に左眼用光源を照射し右眼用画像に右眼用光源を照射すると共に観察者の頭及び両眼が左右に移動した場合にその移動方向及び移動量に追随して前記左眼用光源と右眼用光源の照射方向を変更するための光源照射方向変更手段と、前記画像表示手段と観察者検出手段と光源照射方向変更手段の電気機械動作の同期制御を行うための制御装置等により構成される。   In order to solve the above problems, in the three-dimensional display system of the present invention, image display means for displaying an image for the left eye and an image for the right eye on the LCD, the positions of the observer's head and eyes, An observer detection means for detecting movement and a left-eye light source for a left-eye image and a right-eye light source for a right-eye image and a right-eye light source for a Fresnel lens installed on the back of the LCD Light source irradiation direction changing means for changing the irradiation direction of the left eye light source and right eye light source following the movement direction and movement amount when the head and both eyes move left and right, and the image display means And a control device for performing synchronous control of the electromechanical operation of the observer detecting means and the light source irradiation direction changing means.

本発明によれば、光源照射方向変更手段において観察者の頭及び両眼が左右に移動した場合にその移動方向及び移動量に追随して左眼用光源と右眼用光源の照射方向の追随変更を三角ミラーを載置した回動装置で行うだけであり、構造が簡単になるという効果を奏する。また、左眼用光源と右眼用光源の照射方向の追随変更のための回動制御が観察者の頭及び両眼が左右に移動した時のみであるため、サーボモータ等の機構部品の劣化も少なく長期使用に耐えることができるという効果も奏する。また、ディスプレイの前面にレンチキュラレンズを配置しないため、観察者が斜め方向から観察した場合でも画像ボケやクロストークの発生もなく、更にはヘッドトラッキングにより頭及び両眼が左右に移動した場合でも鮮明な立体映像を観察することができるという絶大な効果を奏する。また、本発明においては左眼用画像と右眼用画像を表示するため2つのLDCを使用して立体画像を認識するものであるが、各LCDを独立して使用することにより2つの異なった平面画像を見ることもできるという効果を奏する。   According to the present invention, when the observer's head and both eyes move left and right in the light source irradiation direction changing means, the irradiation direction of the left eye light source and the right eye light source follows following the movement direction and amount of movement. The change is only made with a rotating device on which a triangular mirror is placed, and the structure is simplified. In addition, the rotation control for changing the irradiation direction of the light source for the left eye and the light source for the right eye is only when the observer's head and both eyes move to the left and right. There is also an effect that it can withstand long-term use. In addition, since no lenticular lens is placed in front of the display, there is no image blur or crosstalk even when the observer observes from an oblique direction, and even when the head and both eyes move left and right due to head tracking. This produces a great effect of being able to observe various stereoscopic images. Further, in the present invention, a stereoscopic image is recognized using two LDCs in order to display an image for the left eye and an image for the right eye. There is an effect that a planar image can be seen.

本発明の実施の形態を図を用いて説明する。図1は本発明の三次元ディスプレイシステムにおける構成模式図であり、図3は本発明の三次元ディスプレイシステムにおける制御装置のブロック回路図を示す。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of the three-dimensional display system of the present invention, and FIG. 3 is a block circuit diagram of a control device in the three-dimensional display system of the present invention.

本発明の実施形態例として、図1に示すように観察者11の正面左右に立体映像を表示するための画像表示手段を配置する。該画像表示手段は、左眼用画像を表示するためのLCD3Lと右眼用画像を表示するためのLCD3Rを僅かに内側に向けて配置し、該LCD3Lの背面より左眼用光源を集光して照射するためのフレネルレンズ5LとLCD3Rの背面より右眼用光源を集光して照射するためのフレネルレンズ5Rと、該LCD3Lに左眼用画像データを出力するための画像データ出力装置4LとLCD3Rに右眼用画像データを出力するための画像データ出力装置4Rにて構成する。該画像データ出力装置4L,4RはパソコンやDVD等が好適であるが特に限定するものではない。   As an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, image display means for displaying a stereoscopic image is arranged on the front left and right of the observer 11. The image display means arranges the LCD 3L for displaying the image for the left eye and the LCD 3R for displaying the image for the right eye slightly inward, and condenses the light source for the left eye from the back of the LCD 3L. The Fresnel lens 5L for irradiating and the Fresnel lens 5R for condensing and irradiating the light source for the right eye from the back of the LCD 3R, and the image data output device 4L for outputting the image data for the left eye to the LCD 3L The image data output device 4R for outputting right-eye image data to the LCD 3R is configured. The image data output devices 4L and 4R are preferably personal computers or DVDs, but are not particularly limited.

次に、上記LCD3L,3Rの中央部に観察者検出手段を配置する。該観察者検出手段は、画像処理により観察者11の頭及び両眼の位置及び左右の移動量を検出するため当該観察者11の頭及び両眼部を撮影するためのCCDカメラ2が好適であるが特に限定するものではなく、他の検出手段を使用しても構わない。図2は本発明の三次元ディスプレイシステムを内蔵したディスプレイの正面図であり、ディスプレイ12L,12Rの上部中央にCCDカメラ2を設置した例を示しているが、下部中央でも構わない。また、ディスプレイ12L,12Rを1つの筐体に収納した構造であっても構わない。   Next, an observer detection means is arranged at the center of the LCDs 3L and 3R. The observer detection means is preferably a CCD camera 2 for photographing the head and both eyes of the observer 11 in order to detect the position of the head and eyes of the observer 11 and the amount of left and right movement by image processing. Although there is no particular limitation, other detection means may be used. FIG. 2 is a front view of a display incorporating the three-dimensional display system of the present invention, and shows an example in which the CCD camera 2 is installed at the upper center of the displays 12L and 12R. Further, the display 12L, 12R may be structured in a single housing.

次に、上記フレネルレンズ5L,5Rの後部に光源照射方向変更手段を配置する。該光源照射方向変更手段は、左眼用画像に左眼用光源を照射し右眼用画像に右眼用光源を照射すると共に観察者11の頭及び両眼が左右に移動した場合にその移動方向及び移動量に追随して前記左眼用光源と右眼用光源の照射方向を追随変更するため、光源装置6Lから照射される光源を集光するためのレンズ7Lと光源装置6Rから照射される光源を集光するためのレンズ7Rと、該レンズ7L,7Rの焦点距離位置で左眼用光源をミラー9Lと右眼用光源をミラー9Rに反射させるための三角ミラー8と、該三角ミラー8を観察者11の頭及び両眼が左右に移動した場合の移動方向及び移動量に追随して回動させるための回動装置10と、前記三角ミラー8で反射した左眼用光源をフレネルレンズ5Lに照射するためのミラー9Lと右眼用光源をフレネルレンズ5Rに照射するためのミラー9Rを各フレネルレンズ9L,9Rの後部に設置して構成する。   Next, light source irradiation direction changing means is disposed at the rear of the Fresnel lenses 5L and 5R. The light source irradiation direction changing means irradiates the left-eye image with the left-eye light source and the right-eye image with the right-eye light source, and moves the observer's 11 head and both eyes when moving left and right. In order to follow and change the irradiation direction of the light source for the left eye and the light source for the right eye following the direction and the amount of movement, the light is emitted from the lens 7L and the light source device 6R for collecting the light source emitted from the light source device 6L. A lens 7R for condensing the light source, a triangular mirror 8 for reflecting the light source for the left eye to the mirror 9L and the light source for the right eye to the mirror 9R at the focal length positions of the lenses 7L and 7R, and the triangular mirror 8 is a rotating device 10 for rotating the head 8 and the eyes of the observer 11 in accordance with the moving direction and moving amount when the head and both eyes move to the left and right, and the light source for the left eye reflected by the triangular mirror 8. Mirror 9L for irradiating lens 5L and right eye Mirror 9R each Fresnel lens 9L for irradiating a light on the Fresnel lens 5R, install and configure the rear of the 9R.

また、前記画像表示手段と観察者検出手段と光源照射方向変更手段の電気機械動作の同期制御を行うための制御装置1を配置する。該制御装置1は、CCDカメラ2で撮影した観察者11の頭及び両眼画像を入力し、正面での基準画像と比較して左右の移動方向及び移動量を検出するための画像処理部13と、該左右の移動方向及び移動量に追随して三角ミラー8を回動させる回動装置10の同期制御を行うための回動制御部15と、前記画像処理部13と回動制御部15及び当該制御装置1自体の制御を行うための回路制御部14等により構成する。   In addition, a control device 1 for performing synchronous control of the electromechanical operations of the image display means, the observer detection means, and the light source irradiation direction changing means is disposed. The control device 1 inputs the head and binocular images of the observer 11 photographed by the CCD camera 2, and detects an image processing unit 13 for detecting the right and left movement directions and movement amounts compared to the reference image on the front. A rotation control unit 15 for performing synchronous control of the rotation device 10 that rotates the triangular mirror 8 following the movement direction and movement amount of the left and right, the image processing unit 13 and the rotation control unit 15. And a circuit control unit 14 for controlling the control device 1 itself.

本発明の実施例を図を用いて説明する。図1は本発明の三次元ディスプレイシステムにおける構成模式図であり、観察者11の正面左右にLCD3L,3Rが設置されている。また、該LCD3L,3Rの背面には各々フレネルレンズ5L,3Rが設置され、上部中央にCCDカメラ2が設置されている。更にはLCD3L,3Rに各々画像データ出力装置4L,4Rが接続され、LCD3Lに左眼用画像とLCD3Rに右眼用画像が表示可能となっている。該画像データ出力装置4L,4Rは、制御装置1から出力される画像切替信号を受け、システムに同期した左眼用画像と右眼用画像の表示切替を行う。なお、該左眼用画像と右眼用画像の表示切替速度は60フレーム、即ち左眼用画像と右眼用画像を毎秒30回ずつ交互に表示するのが好適である。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of the configuration of the three-dimensional display system of the present invention, and LCDs 3L and 3R are installed on the front and right of the observer 11. Further, Fresnel lenses 5L and 3R are installed on the back surfaces of the LCDs 3L and 3R, respectively, and a CCD camera 2 is installed in the upper center. Further, the image data output devices 4L and 4R are connected to the LCDs 3L and 3R, respectively, so that the left eye image can be displayed on the LCD 3L and the right eye image can be displayed on the LCD 3R. The image data output devices 4L and 4R receive the image switching signal output from the control device 1, and perform display switching between the left-eye image and the right-eye image in synchronization with the system. The display switching speed of the left eye image and the right eye image is preferably 60 frames, that is, the left eye image and the right eye image are preferably displayed alternately 30 times per second.

ここで、画像データ出力装置4LがLCD3Lに左眼用画像データを出力し当該LCD3Lが左眼用画像を表示した場合、光源装置6Lから照射された光源はレンズ7Lにて集光され、焦点距離位置にある三角ミラー8に照射される。該光源は左眼用光源として、三角ミラー8及びミラー9Lにて図中実線の矢印方向に反射しフレネルレンズ5Lを照射する。   Here, when the image data output device 4L outputs the image data for the left eye to the LCD 3L and the LCD 3L displays the image for the left eye, the light source emitted from the light source device 6L is condensed by the lens 7L, and the focal length is increased. The triangular mirror 8 at the position is irradiated. As the light source for the left eye, the light source is reflected by the triangular mirror 8 and the mirror 9L in the direction of the solid line in the figure and irradiates the Fresnel lens 5L.

また、画像データ出力装置4RがLCD3Rに右眼用画像データを出力し当該LCD3Rが右眼用画像を表示した場合、光源装置6Rから照射された光源はレンズ7Rにて集光され、焦点距離位置にある三角ミラー8に照射される。該光源は右眼用光源として、三角ミラー8及びミラー9Rにて図中点線の矢印方向に反射しフレネルレンズ5Rを照射する。   Further, when the image data output device 4R outputs the right eye image data to the LCD 3R and the LCD 3R displays the right eye image, the light source emitted from the light source device 6R is condensed by the lens 7R, and the focal length position The triangular mirror 8 is irradiated. As the light source for the right eye, the light source is reflected by the triangular mirror 8 and the mirror 9R in the direction of the dotted line in the figure and irradiates the Fresnel lens 5R.

上記三角ミラー8の位置、即ち反射角は通常は固定しているが、観察者11の頭及び両眼が左右に移動した場合、左眼用光源と右眼用光源の照射方向を追随変更する必要がある。この場合、前記観察者検出手段によりその移動方向及び移動量に相当するトラッキング角を検出する。図4は本発明の三次元ディスプレイシステムおける三角ミラーの回動動作説明図であり、観察者11が左に移動した場合、(a)に示すように三角ミラー8はトラッキング角に追随し回動装置10により左に回動し、左眼用光源は図中実線の矢印で示す照射位置から一点鎖線の矢印で示す照射位置に僅かに左移動し、右眼用光源は図中点線の矢印で示す照射位置から二点鎖線の矢印で示す照射位置に僅かに左移動する。また、観察者11が右に移動した場合、(b)に示すように三角ミラー8はトラッキング角に追随し回動装置10により右に回動し、左眼用光源は図中実線の矢印で示す照射位置から一点鎖線の矢印で示す照射位置に僅かに右移動し、右眼用光源は図中点線の矢印で示す照射位置から二点鎖線の矢印で示す照射位置に僅かに右移動する。   The position of the triangular mirror 8, that is, the reflection angle is normally fixed, but when the head and both eyes of the observer 11 move left and right, the irradiation directions of the light source for the left eye and the light source for the right eye are changed accordingly. There is a need. In this case, the tracking angle corresponding to the moving direction and the moving amount is detected by the observer detecting means. FIG. 4 is an explanatory view of the rotation operation of the triangular mirror in the three-dimensional display system of the present invention. When the observer 11 moves to the left, the triangular mirror 8 follows the tracking angle and rotates as shown in FIG. The left-eye light source is slightly moved left from the irradiation position indicated by the solid line arrow to the irradiation position indicated by the one-dot chain line arrow, and the right-eye light source is indicated by the dotted line arrow in the figure. It slightly moves left from the irradiation position shown to the irradiation position indicated by the two-dot chain line arrow. When the observer 11 moves to the right, as shown in (b), the triangular mirror 8 follows the tracking angle and is rotated to the right by the rotating device 10, and the light source for the left eye is indicated by a solid arrow in the figure. The right eye light source moves slightly to the irradiation position indicated by the two-dot chain line arrow from the irradiation position indicated by the two-dot chain line arrow.

上記のようにして、LCD3Lに左眼用画像を表示させるとフレネルレンズ5Lに照射された左眼用光源により左眼用画像が偏光して図1の図中実線の矢印で示すように観察者11の左眼に結像し、LCD3Rに右眼用画像を表示させるとフレネルレンズ5Rに照射された右眼用光源により右眼用画像が偏光して図中点線の矢印で示すように観察者11の右眼に結像し、該左眼用画像と右眼用画像の視差画像により立体映像を認識することができる。また、観察者11の頭及び両眼が左右に移動してもトラッキング機能により鮮明な立体映像を認識することができる。該方式によれば、三角ミラー8の回動制御は観察者11の頭及び両眼が左右に移動した時のみとなり、回動装置10は殆ど劣化することはない。   When the left eye image is displayed on the LCD 3L as described above, the left eye image is polarized by the left eye light source irradiated on the Fresnel lens 5L, and the observer is shown by the solid line arrow in FIG. When the image is formed on the left eye 11 and the right eye image is displayed on the LCD 3R, the right eye image is polarized by the right eye light source irradiated on the Fresnel lens 5R, and the observer is shown by the dotted arrow in the figure. 11 images are formed on the right eye, and a stereoscopic image can be recognized from the parallax images of the left eye image and the right eye image. In addition, a clear stereoscopic image can be recognized by the tracking function even if the observer's 11 head and both eyes move left and right. According to this method, the rotation control of the triangular mirror 8 is performed only when the observer's 11 head and both eyes move left and right, and the rotation device 10 hardly deteriorates.

本発明の三次元ディスプレイシステムは、テレビやパソコンのモニタを始め、立体映像を目的としたあらゆるシステムにおいて利用可能である。   The three-dimensional display system of the present invention can be used in any system for the purpose of stereoscopic video, such as a television or personal computer monitor.

本発明の三次元ディスプレイシステムにおける構成模式図である。It is a block diagram of the configuration of the three-dimensional display system of the present invention. 本発明の三次元ディスプレイシステムを内蔵したディスプレイの正面図である。It is a front view of the display incorporating the three-dimensional display system of this invention. 本発明の三次元ディスプレイシステムにおける制御装置のブロック回路図である。It is a block circuit diagram of the control apparatus in the three-dimensional display system of this invention. 本発明の三次元ディスプレイシステムにおける三角ミラーの回動動作説明図である。It is explanatory drawing of rotation operation | movement of the triangular mirror in the three-dimensional display system of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 制御装置
2 CCDカメラ
3 LCD
4 画像データ出力装置
5 フレネルレンズ
6 光源装置
7 レンズ
8 三角ミラー
9 ミラー
10 回動装置
11 観察者
12 ディスプレイ
13 画像処理部
14 回路制御部
15 回動制御部
1 Control device 2 CCD camera 3 LCD
4 Image data output device 5 Fresnel lens 6 Light source device 7 Lens 8 Triangular mirror 9 Mirror 10 Rotating device 11 Observer 12 Display 13 Image processing unit 14 Circuit control unit 15 Rotation control unit

Claims (2)

左眼用画像と右眼用画像をLCDに表示するための画像表示手段と、観察者の頭及び両眼の位置及び左右の移動を検出するための観察者検出手段と、LCDの背面に設置したフレネルレンズに対し左眼用画像に左眼用光源を照射し右眼用画像に右眼用光源を照射すると共に観察者の頭及び両眼が左右に移動した場合にその移動方向及び移動量に追随して前記左眼用光源と右眼用光源の照射方向を変更するための光源照射方向変更手段と、前記画像表示手段と観察者検出手段と光源照射方向変更手段の電気機械動作の同期制御を行うための制御装置等により構成し、
画像表示手段が、左眼用画像を表示するためのLCD(3L)と右眼用画像を表示するためのLCD(3R)を僅かに内側に向けて配置し、該LCD(3L)の背面より左眼用光源を集光して照射するためのフレネルレンズ(5L)とLCD(3R)の背面より右眼用光源を集光して照射するためのフレネルレンズ(5R)と、該LCD(3L)に左眼用画像データを出力するための画像データ出力装置(4L)とLCD(3R)に右眼用画像データを出力するための画像データ出力装置(4R)にて構成し、
光源照射方向変更手段が、左眼用画像に左眼用光源を照射し右眼用画像に右眼用光源を照射すると共に観察者(11)の頭及び両眼が左右に移動した場合にその移動方向及び移動量に追随して前記左眼用光源と右眼用光源の照射方向を追随変更するため、光源装置(6L)から照射される光源を集光するためのレンズ(7L)と光源装置(6R)から照射される光源を集光するためのレンズ(7R)と、該レンズ(7L,7R)の焦点距離位置で左眼用光源をミラー(9L)と右眼用光源をミラー(9R)に反射させるための三角ミラー(8)と、該三角ミラー(8)を観察者(11)の頭及び両眼が左右に移動した場合の移動方向及び移動量に追随して回動させるための回動装置(10)と、前記三角ミラー(8)で反射した左眼用光源をフレネルレンズ(5L)に照射するためのミラー(9L)と右眼用光源をフレネルレンズ(5R)に照射するためのミラー(9R)を各フレネルレンズ(9L,9R)の後部に設置して構成した ことにより構造が簡単で機構部品の劣化も少なく、更には観察者が斜め方向から観察したり頭及び両眼が左右に移動した場合でも鮮明な立体映像を観察することができることを特徴とする、三次元ディスプレイシステム。
Image display means for displaying left-eye and right-eye images on the LCD, observer detection means for detecting the position and left-right movement of the observer's head and eyes, and installation on the back of the LCD When the left-eye light source is irradiated to the left-eye image and the right-eye light source is irradiated to the right-eye image, and the observer's head and eyes move to the left and right, the moving direction and amount of movement The light source irradiation direction changing means for changing the irradiation directions of the left eye light source and the right eye light source, and the synchronization of the electromechanical operations of the image display means, the observer detection means, and the light source irradiation direction change means. Consists of a control device etc. for performing control,
The image display means arranges the LCD (3L) for displaying the image for the left eye and the LCD (3R) for displaying the image for the right eye slightly inward, from the back of the LCD (3L). A Fresnel lens (5L) for condensing and irradiating the light source for the left eye, a Fresnel lens (5R) for condensing and irradiating the light source for the right eye from the back of the LCD (3R), and the LCD (3L) ) With an image data output device (4L) for outputting image data for the left eye and an image data output device (4R) for outputting image data for the right eye to the LCD (3R),
When the light source irradiation direction changing means irradiates the left eye light source to the left eye image and the right eye light source to the right eye image and the head and eyes of the observer (11) move left and right A lens (7L) and a light source for condensing the light source emitted from the light source device (6L) to follow and change the irradiation direction of the left eye light source and the right eye light source following the movement direction and the movement amount. A lens (7R) for condensing the light source emitted from the device (6R), a left eye light source mirror (9L) and a right eye light source mirror at the focal length position of the lens (7L, 7R) 9R), and the triangular mirror (8) is rotated in accordance with the moving direction and moving amount when the observer's (11) head and eyes move to the left and right. And a light source for the left eye reflected by the triangular mirror (8) A mirror (9L) for irradiating the Fresnel lens (5L) and a mirror (9R) for irradiating the Fresnel lens (5R) with the light source for the right eye are installed at the rear of each Fresnel lens (9L, 9R). The structure is simple and there is little deterioration of the mechanical parts.Furthermore, it is characterized in that a clear stereoscopic image can be observed even when the observer observes from an oblique direction or the head and both eyes move left and right. 3D display system.
制御装置(1)が、CCDカメラ(2)で撮影した観察者(11)の頭及び両眼画像を入力し、正面での基準画像と比較して左右の移動方向及び移動量を検出するための画像処理部(13)と、該左右の移動方向及び移動量に追随して三角ミラー(8)を回動させる回動装置(10)の同期制御を行うための回動制御部(15)と、前記画像処理部(13)と回動制御部(15)及び当該制御装置(1)自体の制御を行うための回路制御部(14)等により構成することを特徴とする、請求項1に記載の三次元ディスプレイシステム。   The control device (1) inputs the head and binocular images of the observer (11) photographed by the CCD camera (2), and detects the right and left movement directions and movement amounts compared to the front reference image. Image processing unit (13) and a rotation control unit (15) for performing synchronous control of the rotation device (10) that rotates the triangular mirror (8) following the movement direction and movement amount of the left and right. And a circuit control unit (14) for controlling the image processing unit (13), the rotation control unit (15), and the control device (1) itself. The three-dimensional display system described in 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012113192A (en) * 2010-11-26 2012-06-14 Casio Comput Co Ltd Image display device, image display method, and program
CN104297928A (en) * 2013-07-15 2015-01-21 台达电子工业股份有限公司 Stereoscopic display device and projection method using same
CN119148402A (en) * 2024-11-19 2024-12-17 成都工业学院 Cylindrical space stereoscopic display device

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