JP2008129835A - Stereoscopic image display system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体触覚表現機能を有する立体画像表示システムに関するものである。 The present invention relates to a stereoscopic image display system having a fluid haptic expression function.
立体画像による視覚情報の表現装置に加え、触覚情報の表現装置を組み合わせることによって、実際に視認しているものに触れる感覚を得ることができるようになる。従来の視覚情報の表現装置と触覚情報の表現装置とを組み合わせる立体画像表示技術では、触覚情報の表現装置として、例えば金属などの固体を媒体とした機械的なものを利用して、触覚情報を与えていた。また別の技術として、人間の神経に対して電気的刺激を与えることで、あたかも物質に接触したかのような知覚を与えていた(特許文献1参照)。
しかしながら従来の機械的な触覚情報の表現装置では、弾力に富む物質の触覚再現が困難であり、特に空気の流れや水圧力の触覚再現が実現困難であった。また、電気刺激的な触覚情報の表現装置では、利用者はあらかじめグローブなどの電気的刺激を伝達する媒体を装着する必要があり、利便性が乏しく、触覚を有しない物質に対しては映像に応じた応力を与えることができなかった。 However, in the conventional mechanical tactile information expression device, it is difficult to reproduce the tactile sensation of a material having a high elasticity, and it is particularly difficult to realize tactile reproduction of air flow and water pressure. In addition, in the device for expressing tactile information that is electrically stimulated, the user needs to wear a medium that transmits an electrical stimulus, such as a glove, in advance. The corresponding stress could not be given.
前記従来の課題を解決するために、本発明の立体画像表示システムは、立体画像表示が可能な画像表示手段と、前記立体画像と被位置計測物体との相対位置を計測可能な位置計測手段と、流体の応力を発生する機能を有する応力発生手段を有し、前記立体画像と前記被位置計測物体との相対位置と、前記立体画像に応じて、被位置計測物体に対して前記応力発生手段により前記応力を提供する立体画像表示システムとすることにより、立体画像による視覚情報と、流体の触覚情報を与えるものである。 In order to solve the conventional problem, a stereoscopic image display system of the present invention includes an image display unit capable of displaying a stereoscopic image, and a position measuring unit capable of measuring a relative position between the stereoscopic image and the position measurement object. And a stress generating means having a function of generating a stress of the fluid, and the relative position between the stereoscopic image and the position measuring object and the stress generating means for the position measuring object according to the stereoscopic image. By providing a stereoscopic image display system that provides the stress as described above, visual information by a stereoscopic image and fluid tactile information are provided.
また、本発明の立体画像表示システムの前記画像表示手段は、液晶表示装置あるいは有機EL表示装置とするものである。 Further, the image display means of the stereoscopic image display system of the present invention is a liquid crystal display device or an organic EL display device.
また、本発明の立体画像表示システムの前記位置計測手段は、前記画像表示手段の左右に配置された2つの2次元撮像装置を含む、少なくとも2つの撮像装置とするものである。 In the stereoscopic image display system according to the present invention, the position measurement unit includes at least two imaging devices including two two-dimensional imaging devices arranged on the left and right of the image display unit.
また、本発明の立体画像表示システムの前記位置計測手段は、前記画像表示手段上に薄膜トランジスタで構成される撮像装置とするものである。 In the stereoscopic image display system according to the present invention, the position measuring unit is an imaging device including a thin film transistor on the image display unit.
また、本発明の立体画像表示システムの前記応力発生手段は、加圧送風機であって応力伝達媒体として気体を用いる、あるいは前記応力発生手段は、加圧送水機であって応力伝達媒体として液体を用いる構成とすることにより、特に空気の流れや水圧力の触覚再現を行うものである。 In the stereoscopic image display system of the present invention, the stress generating means is a pressurized blower and uses gas as a stress transmission medium, or the stress generating means is a pressurized water feeder and uses liquid as the stress transmission medium. By adopting a configuration to be used, tactile reproduction of air flow and water pressure in particular is performed.
また、本発明の立体画像表示システムの前記応力発生手段は、前記画像表示手段の背面に配置され、また前記画像表示手段は流体を通すための複数の細孔を有するものである。 Further, the stress generating means of the stereoscopic image display system of the present invention is disposed on the back surface of the image display means, and the image display means has a plurality of pores for allowing fluid to pass through.
また、本発明の立体画像表示システムの前記応力発生手段は、加熱冷却機能を有するものであり、温度情報も表現可能とするものである。 Further, the stress generating means of the stereoscopic image display system of the present invention has a heating / cooling function and can express temperature information.
本発明の立体画像表示システムによれば、立体画像と被位置計測物体との相対位置と、立体画像に応じて、応力発生手段によって被位置計測物体に対して応力を提供可能で、特に流体の応力表現能力に優れた触覚表現機能を有した立体画像表示システムを提供することができる。また、利用者は刺激を伝達するグローブなどの媒体を装着する必要がなく、利便性に優れた立体画像表示システムを提供することができる。 According to the three-dimensional image display system of the present invention, stress can be provided to the position measuring object by the stress generating means according to the relative position between the three-dimensional image and the position measuring object and the three-dimensional image. It is possible to provide a stereoscopic image display system having a tactile expression function that is excellent in stress expression ability. Further, the user does not need to wear a medium such as a glove that transmits a stimulus, and can provide a stereoscopic image display system that is excellent in convenience.
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における立体画像表示システムの構成図であり、上面から見た構成を示している。図1において、画像表示手段101は立体画像表示が可能な表示装置であり、例えば視野角の異なる液晶表示素子を用いた液晶表示装置で構成する。あるいは、画像表示手段101は有機EL表示を組み合わせて立体表示を行う有機EL表示装置で構成する。もしくは画像表示手段101は気体中や液体中に分散された微小粒子へ指向性に優れる光源を投影可能な投影装置で立体画像が表示可能に構成する。このような表示装置により、画像表示手段101には立体画像102が表示される。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of a stereoscopic image display system according to Embodiment 1 of the present invention, showing a configuration viewed from above. In FIG. 1, an image display means 101 is a display device capable of displaying a three-dimensional image, and is composed of a liquid crystal display device using liquid crystal display elements having different viewing angles, for example. Alternatively, the image display means 101 is configured by an organic EL display device that performs stereoscopic display by combining organic EL displays. Alternatively, the image display means 101 is configured to be able to display a stereoscopic image with a projection apparatus capable of projecting a light source with excellent directivity onto fine particles dispersed in gas or liquid. With such a display device, the
位置計測手段A103と位置計測手段B104は、利用者の指などに相当する被位置計測物体105と、立体画像102との相対位置を計測するものである。 位置計測手段A103と位置計測手段B104は、それぞれ平面映像を撮像可能とし、撮像位置の異なる2つの手段の出力から被位置計測物体105の空間位置情報を計測するものである。
The position measurement unit A103 and the position measurement unit B104 measure the relative position between the
もしくは位置計測手段A103と位置計測手段B104は、それぞれ音波反射計測などの非光学的な手段によって構成しても、被位置計測物体105の位置情報を計測することが可能である。また、位置計測手段は必ずしも2つ以上の手段で構成されるものではなく、空間位置情報を1つの検出可能な手段で構成としても良いことはいうまでもない。
Alternatively, the position measurement unit A103 and the position measurement unit B104 can measure the position information of the
システム制御装置106は、画像表示手段101で表示されている立体画像102の物質情報を有すると共に、位置計測手段A103と位置計測手段B104の出力と、立体画像102に応じて被位置計測物体105へ与える応力を制御するものである。
The
応力発生手段A107と応力発生手段B108は、システム制御装置106の出力に応じて被位置計測物体105へ提供する応力を発生するものである。応力は空気や液体などの流体を媒体とする応力を発生するように構成する。
The stress generating means A 107 and the stress generating means
以上のように構成された立体画像表示システムについて以下その動作説明を行う。システム制御装置106は、算出した前記被位置計測物体105の空間位置情報と、画像表示手段101によって制御される立体画像102の空間位置情報との相対位置情報と、システム制御装置106自身が有する立体画像102の物質情報に応じて、被位置計測物体105が立体画像102により受けることが望ましい応力を応力発生手段により提供するように応力発生手段A107および応力発生手段B108を制御する。
The operation of the stereoscopic image display system configured as described above will be described below. The
応力発生手段A107と応力発生手段B108は、システム制御装置106の制御出力に応じて応力を発生し、流体を媒体として被位置計測物体105へ応力を伝達する。応力には流体を媒体とするので、特に流体の応力表現能力に優れる。
The stress generation means A 107 and the stress generation means
以上のように、本発明の実施の形態1による立体画像表示システムによれば、立体画像と被位置計測物体との相対位置と、立体画像に応じて、被位置計測物体に対し応力発生手段によって応力を提供可能であり、特に流体の応力表現能力に優れる立体画像表示システムを実現することが可能である。 As described above, according to the stereoscopic image display system according to the first embodiment of the present invention, the relative position between the stereoscopic image and the position-measuring object and the position measuring object are stressed by the stress generating unit. It is possible to provide a stereoscopic image display system that can provide stress and is particularly excellent in the ability to express the stress of a fluid.
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2における位置計測手段の配置図であり、上面から見た配置を示している。図2において、画像表示手段201は立体画像表示が可能な表示装置であり、画像表示手段201は、視野角の異なる液晶表示素子や、有機EL表示を組み合わせた立体表示装置や、ホログラフィ技術による印刷物および立体表示装置、もしくは気体中や液体中に分散された微小粒子へ指向性に優れる光源を投影可能な投影装置で実現される。画像表示手段201には立体画像202が表示される。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a layout diagram of the position measuring means in Embodiment 2 of the present invention, showing the layout as seen from above. In FIG. 2, an image display means 201 is a display device capable of displaying a stereoscopic image. The image display means 201 is a liquid crystal display element having a different viewing angle, a stereoscopic display device combined with an organic EL display, or a printed matter by holography technology. In addition, it is realized by a stereoscopic display device or a projection device capable of projecting a light source with excellent directivity onto fine particles dispersed in gas or liquid. A
撮像装置A203と撮像装置B204は、利用者の指などに相当する被位置計測物体205と、立体画像202との相対位置を計測するものであり、特に撮像装置A203と撮像装置B204は、画像表示手段201の左右外側に配置され、それぞれ平面映像を撮像可能である。
The
撮像装置A203と撮像装置B204は、画像表示手段201の外側に配置することで、画像表示手段201の立体表示を妨げることなく、被位置計測物体205を撮像可能である。また左右に離して配置することで被位置計測物体205に対する撮像方位角度を十分に広げることが可能であるので、被位置計測物体205の空間位置情報をより正確に得ることができる。
By arranging the
(実施の形態3)
図3は本発明の実施の形態3における画像表示手段と位置計測手段の部分構成図である。図3は画像表示手段を構成するサブピクセルと、位置計測手段を構成するイメージセンサ構成素子の一部分を示したものである。
(Embodiment 3)
FIG. 3 is a partial configuration diagram of image display means and position measurement means in Embodiment 3 of the present invention. FIG. 3 shows a part of sub-pixels constituting the image display means and image sensor constituting elements constituting the position measuring means.
図3において、サブピクセルA301、サブピクセルB302、サブピクセルC303とイメージセンサ構成素子A304、イメージセンサ構成素子B305、イメージセンサ構成素子C306は薄膜トランジスタを用いて同一基板上に形成される。画像表示手段の一画素はサブピクセルA301、サブピクセルB302、サブピクセルC303により構成され、複数の画素が集積されて画像表示手段を構成するものである。 In FIG. 3, a subpixel A301, a subpixel B302, a subpixel C303, an image sensor constituent element A304, an image sensor constituent element B305, and an image sensor constituent element C306 are formed on the same substrate using thin film transistors. One pixel of the image display means is constituted by a subpixel A301, a subpixel B302, and a subpixel C303, and a plurality of pixels are integrated to constitute an image display means.
サブピクセルA301は青の発光色を有し、サブピクセルB302は緑の発光色を有し、サブピクセルC303は赤の発光色を有し、それぞれのピクセルの発光色を合成することにより全ての色を画像表示手段に表現するものである。画像表示手段の一画素が別の発光色を加えて4つ以上のサブピクセルにより構成されても良い。 The subpixel A301 has a blue emission color, the subpixel B302 has a green emission color, and the subpixel C303 has a red emission color. By combining the emission colors of the respective pixels, all the colors can be obtained. Is expressed on the image display means. One pixel of the image display means may be composed of four or more subpixels by adding another emission color.
サブピクセルA301に隣接してイメージセンサ構成素子A304が配置される。イメージセンサ構成素子B305は、サブピクセルA301とサブピクセルB302に隣接して、イメージセンサ構成素子A304の反対側に配置される。イメージセンサ構成素子C306は、サブピクセルB302とサブピクセルC303に隣接して配置される。 An image sensor component A304 is disposed adjacent to the subpixel A301. The image sensor component B305 is disposed adjacent to the subpixel A301 and the subpixel B302 and on the opposite side of the image sensor component A304. The image sensor component C306 is disposed adjacent to the subpixel B302 and the subpixel C303.
イメージセンサ構成素子A304、イメージセンサ構成素子B305、イメージセンサ構成素子C306により、位置計測手段としての撮像装置を構成するものであり、薄膜トランジスタを用いて同一基板上に形成することにより、画像表示手段と撮像装置を一体化形成することができる。 The image sensor constituent element A304, the image sensor constituent element B305, and the image sensor constituent element C306 constitute an image pickup apparatus as a position measuring means, and are formed on the same substrate by using a thin film transistor. The imaging device can be integrally formed.
このように画像表示手段と、位置計測手段としての撮像装置を一体に形成することにより、画像表示手段と位置計測手段の相対位置が一意的に決定されるので、画像表示手段と位置計測手段の相対位置を設置毎に調整する必要がなく、煩わしさがない利便性に富んだ立体画像表示システムを提供することができる。 Thus, by integrally forming the image display means and the imaging device as the position measurement means, the relative position between the image display means and the position measurement means is uniquely determined. It is not necessary to adjust the relative position for each installation, and it is possible to provide a convenient stereoscopic image display system that is not bothersome.
(実施の形態4)
図4は本発明の実施の形態4における応力発生手段の構成図である。図4において給気ユニット401は、外部から空気などの気体を応力発生手段へ取り込むもので、給気ユニット401により取り込んだ気体は、気体加熱冷却ユニット402により加熱あるいは冷却する。気体加熱冷却ユニット402により加熱あるいは冷却されて温度制御された気体には、加圧送風機を構成する加圧送風ユニット403により圧力を加えられ、気体の応力を発生する構成である。
(Embodiment 4)
FIG. 4 is a block diagram of the stress generating means in Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 4, the
応力発生手段をこのような構成とすることにより、気体を応力伝達の媒体として利用することが可能となる。また気体加熱冷却ユニット402を備えることによって、気体の応力とともに温度情報も表現可能となる。
When the stress generating means has such a configuration, gas can be used as a stress transmission medium. In addition, by providing the gas heating /
(実施の形態5)
図5は本発明の実施の形態5における応力発生手段の構成図である。図5において給水ユニット501は、水などの液体を応力発生手段へ取り込むもので、給水ユニット501により取り込んだ液体は、液体加熱冷却ユニット502により加熱あるいは冷却する。液体加熱冷却ユニット502により加熱あるいは冷却されて温度制御された液体には、加圧送水機を構成する加圧送水ユニット503により圧力を加えられ、液体の応力を発生する構成である。
(Embodiment 5)
FIG. 5 is a block diagram of the stress generating means in Embodiment 5 of the present invention. In FIG. 5, the
応力発生手段をこのような構成とすることにより、液体を応力伝達の媒体として利用することが可能となる。また液体加熱冷却ユニット502を備えることによって、液体の応力とともに温度情報も表現可能となる。
By adopting such a configuration for the stress generating means, it is possible to use the liquid as a stress transmission medium. Further, by providing the liquid heating /
(実施の形態6)
図6は本発明の実施の形態6における画像表示手段の部分構成図である。図6においてサブピクセルA601は青の発光色を有するサブピクセルあり、サブピクセルB602は緑の発光色を有するサブピクセルであり、サブピクセルC603は赤の発光色を有するサブピクセルである。サブピクセルA601、サブピクセルB602、サブピクセルC603はそれぞれの間に間隔を有して形成している。
(Embodiment 6)
FIG. 6 is a partial configuration diagram of the image display means in Embodiment 6 of the present invention. In FIG. 6, a subpixel A601 is a subpixel having a blue emission color, a subpixel B602 is a subpixel having a green emission color, and a subpixel C603 is a subpixel having a red emission color. The subpixel A601, the subpixel B602, and the subpixel C603 are formed with a space therebetween.
画像表示手段の1画素はサブピクセルA601、サブピクセルB602、サブピクセルC603により構成され、複数の画素が集積されて画像表示手段を構成する。前記画像表示手段の1画素が別の発光色を加えて4つ以上のサブピクセルにより構成されても良い。 One pixel of the image display means is constituted by a subpixel A601, a subpixel B602, and a subpixel C603, and a plurality of pixels are integrated to constitute an image display means. One pixel of the image display means may be composed of four or more subpixels by adding another emission color.
サブピクセルと他のサブピクセルの間には、空気などの気体や、水などの液体による、流体が通過可能な細孔604が設けられている。細孔604は必ずしもすべてのサブピクセルの間に設けなくても良い。細孔604を通じて流体を媒体とした応力を伝達することによって、画像表示手段の前面から流体の応力を加えることが可能となる。
Between the sub-pixel and the other sub-pixel, a
本発明にかかる立体画像表示システムは、応力発生手段によって被位置計測物体に対して応力を提供可能になるので、流体触覚表現機能を有する立体画像表示システム等として有用である。 The stereoscopic image display system according to the present invention is useful as a stereoscopic image display system having a fluid tactile sensation expression function because stress can be provided to the position measurement object by the stress generating means.
101 画像表示手段
102 立体画像
103 位置計測手段A
104 位置計測手段B
105 被位置計測物体
106 システム制御装置
107 応力発生手段A
108 応力発生手段B
201 画像表示手段
202 立体画像
203 撮像装置A
204 撮像装置B
205 被位置計測物体
402 気体加熱冷却ユニット
403 加圧送風ユニット
502 液体加熱冷却ユニット
503 加圧送水ユニット
604 細孔
101 image display means 102
104 Position measuring means B
105 Positioned
108 Stress generating means B
201 Image display means 202
204 Imaging device B
205 Positioned
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