JP4676903B2 - 立体映像表示装置 - Google Patents
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Description
これより、立体映像表示装置について、5つの実施形態(第一実施形態〜第五実施形態)について説明する。各実施形態の構成を説明し、続いて動作を説明する。
図1は、立体映像表示装置(第一実施形態)の概略図である。この図1に示すように、立体映像表示装置1は、IP原理に基づいて、入力された(または生成された)要素画像群により立体映像を表示するものであって、映像投射手段3と、第一レンズ群5と、第二レンズ群7とを備えている。
次に、図4に示すフローチャートを参照して、立体映像表示装置1の動作を説明する(適宜、図1参照)。
まず、立体映像表示装置1は、映像投射手段3によって、入力された要素画像群を、第二レンズ群7に投射する(ステップS1)。そうすると、立体映像表示装置1は、第二レンズ群7により、入力側の像である要素画像群から出力側の像である等倍倒立像を出力する(ステップS2)。
そして、立体映像表示装置1は、第一レンズ群5によって、第二レンズ群7で出力された等倍倒立像の一部ずつを、観察者が位置する観察位置に提示することで、立体映像を表示する(ステップS3)。
次に、図5を参照して、立体映像表示装置(第二実施形態)の構成を説明する。図5は、立体映像表示装置(第二実施形態)の概略図である。この図5に示すように、立体映像表示装置1Aは、IP原理に基づいて、入力された(または生成された)要素画像群により立体映像を表示するものであって、映像投射手段3と、第一レンズ群5と、第二レンズ群13とを備えている。図1に示した立体映像表示装置1と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
図6に示したように、屈折率分布レンズ13aは、光路の繰り返し周期Pに対して、P/2またはP(n+1/2)(nは任意の整数)の長さを備えている。この屈折率分布レンズ13aの基本的な性質は、アフォーカルレンズと同様になる。また、この屈折率分布レンズ13aは、隣接する屈折率分布レンズ13aへの光線の漏れが無いといった特徴を備えている。この特徴により、屈折率分布レンズ13aの入射端面に形成された入力側の要素画像は、劣化することなく、屈折率分布レンズ13aの出射端面に、出力側の要素画像として形成されることになる。
次に、図7に示すフローチャートを参照して、立体映像表示装置1Aの動作を説明する(適宜、図5参照)。
まず、立体映像表示装置1Aは、映像投射手段3によって、入力された要素画像群を、第二レンズ群13に投射する(ステップS11)。そうすると、立体映像表示装置1Aは、第二レンズ群13により、入力側の像である要素画像群を、出力側の像である等倍倒立像にして出力する(ステップS12)。
そして、立体映像表示装置1Aは、第一レンズ群5によって、第二レンズ群13で出力された等倍倒立像の一部ずつを、観察者が位置する観察位置に提示することで、立体映像を表示する(ステップS13)。
次に、図8を参照して、立体映像表示装置(第三実施形態)の構成を説明する。図8は、立体映像表示装置(第三実施形態)の概略図である。この図8に示すように、立体映像表示装置1Bは、IP原理に基づいて、入力された(または生成された)要素画像群により立体映像を表示するものであって、映像投射手段15と、レンズ群17とを備えている。図5に示した立体映像表示装置1Aと同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
また、光学系17aを構成する凸レンズ(17a1,17a2,17a3)では、凸レンズ17a2について、凸レンズ17a1および凸レンズ17a3が共役の位置になるように配置されている。これによって、入力画像ZINPUT2の等倍正立像が出力画像ZOUTPUT2に得られる。
出力画像ZOUTPUT2は実像であるが、この実像の像形成に関わる光線のうち、観察位置に達したものだけが観察者から見えることになる。一方、縮小像ZOUTPUT3は映像投射手段15の射出瞳の像であるから、この射出瞳の像がもし充分に小さく、点像と想定できるとすると、出力画像ZOUTPUT2を背面から照明する点光源とみなすことができる。このため、観察位置からは、出力画像ZOUTPUT2の観察位置と縮小像ZOUTPUT3とを結んだ直線上に位置する微小部分のみ観察される。すなわち、観察位置に応じて要素画像内のどの部位が見えるか変化する。この作用は、通常のIPの構成において(図20参照)、レンズと要素画像とにより達成される作用であり、従って図9に示した構成によってもIPの原理に基づく立体映像が再生される。
次に、図10に示すフローチャートを参照して、立体映像表示装置1Bの動作を説明する(適宜、図8参照)。
まず、立体映像表示装置1Bは、映像投射手段15によって、入力された要素画像群を、レンズ群17に投射する(ステップS21)。この場合に、要素画像の等倍正立像は、映像投射手段15の絞り19によって形成される射出瞳が縮小された像により背面より照明され、立体映像を生成する。そして、立体映像表示装置1Bは、レンズ群17により、入力側の像である要素画像群から出力側の像である等倍正立像を出力する(ステップS22)。
次に、図11を参照して、立体映像表示装置(第四実施形態)の構成を説明する。図11は、立体映像表示装置(第四実施形態)の概略図である。この図11に示すように、立体映像表示装置1Cは、IP原理に基づいて、入力された(または生成された)要素画像群により立体映像を表示するものであって、映像投射手段3と、第一レンズ群5と、レンズ群17と、フィールドレンズペア19とを備えている。図1および図8に示した立体映像表示装置1および立体映像表示装置1Bと同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
次に、図13に示すフローチャートを参照して、立体映像表示装置1Cの動作を説明する(適宜、図11参照)。
まず、立体映像表示装置1Cは、映像投射手段3によって、入力された要素画像群を、入射側フィールドレンズ19aに投射する(ステップS31)。そうすると、立体映像表示装置1Cは、入射側フィールドレンズ19aにより、光量を一定に保ったまま、入力側の像である要素画像群をレンズ群17に伝達する(ステップS32)。そして、立体映像表示装置1Cは、レンズ群17によって、要素画像群から等倍正立像を出力する(ステップS33)。
次に、図14を参照して、立体映像表示装置(第五実施形態)の構成を説明する。図14は、立体映像表示装置(第五実施形態)の概略図である。この図14に示すように、立体映像表示装置1Dは、IP原理に基づいて、入力された(または生成された)要素画像群により立体映像を表示するものであって、映像投射手段3と、レンズアレイ21とを備えている。図1に示した立体映像表示装置1と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
次に、図17に示すフローチャートを参照して、立体映像表示装置1Dの動作を説明する(適宜、図14参照)。
まず、立体映像表示装置1Dは、映像投射手段3によって、入力された要素画像群を、レンズアレイ21に投射する(ステップS41)。そうすると、立体映像表示装置1Dは、レンズアレイ21により、入力側の像である要素画像群から等倍倒立像を内部に形成し、この等倍倒立像の一部ずつを観察者が位置する観察位置に提示することで、所定の範囲に立体映像を表示する(ステップS42)。
3、15 映像投射手段
5 第一レンズ群
7、13 第二レンズ群
9 遮光壁
11 投射レンズ
13a 屈折率分布レンズ
17 レンズ群
17a 光学系
17a1、17a2、17a3 凸レンズ
19 フィールドレンズペア
19a 入射側フィールドレンズ
19b 出射側フィールドレンズ
21 レンズアレイ
Claims (5)
- 立体映像を表示する立体映像表示装置であって、
前記立体映像を構成するための複数の要素画像からなる要素画像群を投射し一平面上に結像させる映像投射手段と、
前記要素画像のそれぞれの位置に対応し、この対応した要素画像からの光が入射する要素レンズ系を、一平面上に複数配列した第一レンズ群と、
前記映像投射手段と前記第一レンズ群との間に介在させ、前記要素画像のそれぞれの位置に対応したアフォーカル光学系を一平面上に複数配列した第二レンズ群と、を備え、
前記映像投射手段によって結像された要素画像の像からの光線が前記アフォーカル光学系および前記要素レンズ系に入射され、
前記アフォーカル光学系は、前記要素画像の像の等倍倒立像を形成し、
前記第一レンズ群は、前記第二レンズ群により結像された要素画像の光軸上の一点と観察位置とを結ぶ線上に、前記要素レンズ系の中心が位置するように配置されることを特徴とする立体映像表示装置。 - 前記アフォーカル光学系が、光路長の1周期をPとした場合に、P(n+1/2)(nは整数)となる長さを有している屈折率分布レンズによって構成したことを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。
- 立体映像を表示する立体映像表示装置であって、
前記立体映像を構成するための複数の要素画像からなる要素画像群を投射し一平面上に結像させる映像投射手段と、
前記要素画像が結像する位置で前記要素画像のそれぞれの位置に対応し、光路長の1周期をPとした場合に、P(n+3/4)(nは整数)となる長さを有している屈折率分布レンズを一平面上に複数配列したレンズ群と、
を備えることを特徴とする立体映像表示装置。 - 立体映像を表示する立体映像表示装置であって、
前記立体映像を構成するための複数の要素画像からなる要素画像群を投射し一平面上に結像させる映像投射手段と、
前記要素画像が結像する位置で前記要素画像のそれぞれの位置に対応し、この要素画像の像の等倍正立像を形成する正立等倍レンズ系を一平面上に複数配列したレンズ群と、を備え、
前記映像投射手段は、投射レンズと、前記投射レンズの射出瞳を制限する絞りと、を備えることを特徴とする立体映像表示装置。 - 立体映像を表示する立体映像表示装置であって、
前記立体映像を構成するための複数の要素画像からなる要素画像群を投射し一平面上に結像させる映像投射手段と、
前記要素画像のそれぞれの位置に対応し、この対応した要素画像からの光が入射する要素レンズ系を、一平面上に複数配列した第一レンズ群と、
前記映像投射手段と前記第一レンズ群との間に介在させ、前記要素画像のそれぞれの位置に対応し、この要素画像の像の等倍正立像を形成する複数の正立等倍レンズ系を一平面上に配列した第二レンズ群と、
前記映像投射手段と前記第二レンズ群との間に介在させ、前記第二レンズ群で配列された前記正立等倍レンズ系のレンズ間隔よりも狭いレンズ間隔で一平面上に配列された複数のレンズからなり、前記要素画像の像を前記第二レンズ群に伝達する入射側フィールドレンズと、
前記第二レンズ群と前記第一レンズ群との間に介在させ、前記第二レンズ群で配列された前記正立等倍レンズ系のレンズ間隔よりも狭いレンズ間隔で一平面上に配列された複数のレンズからなり、前記等倍正立像を前記第一レンズ群に伝達する出射側フィールドレンズと、
を備えることを特徴とする立体映像表示装置。
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