JP6456189B2 - 立体画像表示装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の第1の実施の形態に係る立体画像表示装置について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る立体画像表示装置の模式的断面図である。図2は、図1の立体画像表示装置100の模式的平面図である。図3は、図1および図2の立体画像表示装置100のスクリーンの斜視図である。図1に示すように、立体画像表示装置100は、円筒形状のスクリーン110、複数の光線発生器120、制御装置130、記憶装置140およびカバー部材150を含む。
図4(a)〜(d)は、スクリーン110の基本拡散部材111の構成および機能を説明するための図である。図4(a)は、基本拡散部材111を構成する光透過拡散膜の正面図を示す。図4(b),(c)は、それぞれ図4(a)の光透過拡散膜111Aの側面図および上面図を示す。図4(d)は、円筒形状の基本拡散部材111の斜視図を示す。
図6は、光線発生器120の動作を説明するための模式的平面図である。図6には1つの光線発生器120のみが示される。上記のように、光線発生器120は、レーザ光からなる光線を出射するとともにその光線を水平面内および垂直面内で偏向させることができる。
図7は、立体画像提示方法を説明するための模式的平面図である。図7においては、3つの光線発生器120が示される。図7の3つの光線発生器120をそれぞれ光線発生器120A,120B,120Cと呼ぶ。
図9は、本実施の形態に係る立体画像表示装置100における全周囲から観察可能な立体画像の生成原理を説明するための模式的平面図である。図9には、4つの光線発生器120a,120b,120c,120dが示される。
本実施の形態におけるスクリーン110は円筒形状を有するが、本発明はこれに限定されない。スクリーン110は円錐形状、円錐台形状、多角柱形状、多角錐台形状または多角錐形状等の他の形状を有してもよい。なお、本実施の形態における円筒形状のスクリーン110は大型であるため、多角柱形状に近似することができる。
本実施の形態においては、光線発生器120がスクリーン110を取り囲むように配置されるが、本発明はこれに限定されない。光線発生器120は、スクリーン110の内方に配置されてもよい。図13は、第2の変形例に係る立体画像表示装置100の模式的断面図である。図13の立体画像表示装置100について、図1の立体画像表示装置100と異なる点を説明する。
本実施の形態に係る立体画像表示装置100においては、スクリーン110は、基本拡散部材111および調整用拡散部材112の積層構造を有する。基本拡散部材111は、光線発生器120からの各光線をX方向に平行な面内で第1の角度拡散させかつY方向に平行な面内で第1の角度よりも大きい第2の角度拡散させて透過させる。調整用拡散部材112は、光線発生器120からの各光線をX’方向に平行な面内で第4の角度拡散させかつY’方向に平行な面内で第4の角度よりも大きい第5の角度拡散させて透過させる。
(1)スクリーンの構成および製造方法
第1の実施の形態においては光透過拡散膜112Aの配置角度がZ平面内で調整されることによりスクリーン110の円周方向Rにおける光線の拡散角度が調整されたが、本発明はこれに限定されない。以下、第2の実施の形態に係る立体画像表示装置100について、第1の実施の形態に係る立体画像表示装置100と異なる点を説明する。第2の実施の形態においては、調整用拡散部材112を形成するために、光透過拡散特性が異なる複数種類の光透過拡散膜が準備される。
本実施の形態に係る立体画像表示装置100においては、第1の面内におけるスクリーン110による各光線の拡散角度が目標角度と等しくなるように複数種類の光透過拡散膜112Bが選択される。その後、基本拡散部材111および調整用拡散部材112が積層されることにより、第1の面内におけるスクリーン110による各光線の拡散角度が目標角度に調整される。これにより、簡単な構成で、第1の面内におけるスクリーン110による各光線の拡散角度を目標角度に調整することができる。その結果、観客310は、X方向において欠落部分が発生しない立体画像1を視域300から観察することができる。
(1)上記実施の形態においては、スクリーン110は回転対称な形状を有するが、本発明はこれに限定されない。スクリーン110は大型の平面形状または曲面形状等の他の形状を有してもよい。この場合、スクリーン110の後方に複数の光線発生器120が配置され、スクリーン110の前方に観客席220が設けられる。観客席220上にスクリーン110と略平行な視域300が定義される。また、スクリーン110と観客席220との間に図示しないフレネルレンズ等の集光部材が配置されることが好ましい。
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
[5]参考形態
(1)第1の参考形態に係る立体画像表示装置は、立体形状データに基づいて、予め定められた仮想面上の視域における観察者に立体画像を提示するための立体画像表示装置であって、第1および第2の光透過拡散部材の積層構造を有するスクリーンと、複数の光線からなる光線群をスクリーンを通して視域に照射するように配置される光線発生器と、立体形状データに基づいて、光線発生器により発生される光線群により立体画像が提示されるように光線発生器を制御する制御部とを備え、仮想面に平行な第1の方向がスクリーンの表面に定義されるとともに第1の方向に直交する第2の方向がスクリーンの表面に定義され、第1の光透過拡散部材は、光線発生器からの各光線を第1の方向に平行な第1の面内で第1の角度拡散させかつ第2の方向に平行な第2の面内で第1の角度よりも大きい第2の角度拡散させて透過させるように構成され、第2の光透過拡散部材は、光線発生器からの各光線を第1の面内で第1の角度よりも大きい調整角度拡散させて透過させるように構成され、第1および第2の光透過拡散部材は、第1の面内におけるスクリーンによる各光線の拡散角度が調整角度よりも大きい目標角度に調整されるように積層され、目標角度は、視域に対して、第1の方向において立体画像に欠落部分が発生しない各光線の拡散角度である。
この立体画像表示装置においては、第1および第2の光透過拡散部材の積層構造を有するスクリーンが配置される。光線発生器により複数の光線からなる光線群が、スクリーンを通して予め定められた仮想面上の視域に照射される。立体形状データに基づいて光線発生器が制御されることにより、光線群により立体画像が提示される。
スクリーンの表面には、仮想面に平行な第1の方向が定義されるとともに第1の方向に直交する第2の方向が定義される。第1の光透過拡散部材は、光線発生器からの各光線を第1の方向に平行な第1の面内で第1の角度拡散させかつ第2の方向に平行な第2の面内で第1の角度よりも大きい第2の角度拡散させて透過させる。第2の光透過拡散部材は、光線発生器からの各光線を第1の面内で第1の角度よりも大きい調整角度拡散させて透過させる。それにより、第1の面内におけるスクリーンによる各光線の拡散角度が調整角度よりも大きい目標角度に調整される。そのため、観察者は、第1の方向において欠落部分が発生しない立体画像を視域から観察することができる。
この構成においては、視域ならびに光線発生器の位置および数等を考慮して、試行錯誤を重ねながらスクリーンによる各光線の拡散角度を調整する際に、第1および第2の光透過拡散部材の積層態様を変更すればよく、スクリーンの製造および試験を繰り返す必要がない。そのため、スクリーンを大型化する場合でも、スクリーンのコストおよび製造時間が増加することが抑制される。その結果、広い空間で多数の観察者に立体画像を提示することが可能になる。
(2)第2の光透過拡散部材に互いに直交する第3および第4の方向が定義され、第2の光透過拡散部材は、光線発生器からの各光線を第3の方向に平行な第3の面内で第3の角度拡散させかつ第4の方向に平行な第4の面内で第3の角度よりも大きい第4の角度拡散させて透過させる特性を有し、第1の方向に対して第2の光透過拡散部材の第3の方向がなす角度が調整されることにより、第1の面内におけるスクリーンによる各光線の拡散角度が目標角度に調整されてもよい。
この場合、第1の光透過拡散部材に対する第2の光透過拡散部材の相対的な傾きを変更しつつ第1および第2の光透過拡散部材を積層することにより、第1の方向に対して第2の光透過拡散部材の第3の方向がなす角度を調整することができる。それにより、第1の面内におけるスクリーンによる各光線の拡散角度を調整することができる。その結果、簡単な構成で、第1の面内におけるスクリーンによる各光線の拡散角度を目標角度に調整することができる。
(3)第2の光透過拡散部材として、それぞれ異なる拡散角度を有する複数種類の光透過拡散部材から一の光透過拡散部材が選択されることにより、第1の面内におけるスクリーンによる各光線の拡散角度が目標角度に調整されてもよい。
この場合、第1の面内におけるスクリーンによる各光線の拡散角度が目標角度と等しくなるように複数種類の光透過拡散部材から一の光透過拡散部材が選択される。これにより、簡単な構成で、第1の面内におけるスクリーンによる各光線の拡散角度を目標角度に調整することができる。
(4)第1の方向は水平方向であり、スクリーンは、垂直方向に延びる中心軸の周囲を取り囲む形状を有し、視域は、スクリーンを取り囲むように水平面上に定められてもよい。
この場合、観察者は、スクリーンを取り囲むように水平面上に定められた視域から、スクリーンの上方または内部の空間に提示される立体画像を裸眼で観察することができる。
(5)スクリーンは、円筒形状を有してもよい。この場合、スクリーンを容易に作製することができる。
(6)第1の方向は水平方向であり、スクリーンは平面形状を有し、視域は、スクリーンに対向するように水平面上に定められてもよい。
この場合、観察者は、スクリーンに対向する水平面上に定められた視域から、スクリーンの前方または後方の空間に提示される立体画像を裸眼で観察することができる。
100 立体画像表示装置
110 スクリーン
111 基本拡散部材
111A〜111C,112A,112B 光透過拡散膜
111a,111b 端部
111L 左端部
111R 右端部
112 調整用拡散部材
120,120A〜120C,120a〜120d 光線発生器
130 制御装置
140 記憶装置
150 カバー部材
160 反射部材
200 視聴会場
210 グラウンド
220 観客席
300 視域
310〜312 観客
E,E’,IA0〜IC0,IA1〜IC1,P1〜P11,PG,PR 位置
Fx X平面
Fy Y平面
L1〜L11,LA0〜LC0,LA1〜LC1,La〜Ld 光線
P31,P32,Pa〜Pd 点
R 円周方向
T 稜線方向
Claims (6)
- 立体形状データに基づいて、予め定められた仮想面上の視域における観察者に立体画像を提示するための立体画像表示装置であって、
第1および第2の光透過拡散部材の積層構造を有するスクリーンと、
複数の光線からなる光線群を前記スクリーンを通して前記視域に照射するように配置される光線発生器と、
前記立体形状データに基づいて、前記光線発生器により発生される光線群により立体画像が提示されるように前記光線発生器を制御する制御部とを備え、
前記仮想面に平行な第1の方向が前記スクリーンの表面に定義されるとともに前記第1の方向に直交する第2の方向が前記スクリーンの表面に定義され、
前記第1の光透過拡散部材は、前記光線発生器からの各光線を前記第1の方向に平行でかつ当該第1の光透過拡散部材に直交する第1の面内で第1の角度拡散させかつ前記第2の方向に平行でかつ当該第1の光透過拡散部材に直交する第2の面内で前記第1の角度よりも大きい第2の角度拡散させて透過させるように構成され、
前記第2の光透過拡散部材は、前記光線発生器からの各光線を前記第1の面内で第3の角度拡散させて透過させるように構成され、
前記第1および第2の光透過拡散部材は、前記第1の面内における前記スクリーンによる各光線の拡散角度が前記第3の角度よりも大きい目標角度に調整されるように積層され、
前記目標角度は、前記視域に対して、前記第1の方向において前記立体画像に欠落部分が発生しない各光線の拡散角度である、立体画像表示装置。 - 前記第2の光透過拡散部材に互いに直交する第3および第4の方向が定義され、
前記第2の光透過拡散部材は、前記光線発生器からの各光線を前記第3の方向に平行でかつ当該第2の光透過拡散部材に直交する第3の面内で第4の角度拡散させかつ前記第4の方向に平行でかつ当該第2の光透過拡散部材に直交する第4の面内で前記第4の角度よりも大きい第5の角度拡散させて透過させる特性を有し、
前記第1の方向に対して前記第2の光透過拡散部材の前記第3の方向がなす角度が調整されることにより、前記第1の面内における前記スクリーンによる各光線の拡散角度が前記目標角度に調整された、請求項1記載の立体画像表示装置。 - 前記第2の光透過拡散部材として、それぞれ異なる拡散角度を有する複数種類の光透過拡散部材から一の光透過拡散部材が選択されることにより、前記第1の面内における前記スクリーンによる各光線の拡散角度が前記目標角度に調整された、請求項1記載の立体画像表示装置。
- 前記第1の方向は水平方向であり、
前記スクリーンは、垂直方向に延びる中心軸の周囲を取り囲む形状を有し、
前記視域は、前記スクリーンを取り囲むように水平面上に定められる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の立体画像表示装置。 - 前記スクリーンは、円筒形状を有する、請求項4記載の立体画像表示装置。
- 前記第1の方向は水平方向であり、
前記スクリーンは平面形状を有し、
前記視域は、前記スクリーンに対向するように水平面上に定められる、請求項1〜3のいずれか一項に記載の立体画像表示装置。
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