JP7439764B2 - 映像表示装置 - Google Patents
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Description
本開示の一実施の形態に係る映像表示装置は、投射部が、検出用マーカーを含む投影光を出射し、検出部が、検出用マーカーの投影位置と観察者の眼の位置とを検出可能であり、制御部が、検出用マーカーの投影位置と観察者の眼の位置との差分に基づいて、投射部の少なくとも一部を回転移動させる。
また、本開示の一実施の形態に係る映像表示装置は、投射部の少なくとも一部と共に回転移動する形状マーカーを備え、検出部が、観察者に対する形状マーカーの位置と観察者の眼の位置とを検出可能であり、制御部が、観察者に対する形状マーカーの位置と観察者の眼の位置との差分に基づいて、投射部の少なくとも一部を回転移動させるようにしてもよい。
1.第1の実施の形態
1.0 比較例(図1)
1.1 第1の実施の形態に係る映像表示装置の構成および動作(図2~図7)
1.2 効果
2.第2の実施の形態(図8~図11)
3.第3の実施の形態(図12~図14)
4.第4の実施の形態(図15~図16)
5.第5の実施の形態(図17~図19)
6.第6の実施の形態(図20~図22)
7.第7の実施の形態(図23~図29)
8.第8の実施の形態(図30~図31)
9.第9の実施の形態(図32~図33)
10.第10の実施の形態(図34~図35)
11.第11の実施の形態(図36~図58)
11.1 概要
11.2 視点位置の検出方法
11.3 プロジェクタユニット(投射部)の直線駆動機構の例
12.第12の実施の形態(図59~図65)
13.その他の実施の形態
[1.0 比較例]
(比較例に係る映像表示装置の概要と課題)
図1は、比較例に係る映像表示装置の概要を示している。
(映像表示装置の構成)
図2は、本開示の第1の実施の形態に係る映像表示装置1を上面方向から見た一構成例を概略的に示している。図3は、映像表示装置1の側方断面の一構成例を概略的に示している。なお、図2等において、X軸は水平方向、Y軸は垂直方向、Z軸はX軸およびY軸に直交する方向を示す。後述する第1の実施の形態を示す他の図、および他の実施の形態において示す図においても同様である。
映像表示装置1では、第1のプロジェクタモジュールPj1が、反射型円筒スクリーン2の内周面に形成された円筒反射面に向けて、第1の投影光Lpj1を投射する。また、第2のプロジェクタモジュールPj2が、反射型円筒スクリーン2の円筒反射面に向けて、第2の投影光Lpj2を第1の投影光Lpj1とは異なる位置に投射する。第1の投影光Lpj1は、反射型円筒スクリーン2によって集光しつつ拡散されることによって第1の投影エリアAr1に拡散分布する。また、第2の投影光Lpj2は、反射型円筒スクリーン2によって集光しつつ拡散されることによって第2の投影エリアAr2に拡散分布する。
図4は、映像表示装置1における水平方向の適正な光線拡散分布の一例を示している。
映像表示装置1では、反射型円筒スクリーン2の円筒反射面に集光部としてのレンズ機能を持たせているが、その焦点位置は円筒反射面の半径の1/2の位置となる。第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、例えば、円筒反射面の半径の1/2の位置よりもやや中心軸C1側にずれた位置に配置する。第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の位置によって、映像表示装置1の最適観察位置が決まる。
Lcmax:クロストーク許容限界距離
Lmax:画欠け許容最大距離
Lmin:画欠け許容最小距離
Lop:最適観察距離
θconv:視点間光線角度
θfov:視野角(FOV(Field of View))
θd:水平拡散角
以上説明したように、第1の実施の形態に係る映像表示装置1によれば、回転移動可能とされた投射部(第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2)から、左右の2つの視点映像を形成する投影光を出射し、投射部を視点位置に応じた位置に回転移動させるようにしたので、構成を大型化することなく、広い範囲で表示品位の高い立体映像表示を行うことが可能となる。
次に、本開示の第2の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1の実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第3の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1または第2の実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第4の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第3のいずれかの実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第5の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第4のいずれかの実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第6の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第5のいずれかの実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
第2ないし第5の実施の形態に係る映像表示装置において、反射型円筒スクリーン2を透過型円筒スクリーン2Aに置き換えた構成であってもよい。
次に、本開示の第7の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第6のいずれかの実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第8の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第7のいずれかの実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第9の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第8のいずれかの実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第10の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第9のいずれかの実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
次に、本開示の第11の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第10のいずれかの実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図36は、第11の実施の形態に係る映像表示装置1Jの外観の概要を示している。図37は、映像表示装置1Jの一構成例の要部を概略的に示している。図38は、映像表示装置1Jの側方断面の一構成例を概略的に示している。
図43および図44は、映像表示装置1Jの一構成例の要部を概略的に示している。図45は、映像表示装置1Jの一構成例の要部を分解した状態で概略的に示している。図46は、映像表示装置1Jの一構成例の要部を概略的に示している。なお、図43ないし図46には、図41および図42に示した構成例のように、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBからの投影光を反射ミラー23で反射させて投影する場合の構成例を示す。
図49は、映像表示装置1Jにおける微調整用カメラモジュール51および粗調整用カメラモジュール52の配置を概略的に示している。なお、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれに組み込まれた微調整用カメラモジュール51によって、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれにおいて独立して視点位置の検出が可能である。以下では、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBにおけるそれぞれの視点位置の検出方法は同様であるため、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBの区別無く、視点位置の検出方法を説明する。
映像表示装置1Jにおいて、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBの両側には、直線駆動機構部70,80が設けられている。これにより、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBは、回転移動方向に対して直交する方向(観察距離方向)に直線移動が可能となっている。これにより、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBからのそれぞれの投影光の集光位置(フォーカス位置)を調整可能となっている。直線駆動機構部70,80は、直動型の超音波モータ、またはステッピングモータを含む構成であってもよい。
図52および図53は、映像表示装置1Jにおける第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBの直線駆動機構の第1の例を概略的に示している。図52では、平面構成例を示している。図53では、外観構成例を示している。
図56は、映像表示装置1Jにおける第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBの直線駆動機構の第2の例を概略的に示している。図56では、平面構成例を示している。
また、直線駆動機構として、ラックアンドピニオン方式のDCモータを用いた構成であってもよい。ラックアンドピニオン方式のDCモータの場合は起動時間や反転時間は長くなってしまうが、観察者が一定方向に速く動き続けるような動きに対しては早い速度で追従することが可能となる。ステッピングモータを用いた直線駆動機構は、ラックアンドピニオン方式のDCモータを用いた直線駆動機構と超音波モータを用いた直線駆動機構との2つの特性の中間的性能を持っている。想定される観察者の動きに対応したモータを選定すればよい。また、構造が複雑になってしまうが、異なる2つの方式を併用することにより、細かな素早い挙動に対しても一定方向に速く動き続けるような動きに対しても追従することが可能となる。
次に、本開示の第12の実施の形態に係る映像表示装置について説明する。なお、以下では、上記第1ないし第11のいずれかの実施の形態に係る映像表示装置の構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
図64は、第12の実施の形態に係る映像表示装置の第1の変形例を概略的に示している。図65は、第12の実施の形態に係る映像表示装置の第2の変形例を概略的に示している。
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
少なくとも一部が回転移動可能とされ、少なくとも1つの視点映像を形成する投影光を出射する投射部と、
前記投影光を集光する集光部と、
前記投影光を、水平方向において相対的に狭拡散、垂直方向において相対的に広拡散となるように拡散する拡散部材と、
観察者の視点位置を検出する検出部と、
前記投射部の少なくとも一部を、前記検出部によって検出された前記視点位置に応じた位置に回転移動させる制御部と
を備える
映像表示装置。
(2)
前記投射部の少なくとも一部が、前記拡散部材に対する投射仰角が一定となるように回転移動する
上記(1)に記載の映像表示装置。
(3)
前記投射部は、前記投影光の集光位置を調整可能であり、
前記制御部は、前記投影光の集光位置が、前記検出部によって検出された前記視点位置に応じた位置となるように前記投射部を制御する
上記(1)または(2)に記載の映像表示装置。
(4)
前記拡散部材は、前記投影光を、前記水平方向において矩形に近い拡散分布となるように拡散する
上記(1)ないし(3)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(5)
前記投射部は、3つ以上の視点映像を形成する投影光を出射する
上記(1)ないし(4)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(6)
前記投射部を複数、備え
前記検出部は、複数の観察者のそれぞれの視点位置を検出可能であり、
前記複数の投射部はそれぞれ、少なくとも一部が回転移動可能とされ、
前記制御部は、前記複数の投射部のそれぞれの少なくとも一部を、前記検出部によって検出された互いに異なる観察者の視点位置に応じた位置に回転移動させる
上記(1)ないし(5)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(7)
前記集光部は、円筒面に形成された反射型のホログラフィック光学素子を含む
上記(1)ないし(6)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(8)
前記集光部は、両面が、それぞれの焦点距離と同じ厚みの2つのレンチキュラーレンズを対向配置した構造と等価なレンズ作用を有する円筒面を含む
上記(1)ないし(6)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(9)
前記集光部は、フレネルレンズと等価なレンズ作用を有する平面を含む
上記(1)ないし(6)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(10)
前記投射部は、回転移動可能とされたフレネルレンズを含む
上記(1)ないし(8)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(11)
前記投射部は、回転移動可能とされた偏芯フレネルレンズを含む
上記(1)ないし(8)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(12)
回転中心が配線を配置可能な中空とされ、前記投射部を回転移動させる回転駆動機構部、
をさらに備える
上記(1)ないし(6)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(13)
前記配線は、前記投射部に接続される電気配線および光通信配線を含む
上記(12)に記載の映像表示装置。
(14)
前記複数の投射部はそれぞれ、少なくとも一部が互いに独立して回転移動可能となるように、互いに異なる平面上、または互いに異なる円周上に配置され、
前記制御部は、前記複数の投射部のそれぞれの少なくとも一部を、前記検出部によって検出された互いに異なる観察者の視点位置に応じた位置に、互いに独立して回転移動させる
上記(6)に記載の映像表示装置。
(15)
前記回転駆動機構部は、リング型超音波モータ、または外周配置のギア駆動方式モータを含む
上記(12)または(13)に記載の映像表示装置。
(16)
前記投射部は、直動型の超音波モータ、またはステッピングモータを含み、前記直動型の超音波モータ、または前記ステッピングモータによって直線移動することによって前記投影光の集光位置を調整可能である
上記(3)に記載の映像表示装置。
(17)
前記検出部は、互いに検出範囲の異なる第1および第2の検出部を含む
上記(1)ないし(16)のいずれか1つに記載の映像表示装置。
(18)
前記第1の検出部の検出範囲は、前記投影光が実際に投影されている範囲内の少なくとも一部の範囲であり、
前記第2の検出部の検出範囲は、前記投影光を投影可能な全範囲を含む
上記(17)に記載の映像表示装置。
(19)
前記投射部は、検出用マーカーを含む投影光を出射し、
前記第1の検出部は、前記検出用マーカーの投影位置と前記観察者の眼の位置とを検出可能であり、
前記制御部は、前記検出用マーカーの投影位置と前記観察者の眼の位置との差分に基づいて、前記投射部の少なくとも一部を回転移動させる
上記(17)または(18)に記載の映像表示装置。
(20)
前記投射部の少なくとも一部と共に回転移動する形状マーカー、をさらに備え、
前記第1の検出部は、前記観察者に対する前記形状マーカーの位置と前記観察者の眼の位置とを検出可能であり、
前記制御部は、前記観察者に対する前記形状マーカーの位置と前記観察者の眼の位置との差分に基づいて、前記投射部の少なくとも一部を回転移動させる
上記(17)または(18)に記載の映像表示装置。
Claims (20)
- 少なくとも一部が回転移動可能とされ、少なくとも1つの視点映像を形成する投影光を出射する投射部と、
前記投影光を集光する集光部と、
前記投影光を、水平方向において相対的に狭拡散、垂直方向において相対的に広拡散となるように拡散する拡散部材と、
観察者の視点位置を検出する検出部と、
前記投射部の少なくとも一部を、前記検出部によって検出された前記視点位置に応じた位置に回転移動させる制御部と
を備え、
前記投射部は、検出用マーカーを含む投影光を出射し、
前記検出部は、前記検出用マーカーの投影位置と前記観察者の眼の位置とを検出可能であり、
前記制御部は、前記検出用マーカーの投影位置と前記観察者の眼の位置との差分に基づいて、前記投射部の少なくとも一部を回転移動させる
映像表示装置。 - 前記投射部の少なくとも一部が、前記拡散部材に対する投射仰角が一定となるように回転移動する
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記投射部は、前記投影光の集光位置を調整可能であり、
前記制御部は、前記投影光の集光位置が、前記検出部によって検出された前記視点位置に応じた位置となるように前記投射部を制御する
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記拡散部材は、前記投影光を、前記水平方向において矩形に近い拡散分布となるように拡散する
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記投射部は、3つ以上の視点映像を形成する投影光を出射する
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記投射部を複数、備え
前記検出部は、複数の観察者のそれぞれの視点位置を検出可能であり、
前記複数の投射部はそれぞれ、少なくとも一部が回転移動可能とされ、
前記制御部は、前記複数の投射部のそれぞれの少なくとも一部を、前記検出部によって検出された互いに異なる観察者の視点位置に応じた位置に回転移動させる
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記集光部は、円筒面に形成された反射型のホログラフィック光学素子を含む
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記集光部は、両面が、それぞれの焦点距離と同じ厚みの2つのレンチキュラーレンズを対向配置した構造と等価なレンズ作用を有する円筒面を含む
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記集光部は、フレネルレンズと等価なレンズ作用を有する平面を含む
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記投射部は、回転移動可能とされたフレネルレンズを含み、
前記制御部は、前記フレネルレンズを、前記検出部によって検出された前記視点位置に応じた位置に回転移動させる
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記投射部は、回転移動可能とされた偏芯フレネルレンズを含み、
前記制御部は、前記偏芯フレネルレンズを、前記検出部によって検出された前記視点位置に応じた位置に回転移動させる
請求項1に記載の映像表示装置。 - 回転中心が配線を配置可能な中空とされ、前記投射部を回転移動させる回転駆動機構部、
をさらに備える
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記配線は、前記投射部に接続される電気配線および光通信配線を含む
請求項12に記載の映像表示装置。 - 前記複数の投射部はそれぞれ、少なくとも一部が互いに独立して回転移動可能となるように、互いに異なる平面上、または互いに異なる円周上に配置され、
前記制御部は、前記複数の投射部のそれぞれの少なくとも一部を、前記検出部によって検出された互いに異なる観察者の視点位置に応じた位置に、互いに独立して回転移動させる
請求項6に記載の映像表示装置。 - 前記回転駆動機構部は、リング型超音波モータ、または外周配置のギア駆動方式モータを含む
請求項12に記載の映像表示装置。 - 前記投射部は、直動型の超音波モータ、またはステッピングモータを含み、前記直動型の超音波モータ、または前記ステッピングモータによって直線移動することによって前記投影光の集光位置を調整可能である
請求項3に記載の映像表示装置。 - 前記検出部は、互いに検出範囲の異なる第1および第2の検出部を含む
請求項1に記載の映像表示装置。 - 前記第1の検出部の検出範囲は、前記投影光が実際に投影されている範囲内の少なくとも一部の範囲であり、
前記第2の検出部の検出範囲は、前記投影光を投影可能な全範囲を含む
請求項17に記載の映像表示装置。 - 前記第1の検出部は、前記検出用マーカーの投影位置と前記観察者の眼の位置とを検出可能である
請求項17に記載の映像表示装置。 - 少なくとも一部が回転移動可能とされ、少なくとも1つの視点映像を形成する投影光を出射する投射部と、
前記投影光を集光する集光部と、
前記投影光を、水平方向において相対的に狭拡散、垂直方向において相対的に広拡散となるように拡散する拡散部材と、
観察者の視点位置を検出する検出部と、
前記投射部の少なくとも一部を、前記検出部によって検出された前記視点位置に応じた位置に回転移動させる制御部と、
前記投射部の少なくとも一部と共に回転移動する形状マーカーと
を備え、
前記検出部は、前記観察者に対する前記形状マーカーの位置と前記観察者の眼の位置とを検出可能であり、
前記制御部は、前記観察者に対する前記形状マーカーの位置と前記観察者の眼の位置との差分に基づいて、前記投射部の少なくとも一部を回転移動させる
映像表示装置。
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