JPH05197043A - Projection type three-dimensional display device - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To project a multi-lens image at smaller pitch than a binocular distance even using a projector whose width is larger than the binocular distance. CONSTITUTION:This device is provided with a cross-shaped half mirror 3 obtained by crossing half mirrors 31 and 32 at right angles, and a cheveron total reflection mirror 4 whose top is right angle; and the mirror 4 is arranged below the half mirror 3, and projectors 51 and 55, 52 and 56 are arranged to be opposed through the mirror 4. Then, projectors 53 and 57, 54 and 58 are arranged to be opposed through the half mirror 3, and the opposed projectors 51-58 are arranged so that the distances between them are deviated by the distance of a parallax image.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レンティキュラスクリ
ーンを用いた投写型３次元表示装置に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection type three-dimensional display device using a lenticular screen.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来、この種の３次元表示装置として、
例えば、テレビジョン学会技術報告書（ＶＶＩ−６９−
３、昭和６０年）に記載されている「多眼式カラー立体
テレビジョン」およびテレビジョン学会技術報告書（Ｖ
ＶＩ−８８−４２、昭和６３年）に記載されている「多
眼式三次元映像の視域拡大光学系の実験」に開示されて
いるような装置が知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a three-dimensional display device of this type,
For example, the Technical Report of the Television Society (VVI-69-
3, 1985), "Multi-view color stereoscopic television" and Technical Report of the Television Society of Japan (V
VI-88-42, 1988), an apparatus as disclosed in "Experiment of multi-view three-dimensional image viewing zone enlarging optical system" is known.

【０００３】このような３次元表示装置は、左右方向の
両眼視差による奥行き知覚を利用した３次元表示装置で
あり、その原理は、例えば刊行物「奥行き知覚と多眼式
ディスプレイ、“光学”Vol17,No.7,1988 」に詳述され
ている。Such a three-dimensional display device is a three-dimensional display device which utilizes depth perception by the binocular parallax in the left-right direction, and the principle thereof is, for example, the publication "Depth perception and multi-eye display," optical ". Vol 17, No. 7, 1988 ”.

【０００４】図６にこのような装置の例を示す。この図
で、１は裏面に拡散反射層を持ったレンティキュラスク
リーンであり、５１から５８はプロジェクタ（総称する
ときは５を用いる）である。図５において、７はある３
次元物体であり、６１から６８はこの３次元物体を異な
る方向から見た像を撮影するカメラ（総称するときは６
を用いる）である。カメラ６１〜６８で撮影した画像
は、同じ順番でプロジェクタ５１〜５８でレンティキュ
ラスクリーン１に投写する。すると、レンティキュラス
クリーン１のレンズ効果により、ほぼプロジェクタ５１
〜５８の位置で両眼視差像が観察でき、これによって立
体感を感じる。より自然な３次元像は、両眼間隔より細
かいピッチで多数のプロジェクタ５１〜５８を配置する
ことにより得られることが前述の文献等で知られてい
る。FIG. 6 shows an example of such a device. In this figure, reference numeral 1 is a lenticular screen having a diffuse reflection layer on its back surface, and reference numerals 51 to 58 are projectors (5 is used when collectively referred to). In FIG. 5, 7 is 3
Dimensional objects 61 to 68 are cameras for taking images of the three-dimensional object viewed from different directions (collectively 6
Is used). Images captured by the cameras 61 to 68 are projected in the same order on the lenticular screen 1 by the projectors 51 to 58. Then, due to the lens effect of the lenticular screen 1, the projector 51 is almost
The binocular parallax image can be observed at the positions of up to 58, and a stereoscopic effect is felt by this. It is known from the aforementioned documents and the like that a more natural three-dimensional image can be obtained by arranging a large number of projectors 51 to 58 at a pitch smaller than the distance between the eyes.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
なプロジェクタは、その幅が両眼間隔より大きく、その
ため両眼間隔より細かいピッチで多数配置することは困
難であった。However, since the width of a general projector is larger than the distance between the eyes, it is difficult to arrange a large number of projectors at a pitch smaller than the distance between the eyes.

【０００６】本発明は、このような事情にかんがみてな
されたものであって、本発明の目的は、幅が両眼間隔よ
り大きなプロジェクタを用いても、両眼間隔より細かい
ピッチで多眼画像を投写することが可能な３次元表示装
置を提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a multi-view image with a pitch finer than the binocular distance even if a projector having a width wider than the binocular distance is used. An object of the present invention is to provide a three-dimensional display device capable of projecting.

【０００７】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる投写型３
次元表示装置は、直角に交差した十字形のハーフミラー
と、頂点が直角の山形の全反射ミラーとを有し、この全
反射ミラーはハーフミラーの下に配置され、プロジェク
タは全反射ミラーとハーフミラーを介して対面するよう
に、かつ対面するプロジェクタの間隔を視差像の間隔だ
けずらして配置されているものである。Projection mold 3 according to the present invention
The three-dimensional display device has a cross-shaped half mirror that intersects at a right angle and a mountain-shaped total reflection mirror whose vertex is a right angle. The total reflection mirror is arranged below the half mirror, and the projector is a half reflection mirror and a half reflection mirror. The projectors are arranged so that they face each other via a mirror, and the distance between the facing projectors is shifted by the distance between parallax images.

【０００８】[0008]

【作用】本発明においては、物理的に隣接して設置する
プロジェクタのピッチが、両眼間隔より大きくても、光
路が隣接するプロジェクタのピッチは両眼間隔より細か
くすることができる。そのため、観察位置の移動に対し
て細かいピッチでの画像の変化が可能となり、より高品
位な３次元画像を表示することができる。In the present invention, even if the pitch of the projectors physically installed adjacent to each other is larger than the distance between the eyes, the pitch of the projectors having the adjacent optical paths can be made smaller than the distance between the eyes. Therefore, the image can be changed at a fine pitch with respect to the movement of the observation position, and a higher quality three-dimensional image can be displayed.

【０００９】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【００１０】図１は本発明の実施例の全体を示す側面図
である。ここでは、投写する画像数が８である８眼式の
場合について説明する。図１において、１はレンティキ
ュラスクリーン、２は全反射ミラー、３は互いに直交す
るように２枚のハーフミラー３１，３２を組み合わせた
十字形のハーフミラー、４は頂点が直角をなすように２
枚の全反射ミラー４１，４２を山形に組み合わせた全反
射ミラーである。５１から５８は異なる方向から撮影し
た画像を投写するプロジェクタである。全反射ミラー２
は、光路を曲げて全体の系をコンパクトにするためのも
のであり、原理的には必ずしも必要でない。FIG. 1 is a side view showing an entire embodiment of the present invention. Here, a case of an eight-eye system in which the number of images to be projected is eight will be described. In FIG. 1, 1 is a lenticular screen, 2 is a total reflection mirror, 3 is a cross-shaped half mirror in which two half mirrors 31 and 32 are combined so as to be orthogonal to each other, and 4 is such that a vertex has a right angle.
This is a total reflection mirror in which the total reflection mirrors 41 and 42 are combined in a mountain shape. Reference numerals 51 to 58 are projectors that project images taken from different directions. Total reflection mirror 2
Is for bending the optical path to make the entire system compact, and is not necessarily required in principle.

【００１１】図２は十字形のハーフミラー３の斜視図で
ある。ハーフミラー３１，３２の交点は、全体の投写系
において、レンティキュラスクリーン１の位置では結像
しない位置にあるため、画像の中には知覚されない。FIG. 2 is a perspective view of the cross-shaped half mirror 3. The intersection of the half mirrors 31 and 32 is not perceived in the image because it does not form an image at the position of the lenticular screen 1 in the entire projection system.

【００１２】図３は２枚のハーフミラー３１，３２を組
み合わせた十字形のハーフミラー３の反斜面の組み合わ
せと入射光および出射光の関係を示す側面図である。図
に示すような３方向から入射光を入射すると、残りの１
方向には合成された出射光が出てくる。各方向からの光
は、反射・透過面を同じ回数だけ通過するので、透過率
同士および反射率同士が各面間で等しければ、各画像の
輝度は同じとなる。もし、そうでない場合には、投写光
源で輝度調整する等の方法が考えられる。FIG. 3 is a side view showing the relationship between the incident light and the emitted light and the combination of the anti-slope surfaces of the cross-shaped half mirror 3 in which the two half mirrors 31 and 32 are combined. When incident light enters from three directions as shown in the figure, the remaining 1
The combined emitted light emerges in the direction. Light from each direction passes through the reflecting / transmitting surface the same number of times, so that if the transmittances and the reflectances are the same between the surfaces, the brightness of each image is the same. If not, a method such as adjusting the brightness with a projection light source can be considered.

【００１３】図４はプロジェクタの配置を上面から見た
平面図である。５１から５８は図１のプロジェクタに対
応する。Ｅは両眼間隔を示し、約６４ｍｍである。ここ
では、プロジェクタの幅が６４ｍｍ程度の場合を示す。
図のように、各プロジェクタを配置することによって、
物理的に隣接しているプロジェクタのピッチは約６４ｍ
ｍであるが、例えばプロジェクタ５５〜５８の４個が従
来の１個のプロジェクタに相当するので、ハーフミラー
３１，３２を透過した後に光路が隣接するプロジェクタ
のピッチ、すなわち視差像の間隔は、図４の例では両眼
間隔Ｅの１／４の１６ｍｍ（Ｅ／４）間隔とすることが
できる。上段のプロジェクタ５３，５７，５４，５８と
下段のプロジェクタ５１，５５，５２，５６は、プロジ
ェクタからスクリーンまでの光路長が等しくなるように
なっている。FIG. 4 is a plan view of the arrangement of the projectors as seen from above. Reference numerals 51 to 58 correspond to the projector shown in FIG. E represents the distance between the eyes and is about 64 mm. Here, a case where the width of the projector is about 64 mm is shown.
By arranging each projector as shown,
The pitch between physically adjacent projectors is about 64 m
However, since the four projectors 55 to 58 correspond to one conventional projector, the pitch of the projectors whose optical paths are adjacent to each other after passing through the half mirrors 31 and 32, that is, the parallax image interval is In the example of No. 4, the distance can be set to 16 mm (E / 4) which is ¼ of the inter-eye distance E. The upper projectors 53, 57, 54, 58 and the lower projectors 51, 55, 52, 56 have the same optical path length from the projector to the screen.

【００１４】図５に示すように、ある３次元物体７を複
数の異なる方向からカメラ６１〜６８で撮影した画像
を、同じ順番でプロジェクタ５１〜５８で投写する。そ
れぞれのプロジェクタ５１〜５８からの画像が、どのよ
うにしてレンティキュラスクリーン１上に投写されるか
を、次に説明する。As shown in FIG. 5, images of a certain three-dimensional object 7 taken by the cameras 61 to 68 from a plurality of different directions are projected by the projectors 51 to 58 in the same order. Next, how the images from the respective projectors 51 to 58 are projected on the lenticular screen 1 will be described.

【００１５】図１において、プロジェクタ５１から出た
光は全反射ミラー４２で反射され、十字形のハーフミラ
ー３に入射する。この十字形のハーフミラー３は、図３
に示すような反射面３ａをもつので、図３に示すように
上方に出射される。そして、全反射ミラー２によって光
路を曲げられ、レンティキュラスクリーン１に投写され
る。次に、プロジェクタ５２から出た光は、プロジェク
タ５１の場合と同様に全反射ミラー４１で反射され、組
み合わせハーフミラーに入射し、さらに、全反射ミラー
２で光路を曲げられ、レンティキュラスクリーン１に投
写される。プロジェクタ５５と５６についても同様であ
る。次に、プロジェクタ５３から投写された光は、ハー
フミラー３２を透過した後、ハーフミラー３１によって
反射される光とハーフミラー３１によって反射され、ハ
ーフミラー３２を透過していく光があるが、結果的に図
３に示す方向に投写され、全反射ミラー２で光路を曲げ
られ、レンティキュラスクリーン１に投写される。プロ
ジェクタ５４から投写された光は、ハーフミラー３１を
透過してハーフミラー３２によって反射される光と、ハ
ーフミラー３２によって反射されハーフミラー３１を透
過する光があるが、プロジェクタ５４の場合と同様にレ
ンティキュラスクリーン１に投写される。プロジェクタ
５７と５８についても同様である。図１において、上段
にあるプロジェクタ５３，５４，５７，５８と下段にあ
るプロジェクタ５１，５２，５５，５６との光軸を合わ
せるためには、投写するもの、例えばスライドフィルム
や液晶パネルといったものの位置を下段のプロジェクタ
５１，５２，５５，５６の光軸に対してずらすことによ
り可能となる。また、図６に示すように、各プロジェク
タ５は、レンティキュラスクリーン１の中心に対して同
心円上に並び、各プロジェクタ５の向きもレンティキュ
ラスクリーン１中心に揃えるようになっているが、本発
明の場合も、図４において、各プロジェクタ５の位置、
向きを変えることにより、等価的な配列が可能である。In FIG. 1, the light emitted from the projector 51 is reflected by the total reflection mirror 42 and enters the cross-shaped half mirror 3. This cross-shaped half mirror 3 is shown in FIG.
Since it has the reflecting surface 3a as shown in FIG. 3, the light is emitted upward as shown in FIG. Then, the optical path is bent by the total reflection mirror 2 and projected on the lenticular screen 1. Next, the light emitted from the projector 52 is reflected by the total reflection mirror 41 as in the case of the projector 51, is incident on the combination half mirror, and further, the optical path is bent by the total reflection mirror 2, and is reflected on the lenticular screen 1. Is projected. The same applies to the projectors 55 and 56. Next, the light projected from the projector 53 includes light that is transmitted through the half mirror 32 and then reflected by the half mirror 31 and light that is reflected by the half mirror 31 and transmitted through the half mirror 32. 3 is projected in the direction shown in FIG. 3, the optical path is bent by the total reflection mirror 2, and the light is projected on the lenticular screen 1. The light projected from the projector 54 includes light that passes through the half mirror 31 and is reflected by the half mirror 32 and light that is reflected by the half mirror 32 and passes through the half mirror 31. Similar to the case of the projector 54, It is projected on the lenticular screen 1. The same applies to the projectors 57 and 58. In FIG. 1, in order to align the optical axes of the projectors 53, 54, 57, 58 in the upper stage and the projectors 51, 52, 55, 56 in the lower stage, the position of the projecting object such as a slide film or a liquid crystal panel. Can be achieved by displacing with respect to the optical axes of the projectors 51, 52, 55, 56 in the lower stage. Further, as shown in FIG. 6, the projectors 5 are arranged concentrically with respect to the center of the lenticular screen 1, and the orientations of the projectors 5 are also aligned with the center of the lenticular screen 1. In the case of, the position of each projector 5 in FIG.
Equivalent arrangements are possible by changing the orientation.

【００１６】図４に示すように、プロジェクタ５１と５
２は隣接して配置されていないので、その大きさには影
響されない。物理的に隣接しているのは、例えばプロジ
ェクタ５５と５６で、ここでは幅６４ｍｍ程度のプロジ
ェクタを考えているので、プロジェクタ５５と５６との
間をほぼ両眼間隔Ｅにすればよい。このようにして、プ
ロジェクタ５１と５５、５２と５６、５３と５７、５４
と５８との間を両眼間隔Ｅ程度にすれば、隣接する光路
のピッチは両眼間隔の１／４の１６ｍｍ程度にすること
ができる。As shown in FIG. 4, projectors 51 and 5 are provided.
Since the two are not arranged adjacent to each other, their sizes are not affected. For example, the projectors 55 and 56 are physically adjacent to each other, and here, since a projector having a width of about 64 mm is considered, the distance between the projectors 55 and 56 may be set to a distance B between the eyes. In this way, the projectors 51 and 55, 52 and 56, 53 and 57, 54
If the distance between the eyeballs 58 and 58 is set to about the binocular distance E, the pitch of the adjacent optical paths can be set to about 16 mm, which is ¼ of the binocular distance.

【００１７】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、直角に
交差した十字形のハーフミラーと、頂点が直角の山形の
全反射ミラーとを有し、この全反射ミラーは、ハーフミ
ラーの下に配置され、プロジェクタは全反射ミラーとハ
ーフミラーを介して対面するように、かつ対面するプロ
ジェクタの間隔を視差像の間隔だけずらして配置されて
いる構成としたので、プロジェクタの幅に制限されるこ
となく、細かいピッチでプロジェクタを配列した場合と
等価な多眼画像を投写することができる。したがって、
通常のように、プロジェクタを配列した多眼式３次元表
示装置よりも、より高品位な投写型３次元表示装置を提
供することができる。As described above, the present invention has a cross-shaped half mirror intersecting at a right angle and a mountain-shaped total reflection mirror having a right angled vertex. The projectors are arranged so that they face each other through the total reflection mirror and the half mirror, and the distance between the facing projectors is shifted by the distance of the parallax image. Without this, it is possible to project a multi-view image equivalent to the case where the projectors are arranged at a fine pitch. Therefore,
It is possible to provide a projection type three-dimensional display device of higher quality than a multi-view three-dimensional display device in which projectors are arranged as usual.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の実施例の投写型３次元表示装置を示す
側面図である。FIG. 1 is a side view showing a projection type three-dimensional display device of an embodiment of the present invention.

【図２】図１中の十字形のハーフミラーの斜視図であ
る。FIG. 2 is a perspective view of a cross-shaped half mirror in FIG.

【図３】図１における十字形のハーフミラーに入射する
光を説明する側面図である。FIG. 3 is a side view illustrating light incident on a cross-shaped half mirror in FIG.

【図４】プロジェクタの配置を説明する平面図である。FIG. 4 is a plan view illustrating an arrangement of projectors.

【図５】３次元物体を異なる方向から見た画像を撮像す
るカメラ列を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing a camera array that captures images of a three-dimensional object viewed from different directions.

【図６】従来の多眼式３次元表示装置を示す平面図であ
る。FIG. 6 is a plan view showing a conventional multi-lens type three-dimensional display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ レンティキュラスクリーン ２ 全反射ミラー ３ 十字形のハーフミラー ３ａ 反射面 ４ 全反射ミラー ５ プロジェクタ ６ カメラ ７ ３次元物体 1 Lenticular screen 2 Total reflection mirror 3 Cross-shaped half mirror 3a Reflective surface 4 Total reflection mirror 5 Projector 6 Camera 7 3D object

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 少なくとも２つ以上のプロジェクタとレ
ンティキュラスクリーンからなり、視差像を用いた投写
型３次元表示装置において、直角に交差した十字形のハ
ーフミラーと、頂点が直角の山形の全反射ミラーとを有
し、この全反射ミラーは前記ハーフミラーの下に配置さ
れ、前記プロジェクタは前記全反射ミラーとハーフミラ
ーを介して対面するように、かつ対面するプロジェクタ
の間隔を視差像の間隔だけずらして配置されていること
を特徴とする投写型３次元表示装置。1. A projection type three-dimensional display device using at least two projectors and a lenticular screen, which uses a parallax image, in which a cross-shaped half mirror intersecting at right angles and a mountain-shaped total reflection having vertices at right angles. A mirror, the total reflection mirror is disposed below the half mirror, the projector faces the total reflection mirror via the half mirror, and the distance between the projectors facing each other is equal to the distance between parallax images. A projection type three-dimensional display device, which is arranged in a staggered manner.