WO2020090422A1 - 映像表示装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a video display device that displays a plurality of viewpoint videos.
- a technology that displays a stereoscopic image by displaying multiple images (viewpoint images) viewed from different viewpoints on the same screen. For example, by arranging a plurality of projectors on the circumference and arranging a screen that diffuses only in the vertical direction in the center part, projecting viewpoint images from each of the plurality of projectors on the screen at mutually different angles, There is a technique for displaying a stereoscopic image (see Patent Document 1). In this case, constituent elements such as a drive circuit, a projection optical system, and a display element, which form each projector, are arranged on the circumference.
- the size of the entire video display device increases due to the restrictions on the area occupied by the components of multiple projectors.
- the arrangement pitch between a plurality of projectors is determined by the size of each projector, and in terms of characteristics, the angular resolution, which is a factor that determines the display quality of stereoscopic images, is restricted.
- An image display device is configured such that at least a part thereof is rotatably movable, and a projection unit that emits projection light that forms at least one viewpoint image and a light collection unit that collects the projection light. And a diffusing member for diffusing the projection light so as to have a relatively narrow diffusion in the horizontal direction and a relatively wide diffusion in the vertical direction, a detection unit for detecting the viewpoint position of the observer, and at least one of the projection unit And a control unit that rotationally moves the unit to a position corresponding to the viewpoint position detected by the detection unit.
- projection light that forms at least one viewpoint video is emitted from a projection unit that is at least partially rotatable.
- the control unit rotationally moves at least a part of the projection unit to a position according to the viewpoint position detected by the detection unit.
- FIG. 1 is a top view schematically showing a configuration example of a video display device according to a first embodiment of the present disclosure. It is a side sectional view showing roughly an example of 1 composition of a video display concerning a 1st embodiment. It is explanatory drawing which shows an example of the suitable light ray diffusion distribution of the horizontal direction in the video display apparatus which concerns on 1st Embodiment.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of characteristic parameters regarding a relationship between an observation distance and a viewpoint position in the video display device according to the first embodiment.
- FIG. 1 is a top view schematically showing a configuration example of a video display device according to a first embodiment of the present disclosure. It is a side sectional view showing roughly an example of 1 composition of a video display concerning a 1st embodiment. It is explanatory drawing which shows an example of the suitable light ray diffusion distribution of the horizontal direction in the video display apparatus which concerns on 1st Embodiment.
- FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of
- FIG. 8 is a characteristic diagram showing an example of values of main characteristic parameters when the optimum observation position is changed in the video display device according to the first embodiment.
- FIG. 7 is a characteristic diagram showing an example of values of main characteristic parameters when the horizontal diffusion angle is changed in the video display device according to the first embodiment.
- It is a top view which shows schematically the principal part of the example of 1 structure of the video display apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
- It is explanatory drawing which shows an example of the characteristic parameter regarding the relationship of the observation distance and viewpoint position in the video display apparatus which concerns on 2nd Embodiment.
- It is a characteristic view which shows an example of the relationship between the viewing distance and the positions of the first and second projector modules in the video display device according to the second embodiment.
- FIG. 1 It is a top view which shows roughly the example of 1 structure of the video display apparatus which concerns on 6th Embodiment. It is sectional drawing which shows roughly one structural example of the transmissive cylindrical screen in the video display apparatus which concerns on 6th Embodiment. It is sectional drawing which shows roughly the equivalent structural example of the transmissive cylindrical screen in the video display apparatus which concerns on 6th Embodiment. It is a top view which shows roughly the example of 1 structure of the video display apparatus which concerns on 7th Embodiment. It is a side sectional view showing roughly an example of 1 composition of a video display concerning a 7th embodiment.
- FIG. 3 is a side sectional view schematically showing an example of the relationship between the projection elevation angle and the rotational movement direction of the projector module in the video display device according to the first embodiment.
- FIG. 21 is a side sectional view schematically showing an example of the relationship between the projection elevation angle and the rotational movement direction of the projector module in the video display device according to the seventh embodiment.
- FIG. 1 shows an outline of a video display device according to a comparative example.
- the video display device includes a plurality of projectors 100 arranged in an array on the circumference and a screen 200 having an anisotropic diffusion characteristic arranged in the center. An image is projected from each projector 100 toward the center to display a stereoscopic image.
- One projector 100 is, for example, a DMD (Digital Micromirror Device) type MEMS (Micro Electro Mechanical System) projector that generates a projected image by a plurality of two-dimensionally arranged movable mirrors.
- one projector 100 displays a two-dimensional image on the screen 200 by two-dimensionally scanning the laser light source with the MEMS mirror.
- one projector 100 emits video light for one viewpoint. Therefore, in order to display a plurality of viewpoint videos, the projectors 100 corresponding to the number of viewpoints are required, which results in a large-scale device as a whole.
- the base points of the projectors 100 are on the circumference, and it is difficult to reduce the size of the entire device even if the individual projectors 100 are downsized.
- FIG. 2 schematically illustrates a configuration example of the video display device 1 according to the first embodiment of the present disclosure when viewed from the top surface direction.
- FIG. 3 schematically shows a configuration example of a lateral cross section of the video display device 1. Note that, in FIG. 2 and the like, the X axis indicates the horizontal direction, the Y axis indicates the vertical direction, and the Z axis indicates the direction orthogonal to the X axis and the Y axis. The same applies to other drawings showing the first embodiment and drawings shown in other embodiments, which will be described later.
- the image display device 1 includes a reflective cylindrical screen 2, a circular rail 3 arranged on the inner peripheral side of the reflective cylindrical screen 2, a first projector module Pj1 arranged on the rail 3, and a first projector module Pj1. 2 projector modules Pj2.
- the image display device 1 further includes a housing 10 (FIG. 3) that houses the rail 3, the first projector module Pj1, and the second projector module Pj2.
- the image display device 1 further includes a viewpoint position detection unit 11, a projector module position control unit 12, and an image supply unit 13.
- the first projector module Pj1 and the second projector module Pj2 correspond to a specific but not limitative example of “projection unit” in the technology of the present disclosure.
- the reflective cylindrical screen 2 corresponds to a specific but not limitative example of “diffusion member” in the technique of the present disclosure.
- the viewpoint position detection unit 11 corresponds to a specific but not limitative example of “detection unit” in the technology of the present disclosure.
- the projector module position control unit 12 corresponds to a specific but not limitative example of “control unit” in the technology of the present disclosure.
- the viewpoint position detection unit 11 detects the viewpoint position of the observer (left eye 4L and right eye 4R).
- the viewpoint position detection unit 11 has, for example, a camera module, and detects at least the horizontal viewpoint position of the observer.
- the projector module position control unit 12 rotationally moves the first and second projector modules Pj1 and Pj2 to the positions corresponding to the viewpoint positions detected by the viewpoint position detection unit 11.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 collectively configure a “projection unit” in the technology of the present disclosure.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are, for example, rotatably movable on the rail 3 as a whole.
- the central axis of the circular rail 3 substantially coincides with the central axis C1 of the reflective cylindrical screen 2.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are fixed to the rail 3 and the rail 3 itself is rotated to rotationally move the first and second projector modules Pj1 and Pj2. It may be allowed to.
- the circular rail 3 has a center of rotation that is hollow so that wiring can be arranged.
- the wiring referred to here includes, for example, electric wiring and optical communication wiring connected to the first and second projector modules Pj1 and Pj2.
- the circular rail 3 corresponds to a specific but not limitative example of “rotational drive mechanism section” in the technology of the present disclosure.
- Each of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 includes, for example, a laser light source and a light modulation element that modulates light from the laser light source.
- Each of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 can be configured by, for example, an LCOS (Liquid Crystal On Silicon) type projector, a DMD type MEMS projector, a single mirror type MEMS projector, or the like.
- Each of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 emits projection light forming at least one viewpoint image.
- the first projector module Pj1 emits the first projection light Lpj1 that forms the viewpoint image for the left eye 4L.
- the second projector module Pj2 emits the second projection light Lpj2 that forms the viewpoint image for the right eye 4R.
- the video supply unit 13 supplies video signals corresponding to viewpoint videos for the left eye 4L and the right eye 4R to the first and second projector modules Pj1 and Pj2, respectively.
- the reflective cylindrical screen 2 is a diffusing member having an anisotropic diffusing property in which the light diffusing properties are different in the horizontal and vertical directions.
- the reflective cylindrical screen 2 has a cylindrical reflective surface on the inner peripheral surface.
- the cylindrical reflection surface of the reflection type cylindrical screen 2 acts as a condensing unit that condenses the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2.
- the reflective cylindrical screen 2 is composed of, for example, a reflective holographic optical element (HOE).
- the reflection-type cylindrical screen 2 collects the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 toward the observer's viewpoint position on the cylindrical reflection surface while relatively narrowly diffusing in the horizontal direction and relatively in the vertical direction. Spread so as to be widely diffused.
- the cylindrical reflecting surface of the reflective cylindrical screen 2 corresponds to a specific example of “a light collecting unit” in the technique of the present disclosure.
- the first projector module Pj1 projects the first projection light Lpj1 toward the cylindrical reflecting surface formed on the inner peripheral surface of the reflective cylindrical screen 2. Further, the second projector module Pj2 projects the second projection light Lpj2 toward the cylindrical reflection surface of the reflection type cylindrical screen 2 at a position different from the first projection light Lpj1.
- the first projection light Lpj1 is diffused while being condensed by the reflection type cylindrical screen 2 while being diffused in the first projection area Ar1. Further, the second projection light Lpj2 is diffused while being condensed by the reflective cylindrical screen 2 while being diffused in the second projection area Ar2.
- the rotational movement positions of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are controlled by the projector module position control unit 12, and the proper positions are set according to the viewpoint position detected by the viewpoint position detection unit 11.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 rotationally move about an axis substantially the same as the central axis C1 of the reflective cylindrical screen 2.
- the rotation angles of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are determined so that the respective focus positions of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 and the positions of the left eye 4L and the right eye 4R substantially match. ..
- the first projection light Lpj1 is condensed toward the left eye 4L, for example.
- the second projection light Lpj2 is condensed, for example, toward the right eye 4R. It is preferable that the first and second projector modules Pj1 and Pj2 rotate and move on a plane such that the projection elevation angle ⁇ with respect to the cylindrical reflection surface of the reflection type cylindrical screen 2 becomes constant, as shown in FIG. 25 described later. ..
- FIG. 4 shows an example of an appropriate horizontal ray diffusion distribution in the image display device 1.
- the first and second projection lights Lpj1, from the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are arranged so that the viewpoint images of the left eye 4L and the right eye 4 do not mix with each other. It is preferable to diffuse Lpj2 in the horizontal direction at an appropriate angle. For example, as shown in FIG. 4, in the reflection type cylindrical screen 2, it is preferable to diffuse the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 so as to have a diffusion distribution close to a rectangle in the horizontal direction.
- the reflection-type cylindrical screen 2 with a diffusion distribution characteristic having a relatively narrow angle in the horizontal direction (X direction in FIG. 4), it is possible to prevent crosstalk caused by mixing left and right viewpoint images. ..
- the reflection type cylindrical screen 2 is provided with a diffusion distribution characteristic such that the angle is wider than the horizontal direction, so that the viewpoint image can be observed at a wide angle in the vertical direction. It becomes possible to do.
- the cylindrical reflection surface of the reflection type cylindrical screen 2 is provided with a lens function as a light converging portion, but the focus position thereof is a position half the radius of the cylindrical reflection surface.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are arranged, for example, at positions slightly shifted to the central axis C1 side from the position of 1/2 of the radius of the cylindrical reflecting surface.
- the optimum observation position of the image display device 1 is determined by the positions of the first and second projector modules Pj1 and Pj2.
- FIG. 5 shows an example of characteristic parameters relating to the relationship between the observation distance and the viewpoint position in the video display device 1.
- the meanings of the symbols are as follows.
- Lcmax Allowable crosstalk limit distance
- Lmax Maximum allowable image missing distance
- Lmin Minimum allowable image missing distance
- Lop Optimal observation distance
- ⁇ conv Inter-view ray angle
- ⁇ fov Viewing angle (FOV (Field of View))
- ⁇ d Horizontal diffusion angle
- FIG. 6 shows main characteristic parameters (the allowable crosstalk limit distance Lcmax, the maximum allowable image loss distance Lmax, and the minimum allowable image loss distance Lmin) when the optimum observation distance Lop (the optimum observation position) is changed in the image display device 1. ) Shows an example of the value of. Further, FIG. 7 shows an example of values of similar main characteristic parameters when the horizontal diffusion angle is changed in the video display device 1.
- FIG. 6 and 7 show values when the horizontal display size of the viewpoint image is 100 mm and the interocular distance is 65 mm. Further, FIG. 6 shows values when the horizontal diffusion angle ⁇ d is 3 °.
- the distance range in which the image deletion does not occur is the distance range (Lmax ⁇ ) between the image deletion allowable maximum distance Lmax and the image deletion allowable minimum distance Lmin. Lmin). Further, the distance range equal to or less than the allowable crosstalk limit distance Lcmax is the distance range in which crosstalk does not occur.
- the values of the characteristic parameters shown in FIGS. 5 to 7 are determined by the usage conditions.
- the left and right viewpoints are viewed from the projection unit (the first and second projector modules Pj1 and Pj2) that is rotatably movable. Since projection light that forms an image is emitted and the projection unit is rotationally moved to a position according to the viewpoint position, it is possible to perform stereoscopic image display with high display quality in a wide range without increasing the size of the configuration. It will be possible.
- FIG. 8 schematically shows a main part of a configuration example of the video display device 1A according to the second embodiment as viewed from the top surface direction.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are fixed in the direction (observation distance direction) orthogonal to the rotational movement direction. Further, the interval between the first and second projector modules Pj1 and Pj2 is fixed to a constant value.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are the first and second projector modules in the direction orthogonal to the rotational movement direction.
- the position Zpj of Pj1 and Pj2 is variable.
- the distance Xpj between the first and second projector modules Pj1 and Pj2 in the horizontal direction is variable.
- the emission positions of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 from the first and second projector modules Pj1 and Pj2 can be adjusted. This makes it possible to adjust the respective focus positions (focus positions) of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2.
- the viewpoint position detection unit 11 detects, for example, the viewpoint position in the observation distance direction in addition to the horizontal direction of the observer.
- the projector module position control unit 12 rotationally moves the first and second projector modules Pj1 and Pj2 to the positions corresponding to the horizontal viewpoint positions detected by the viewpoint position detection unit 11, and at the same time, the viewpoint positions in the observation distance direction.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are moved to positions corresponding to.
- the projector module position control unit 12 determines that the focus positions of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 correspond to the viewpoint positions in the observation distance direction detected by the viewpoint position detection unit 11.
- the position Zpj and the interval Xpj of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are controlled so that
- FIG. 9 shows an example of characteristic parameters relating to the relationship between the observation distance Lo (observation position) and the viewpoint position in the video display device 1A.
- FIG. 10 shows an example of the relationship between the observation distance Lo and the positions Zpj of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 in the image display device 1A.
- FIG. 11 shows an example of the relationship between the observation distance Lo and the interval Xpj between the first and second projector modules Pj1 and Pj2 in the image display device 1A.
- the optimum observation distance Lop is fixed to a constant value, and the distance that allows comfortable observation around the optimum observation position is limited. ..
- the video display device 1A according to the second embodiment by optimizing the position Zpj and the interval Xpj of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 in accordance with the viewpoint position in the observation distance direction, It is possible to comfortably observe in a wide range not only in the horizontal direction but also in the observation distance direction.
- FIG. 12 schematically shows a main part of a configuration example of the video display device 1B according to the third embodiment as viewed from the top surface direction.
- FIG. 13 schematically shows a main part of a configuration example of a lateral cross section of the video display device 1B.
- the positions Zpj and the intervals Xpj of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are made variable so that the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2. It is possible to adjust the respective focusing positions (focus positions) of the.
- the image display device 1B according to the third embodiment includes the condensing position adjusting lens 21 for adjusting the condensing positions of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2. ing.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are arranged in a direction (observation distance direction) orthogonal to the rotational movement direction. It may be fixed. Further, in the video display device 1B, the interval between the first and second projector modules Pj1 and Pj2 may be fixed to a constant value, as in the video display device 1 according to the first embodiment.
- the first projector module Pj1 and the second projector module Pj2 and the condensing position adjustment lens 21 correspond to a specific example of a “projection unit” in the technology of the present disclosure.
- the condensing position adjusting lens 21 is emitted from the first and second projector modules Pj1 and Pj2 between the cylindrical reflecting surface of the reflective cylindrical screen 2 and the first and second projector modules Pj1 and Pj2. It is arranged on the optical paths of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2.
- the condensing position adjusting lens 21 is movable in a direction orthogonal to the rotational movement direction of the first and second projector modules Pj1 and Pj2. This makes it possible to adjust the focus positions of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2.
- FIG. 12 shows a configuration example in which the condensing position adjusting lens 21 is a concave lens, a configuration in which the condensing position adjusting lens 21 is a convex lens is also possible.
- the viewpoint position detection unit 11 detects, for example, the viewpoint position in the observation distance direction in addition to the horizontal direction of the observer.
- the projector module position control unit 12 rotationally moves the first and second projector modules Pj1 and Pj2 to the positions corresponding to the horizontal viewpoint positions detected by the viewpoint position detection unit 11, and at the same time, the viewpoint positions in the observation distance direction.
- the condenser position adjusting lens 21 is moved to a position corresponding to As a result, the projector module position control unit 12 determines that the focus positions of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 correspond to the viewpoint positions in the observation distance direction detected by the viewpoint position detection unit 11.
- the position of the condenser position adjusting lens 21 is controlled so that
- FIG. 14 shows an example of the relationship between the observation distance Lo (observation position) and the lens position of the condensing position adjustment lens 21 in the image display device 1B.
- the value of the lens position in FIG. 14 indicates the position of the rotation center axis of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 (center axis C1 of the cylindrical reflection surface of the reflection type cylindrical screen 2) as shown in FIG. It is assumed that the value is the origin and that the value changes in the-direction as the distance from the rotation center axis increases.
- the observation distance Lo can be increased by moving the condensing position adjusting lens 21 away from the rotation center axis as shown in FIG. 14, for example. it can.
- FIG. 15 schematically shows a main part of a configuration example of the video display device 1C according to the fourth embodiment.
- FIG. 15 shows an example in which projection light that forms three viewpoint images is emitted from each of the first and second projector modules Pj1 and Pj2. Further, FIG. 15 shows a configuration example in the case of displaying a color image. Note that the first and second projector modules Pj1 and Pj2 may each be configured to emit projection light forming two viewpoint images or four or more viewpoint images.
- each of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 scans a viewpoint image by scanning a plurality of laser beams having different angles incident on a single scanning mirror.
- Type projector may be used.
- the first projector module Pj1 includes, for example, a plurality of light sources 30R, 30G, 30B, a dichroic prism 31, a condenser lens 32, and a scanning mirror 33.
- the light source 30R is a laser light source that emits a plurality of R (red) color beams.
- the light source 30G is a laser light source that emits a plurality of G (green) color beams.
- the light source 30B is a laser light source that emits a plurality of B (blue) color beams.
- the light source 30R, the light source 30G, and the light source 30B are each configured by, for example, an end face laser array or a VCSEL (Vertical Cavity Surface Emitting Laser). Note that FIG. 15 representatively shows only a plurality of green beams (the first projection light Lpj11, the second projection light Lpj12, and the third projection light Lpj13) from the light source 30G.
- the dichroic prism 31 has a plurality of surfaces.
- the light source 30R is arranged so as to face the first surface of the dichroic prism 31.
- the light source 30G is arranged so as to face the second surface of the dichroic prism 32.
- the light source 30B is arranged so as to face the third surface of the dichroic prism 30.
- the dichroic prism 30 includes an optical path of a plurality of red beams incident on the first surface, an optical path of a plurality of green beams incident on the second surface, and a plurality of blue beams incident on the third surface. By combining with the optical path, a plurality of beams of each color are emitted from the fourth surface toward the scanning mirror 33.
- the condenser lens 32 focuses a plurality of beams of each color emitted from the dichroic prism 31 toward the scanning mirror 33 at different angles.
- the scanning mirror 33 is, for example, a biaxial MEMS mirror whose mirror surface can be tilted about two axes.
- the scanning mirror 33 directs each of a plurality of beams of each color (first projection light Lpj11, second projection light Lpj12, and third projection light Lpj13) toward the inner surface of the reflective cylindrical screen 2 in a horizontal direction and a vertical direction. Scan two-dimensionally.
- the second projector module Pj2 also has a configuration similar to that of the first projector module Pj1, and reflects each of the first projection light Lpj21, the second projection light Lpj22, and the third projection light Lpj23 in a reflection type cylinder. The light is emitted in the horizontal and vertical directions toward the inner surface of the screen 2.
- FIG. 16 schematically shows the visual field range of the video display device 1C.
- the first projection light Lpj11, the second projection light Lpj12, and the third projection light Lpj13 from the first projector module Pj1 respectively cause, for example, the left eye of the observer in the horizontal direction.
- Three viewpoint images are formed in different areas (first projection area Ar11, second projection area Ar12, and third projection area Ar13) near 4L.
- the first projection light Lpj21, the second projection light Lpj22, and the third projection light Lpj23 from the second projector module Pj2 for example, in the horizontal direction, in the vicinity of the right eye 4R of the observer.
- Three viewpoint images are formed in different areas (first projection area Ar21, second projection area Ar22, and third projection area Ar23).
- the observer observes a stereoscopic image by the respective first projection lights Lpj11 and Lpj21 from the first and second projector modules Pj1 and Pj2.
- the observer observes a stereoscopic image by the respective second projection lights Lpj12 and Lpj22 from the first and second projector modules Pj1 and Pj2.
- the observer observes a stereoscopic image by the respective third projection lights Lpj13 and Lpj23 from the first and second projector modules Pj1 and Pj2.
- stereoscopic video is displayed by using only two viewpoint videos.
- the horizontal diffusion angles of the two projection lights forming the two-viewpoint viewpoint images are set to, for example, the diffusion angles corresponding to the vergence angles of both eyes at the optimum observation position.
- the viewpoint position detection unit 11 causes a detection error and a tracking delay.
- the viewpoint image may not be displayed at the correct viewpoint position. To compensate for this, it is necessary to set the diffusion angle wide within the range where crosstalk does not matter.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are respectively provided with, for example, a range of vergence angles of both eyes.
- the viewpoint positions are slightly moved in the horizontal direction.
- noise may be removed by filtering in the time direction in order to reduce detection noise of the viewpoint position in the viewpoint position detection unit 11.
- the configuration example in which the number of viewers is one has been described.
- projection is performed.
- the viewpoint position detection unit 11 detects the viewpoint positions of the plurality of observers.
- Each of the plurality of projection units is rotatable and movable.
- the projector module position control unit 12 rotationally moves each of the plurality of projection units to a position corresponding to the viewpoint positions of different observers detected by the viewpoint position detection unit 11.
- FIG. 17 schematically shows a main part of the video display device 1D-1 according to the first configuration example of the fifth embodiment as viewed from the top surface direction.
- FIG. 18 schematically shows a main part of the video display device 1D-2 according to the second configuration example of the fifth embodiment as viewed from the top surface direction.
- FIG. 19 schematically shows a main part of the video display device 1D-3 according to the third configuration example of the fifth embodiment as viewed from the top surface direction.
- the image display devices 1D-1, 1D-2, and 1D-3 according to the first to third configuration examples respectively include three projection units (first projector unit PjA, second projector unit) as a plurality of projection units. PjB and a third projector unit PjC).
- the configuration may be such that two or four or more projection units (projector units) are provided.
- the first to third projector units PjA, PjB and PjC respectively have a first projector module Pj1 and a second projector module Pj1 having substantially the same configuration as the image display device according to any one of the first to fourth embodiments.
- the projector module Pj2 is provided.
- the first to third projector units PjA, PjB, and PjC are arranged on the circumference of one rail 3, respectively. ing.
- the first to third projector units PjA, PjB, PjC are rotatable and movable independently of each other on the circumference of one rail 3.
- the video display device 1D-2 includes, as shown in FIG. 18, instead of one rail 3, two circular rails 3A and 3B having different diameters.
- the two rails 3A and 3B are arranged on the same plane.
- the respective central axes of the two rails 3A and 3B substantially coincide with the central axis C1 of the reflective cylindrical screen 2.
- the first to third projector units PjA, PjB, PjC are arranged on the circumference of one of the two rails 3A, 3B, respectively.
- the first projector unit PjA is arranged on the circumference of the rail 3A
- the second projector unit PjB and the third projector unit PjC are arranged on the circumference of the rail 3B.
- the video display device 1D-3 according to the third configuration example has the same diameter as that of the video display device 1D-2 according to the second configuration example, instead of one rail 3, as shown in FIG. It is provided with two circular rails 3A and 3B having different shapes.
- the two rails 3A and 3B are stacked on different planes (different positions in the Y direction in FIG. 19).
- the rail 3A is arranged in a plane including the paper surface of FIG. 19, and the rail 3B is arranged above or below the plane including the paper surface.
- Other configurations are similar to those of the video display device 1D-2 according to the second configuration example.
- the rails 3A and 3B correspond to a specific example of “rotational drive mechanism section” in the technology of the present disclosure.
- FIG. 20 schematically shows a configuration example of the video display device 1E according to the sixth embodiment as viewed from the top surface direction.
- the video display device 1E according to the sixth embodiment is different from the video display device 1 according to the first embodiment in that it has a transmissive cylindrical screen 2A instead of the reflective cylindrical screen 2. There is.
- the transmissive cylindrical screen 2A corresponds to a specific but not limitative example of “diffusion member” in the technology of the present disclosure.
- FIG. 21 schematically shows a configuration example of the transmissive cylindrical screen 2A in the video display device 1E.
- FIG. 22 schematically shows an equivalent configuration example of the transmissive cylindrical screen 2A in the video display device 1E.
- the transmissive cylindrical screen 2A is a diffusing member having an anisotropic diffusing property in which the light diffusing property is different in the horizontal direction and the vertical direction.
- the transmission type cylindrical screen 2A has two lenticular lenses (first lenticular lens 41A and first lenticular lens 41A and an outer peripheral surface) having the same thickness as the focal lengths f1 and f2. It has a cylindrical surface having a lens action equivalent to the structure in which two lenticular lenses 42A) are arranged to face each other.
- the cylindrical surface of the transmissive cylindrical screen 2A acts as a condensing unit that condenses the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2.
- the transmissive cylindrical screen 2A is composed of, for example, a transmissive holographic optical element (HOE). As shown in FIG. 21, the transmissive cylindrical screen 2A has, for example, an inner peripheral surface as a first HOE surface 41 and an outer peripheral surface as a second HOE surface 42.
- the first HOE surface 41 acts as the first lenticular lens 41A shown in FIG.
- the second HOE surface 42 acts as the second lenticular lens 42A shown in FIG.
- Optimum observation of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 is achieved by adjusting the ratio of the focal lengths f1 and f2 of the first HOE surface 41 and the second HOE surface 42 of the transmissive cylindrical screen 2A.
- the light can be collected at the position.
- Light diffusion that results in relatively narrow diffusion in the horizontal direction and relatively wide diffusion in the vertical direction on either or both of the first HOE surface 41 and the second HOE surface 42 of the transmissive cylindrical screen 2A. Characteristic is added.
- the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 are condensed toward the observer's viewpoint position on the cylindrical surface, respectively, while being relatively diffused in the horizontal direction and vertically diffused. Diffuse so as to be relatively wide in the direction.
- the cylindrical surface of the transmissive cylindrical screen 2A corresponds to a specific example of “a light collecting unit” in the technology of the present disclosure.
- the reflective cylindrical screen 2 may be replaced with a transmissive cylindrical screen 2A.
- FIG. 23 schematically shows a configuration example of the video display device 1F according to the seventh embodiment as viewed from the top surface direction.
- FIG. 24 schematically shows a configuration example of a lateral cross section of the video display device 1F according to the seventh embodiment.
- the video display device 1F according to the seventh embodiment is different from the video display device 1 according to the first embodiment in that a transparent cover 5 and a reflective flat screen 6 are used instead of the reflective cylindrical screen 2. It is equipped with it.
- the transparent cover 5 has a cylindrical shape, and is arranged at substantially the same position as the reflective cylindrical screen 2 in the video display device 1 according to the first embodiment.
- the transparent cover 5 does not substantially have a lens function or a light diffusing function, and may be omitted from the configuration.
- the reflective flat screen 6 is, for example, arranged near the center when viewed from the top surface direction.
- the reflective flat screen 6 includes a reflective flat surface having a lens action equivalent to that of a Fresnel lens.
- the reflective flat screen 6 is composed of, for example, a flat reflective holographic optical element (HOE), and the reflective flat surface having a lens function is an HOE surface.
- HOE holographic optical element
- the projection light is emitted from each of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 toward the reflection plane of the reflection type flat screen 6.
- the HOE surface of the reflection type flat screen 6 is provided with a light diffusion characteristic of relatively narrow diffusion in the horizontal direction and relatively wide diffusion in the vertical direction.
- the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 from the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are condensed toward the observer's viewpoint position on the reflection plane.
- the diffusion is relatively narrow in the horizontal direction and relatively wide in the vertical direction.
- the reflective flat screen 6 corresponds to a specific but not limitative example of “diffusing member” in the technology of the present disclosure.
- the reflective flat surface of the reflective flat screen 6 corresponds to a specific but not limitative example of “focusing unit” in the technology of the present disclosure.
- FIG. 25 schematically shows an example of the relationship between the projection elevation angle ⁇ and the rotational movement directions of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 in the video display device 1 according to the first embodiment.
- FIG. 26 schematically shows an example of the relationship between the projection elevation angle ⁇ and the rotational movement directions of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 in the video display device 1F according to the seventh embodiment.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 have a constant projection elevation angle ⁇ with respect to the cylindrical reflecting surface of the reflective cylindrical screen 2 as shown in FIG. It is preferable to rotate and move on such a plane.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 have a projection elevation angle ⁇ with respect to the reflection plane of the reflection type flat screen 6 as shown in FIG. It is preferable to rotate and move on a plane that is constant.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are rotationally moved depending on whether the reflective cylindrical screen 2 is used or the reflective flat screen 6 is used.
- the plane to do is different.
- the reflective cylindrical screen 2 is rotationally moved on a plane (ZX plane) that is not inclined in the vertical direction (Y axis).
- the rail 3 is arranged in the ZX plane.
- the reflection type flat screen 6 When the reflection type flat screen 6 is used, as shown in FIG. 26, it is rotated and moved on a plane inclined with respect to the vertical direction (Y axis). In this case, the tilt angle is an angle corresponding to the projection elevation angle ⁇ .
- the rail 3 is arranged in an inclined plane.
- the elevation angle with respect to the reflection type flat screen 6 (in the YZ section of the incident light vector R in the YZ section). Angle) will be constant.
- the exit elevation angle (the angle of the reflected light vector S in the YZ cross section) can also be made constant.
- FIG. 30 schematically shows a configuration example of the video display device 1G according to the eighth embodiment as viewed from the top surface direction.
- FIG. 31 schematically shows a configuration example of a lateral cross section of the video display device 1G according to the eighth embodiment.
- the video display device 1G according to the eighth embodiment is different from the video display device 1 according to the first embodiment in that the rail 3 is replaced by a Fresnel lens rotating body 7 and a rotary stage 8. Further, the image display device 1G is different from the image display device 1 according to the first embodiment in that the projector module position control unit 12 is replaced with a rotation control unit 14 that controls the rotation angle of the Fresnel lens rotating body 7. I have it.
- the first projector module Pj1 and the second projector module Pj2 and the Fresnel lens rotator 7 correspond to a specific example of a “projection unit” in the technique of the present disclosure.
- the rotation control unit 14 corresponds to a specific but not limitative example of “control unit” in the technology of the present disclosure.
- the Fresnel lens rotating body 7 is arranged on a rotating stage 8 and is rotatable.
- the rotation center axis of the Fresnel lens rotator 7 substantially coincides with the center axis C1 of the reflective cylindrical screen 2.
- the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 emitted from the first and second projector modules Pj1 and Pj2 respectively pass through the Fresnel lens rotating body 7 and then are observed by the cylindrical reflecting surface of the reflective cylindrical screen 2. It is focused toward the viewpoint of the person.
- the Fresnel lens rotator 7 is rotated instead of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 being rotationally moved, so that the focusing positions of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2. Is approximately matched with the viewpoint position of the observer.
- the rotation control unit 14 controls the rotation stage 8 so that the rotation angle of the Fresnel lens rotator 7 becomes an angle according to the viewpoint position detected by the viewpoint position detection unit 11.
- FIG. 32 schematically shows a configuration example of the video display device 1H according to the ninth embodiment as viewed from the top surface direction.
- FIG. 33 schematically shows a configuration example of a lateral cross section of the video display device 1H according to the ninth embodiment.
- the image display device 1H according to the ninth embodiment is different from the image display device 1E (FIG. 20) according to the sixth embodiment in that a reflective decentering Fresnel lens rotating body 9 is used instead of the rail 3. I have it.
- the image display device 1H is different from the image display device 1E according to the sixth embodiment in that the projector module position control unit 12 is replaced by a rotation controlling the rotation angle of the reflective eccentric Fresnel lens rotating body 9.
- the controller 15 is provided.
- the first projector module Pj1 and the second projector module Pj2 and the reflective decentered Fresnel lens rotating body 9 correspond to a specific example of “projection unit” in the technology of the present disclosure. ..
- the rotation control unit 15 corresponds to a specific but not limitative example of “control unit” in the technology of the present disclosure.
- the reflective eccentric Fresnel lens rotator 9 is arranged on the upper surface of the transmissive cylindrical screen 2A, which is the top surface, and is rotatable.
- the rotation center axis of the reflection type eccentric Fresnel lens rotating body 9 is substantially coincident with the center axis C1 of the transmission type cylindrical screen 2A.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are arranged at a substantially central position when viewed from the top surface direction.
- the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 emitted from the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are reflected by the reflective decentered Fresnel lens rotating body 9, respectively, and then the cylinder of the transmissive cylindrical screen 2A.
- the light is focused by the surface toward the observer's viewpoint position.
- the reflective decentered Fresnel lens rotating body 9 rotates instead of rotating the first and second projector modules Pj1 and Pj2, so that the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2.
- the light collecting position of (3) is made to substantially coincide with the viewpoint position of the observer.
- the rotation control unit 15 controls the rotation angle of the reflective eccentric Fresnel lens rotator 9 so that the rotation position becomes an angle according to the viewpoint position detected by the viewpoint position detection unit 11.
- FIG. 34 schematically shows a configuration example of the video display device 1I according to the tenth embodiment as viewed from the top surface direction.
- FIG. 35 schematically shows a configuration example of a lateral cross section of the video display device 1I according to the tenth embodiment.
- the image display device 1I according to the tenth embodiment is different from the image display device 1E (FIG. 20) according to the sixth embodiment in that the transmission type decentered Fresnel lens rotating body 9A is used instead of the rail 3. , And a reflection mirror 22. Further, the image display device 1I is different from the image display device 1E according to the sixth embodiment in that the projector module position control unit 12 is replaced by a rotation for controlling the rotation angle of the transmission type eccentric Fresnel lens rotating body 9A.
- the controller 15 is provided.
- the first projector module Pj1 and the second projector module Pj2, the transmissive eccentric Fresnel lens rotating body 9A, and the reflection mirror 22 are one specific example of the “projection unit” in the technique of the present disclosure.
- the rotation control unit 15 corresponds to a specific but not limitative example of “control unit” in the technology of the present disclosure.
- the transmissive eccentric Fresnel lens rotating body 9A is arranged at the bottom and bottom of the transmissive cylindrical screen 2A, and is rotatable.
- the rotation center axis of the transmission type eccentric Fresnel lens rotating body 9A is substantially coincident with the center axis C1 of the transmission type cylindrical screen 2A.
- the reflection mirror 22 is arranged on the optical path between the transmission type eccentric Fresnel lens rotating body 9A and the first and second projector modules Pj1 and Pj2.
- the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 emitted from the first and second projector modules Pj1 and Pj2 are reflected by the reflection mirror 22 and then transmitted through the transmission type decentered Fresnel lens rotating body 9A. ..
- the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 that have passed through the transmissive eccentric Fresnel lens rotating body 9A are focused by the cylindrical surface of the transmissive cylindrical screen 2A toward the observer's viewpoint position.
- the transmission type eccentric Fresnel lens rotator 9A rotates instead of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 rotatively moving, whereby the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2.
- the light collecting position of (3) is made to substantially coincide with the viewpoint position of the observer.
- the rotation control unit 15 controls the rotation angle of the transmissive eccentric Fresnel lens rotator 9A so that it becomes an angle corresponding to the viewpoint position detected by the viewpoint position detection unit 11.
- FIG. 36 shows an outline of the external appearance of the video display device 1J according to the eleventh embodiment.
- FIG. 37 schematically shows a main part of a configuration example of the video display device 1J.
- FIG. 38 schematically shows a configuration example of a lateral cross section of the video display device 1J.
- the video display device 1J according to the eleventh embodiment includes a transmissive cylindrical screen 2A similar to that of the video display device 1E (FIG. 20) according to the sixth embodiment. Further, the image display device 1J is capable of performing stereoscopic image display for a plurality of observers by including a plurality of projection units, as in the image display device according to the fifth embodiment. There is.
- the viewpoint position detection unit 11 detects the viewpoint positions of the plurality of observers, similarly to the video display device according to the fifth embodiment.
- Each of the plurality of projection units is rotatable and movable.
- the projector module position control unit 12 rotationally moves each of the plurality of projection units to a position corresponding to the viewpoint positions of different observers detected by the viewpoint position detection unit 11.
- the image display device 1J includes two projection units (a first projector unit PjA and a second projector unit PjB) as a plurality of projection units.
- the image display device 1J includes two turntables 50A and 50B corresponding to the two rails 3A and 3B in the image display device 1D-3 (FIG. 19) according to the third configuration example of the fifth embodiment.
- the first projector unit PjA is arranged on the turntable 50A.
- the second projector unit PjB is arranged on the turntable 50B. Note that, in FIG. 36, the projection unit is illustrated as being visible from the outside for the sake of explanation, but a light shielding plate or the like may be arranged so that the projection unit is not visible from the outside.
- the first and second projector units PjA and PjB respectively include, for example, first and second projector modules Pj1 and Pj2 having substantially the same configuration as the video display device 1 and the like according to the first embodiment. There is.
- the turntables 50A and 50B have different diameters and are stacked on different planes (positions different in the Y direction in FIG. 36).
- the turntable 50A has a larger diameter than the turntable 50B and is arranged on the upper side.
- the turntables 50A and 50B can be rotated independently of each other.
- the image display device 1J by rotating each of the turntables 50A and 50B, it is possible to rotate and move each of the first and second projector units PjA and PjB independently of each other.
- the first and second projector units PjA and PjB have linear drive mechanism units 70 and 80, respectively, and on the turntables 50A and 50B, directions orthogonal to the rotational movement direction. It is possible to move linearly in the (observation distance direction). As a result, in the image display device 1J, the emission positions of the respective projection lights from the first and second projector units PjA and PjB can be adjusted. As a result, it is possible to adjust the focus positions (focus positions) of the respective projection lights from the first and second projector units PjA and PjB.
- the projector module position control unit 12 sets the rotational positions of the first and second projector units PjA and PjB to positions corresponding to the horizontal viewpoint position of the observer detected by the viewpoint position detection unit 11. Then, the turntables 50A and 50B are rotationally moved. Further, the projector module position control unit 12 determines that the positions of the first and second projector units PjA and PjB in the observation distance direction are the viewpoint positions in the observation distance direction of the observer detected by the viewpoint position detection unit 11.
- the linear drive mechanism units 70 and 80 linearly move the first and second projector units PjA and PjB so as to be in the corresponding positions.
- the viewpoint position detection unit 11 includes a fine adjustment camera module 51 and a coarse adjustment camera module 52.
- the fine adjustment camera module 51 and the coarse adjustment camera module 52 each detect the viewpoint position of the observer, but have different detection ranges, as will be described later.
- each of the turntables 50A and 50B corresponds to a specific example of “rotational drive mechanism section” in the technology of the present disclosure.
- the fine adjustment camera module 51 corresponds to a specific but not limitative example of “first detection unit” in the technology of the present disclosure.
- the coarse adjustment camera module 52 corresponds to a specific but not limitative example of “second detector” in the technology of the present disclosure.
- the fine adjustment camera module 51 is incorporated in each of the first and second projector units PjA and PjB together with the first and second projector units PjA and PjB.
- FIG. 37 shows an example in which the fine adjustment camera module 51 is arranged between the first and second projector units PjA and PjB, the first and second projector units PjA and PjB and The arrangement of the adjustment camera module 51 is not limited to the example shown in FIG.
- a plurality of rough adjustment camera modules 52 are provided on the outer periphery of the housing 10.
- the coarse adjustment camera module 52 performs, for example, coarse adjustment of how many people are present around the image display device 1J and the fine adjustment camera module 51 determines to which person the viewpoint position should be detected.
- each of the turntables 50A and 50B has a center of rotation which is a hollow portion 61 in which the wiring 62 can be arranged.
- the wiring 62 includes, for example, an electric wiring and an optical communication wiring connected to each of the first and second projector units PjA and PjB.
- the electric power of the first and second projector units PjA and PjB installed on the turntables 50A and 50B is reduced.
- the place for passing the wiring 62 such as the wiring or the optical communication wiring is configured to pass through the gap between the outer peripheral case and the case. In that case, it goes without saying that the wiring 62 is twisted with the rotation, but the distance of friction on the circumference becomes long, and the possibility of wire breakage increases. Also, the twisting limits the rotation angle very much.
- each of the turntables 50A and 50B is a hollow drive mechanism that does not have a rotation axis near its center, the rotational twist can be minimized, so that the turnable angle rotates greatly over several turns. It becomes possible. Since the load of rotation can be reduced, high-speed rotation is possible and durability is also improved. Further, as in the image display device 1K (FIGS. 59 to 65) according to the twelfth embodiment described later, it is possible to dispose the projection portion in the hollow portion, and the degree of freedom in optical design is increased. For example, a structure using an all-around lens 310 as in a video display device 1K (FIGS. 59 to 65) according to a twelfth embodiment described later is also possible.
- FIG. 39 schematically shows a first example of a projection state by the first projector unit PjA in the video display device 1J.
- FIG. 40 schematically shows a first example of the projection state by the second projector unit PjB in the video display device 1J.
- the projection light may be directly projected from the first and second projector units PjA and PjB toward the cylindrical surface of the transmissive cylindrical screen 2A.
- the observer can observe a stereoscopic image in the first and second projection areas Ar1 and Ar2.
- the fine adjustment camera module 51 can detect the viewpoint position of the observer within a range of a shooting area Ar ⁇ (shooting angle of view) that is substantially the same as the first and second projection areas Ar1 and Ar2.
- a shape marker for detecting the viewpoint position by the fine adjustment camera module 51 is provided on the opposite side (opposing side) of the first and second projector units PjA and PjB.
- the sights 91A and 91B may be provided.
- FIG. 41 schematically shows a second example of the projection state by the first projector unit PjA in the video display device 1J.
- FIG. 42 schematically shows a second example of the projection state by the second projector unit PjB in the video display device 1J.
- the reflection mirror 23 may be provided on the optical path of the projection light from the first and second projector units PjA and PjB in each of the turntables 50A and 50B. Then, the projection light from the first and second projector units PjA and PjB may be reflected by the reflection mirror 23 and then projected toward the cylindrical surface of the transmissive cylindrical screen 2A. Further, the relay lens 24 may be arranged on the optical path between the first and second projector units PjA and PjB and the reflection mirror 23.
- Example of configuration of rotation drive mechanism section 43 and 44 schematically show a main part of a configuration example of the video display device 1J.
- FIG. 45 schematically shows an exploded view of a main part of a configuration example of the video display device 1J.
- FIG. 46 schematically shows a main part of a configuration example of the video display device 1J. 43 to 46, when the projection light from the first and second projector units PjA and PjB is reflected by the reflection mirror 23 and projected as in the configuration example shown in FIGS. 41 and 42. A configuration example of is shown.
- the rotation drive mechanism section is composed of, for example, a ring type ultrasonic motor.
- ring type ultrasonic motors having different sizes are arranged under the turntables 50A and 50B, respectively, and drive the turntables 50A and 50B in the rotational direction. It is possible.
- Each of the turntables 50A and 50B can be rotationally driven without interfering with each of the first and second projector units PjA and PjB.
- the wires 62 such as electric wires and optical communication wires of the first and second projector units PjA and PjB are connected from the hollow portion 61 at the center to a system circuit unit and a power supply unit (not shown) below.
- FIG. 47 and 48 show modified examples of the rotation drive mechanism section in the image display device 1J.
- FIG. 47 schematically shows a planar configuration example of the rotation drive mechanism section according to the modification.
- FIG. 48 schematically shows an external configuration example of a rotation drive mechanism section according to a modification.
- the rotation drive mechanism unit may be configured to include a gear drive system motor arranged on the outer periphery. As shown in FIGS. 47 and 48, a turntable side gear 53 and a drive side gear 54 that meshes with the turntable side gear 53 are provided on the outer peripheral portions of the turntables 50A and 50B, respectively. Good.
- the drive gear 54 may be driven by the DC motor 55.
- the turntable side gear 53 may be driven by the DC motor 55 via the drive side gear 54.
- the ring-type ultrasonic motor has a short start-up time and reversal time, and it is possible to quickly follow the observer's fine and quick behavior.
- the gear drive type motor arranged on the outer circumference has a long start-up time and a reversal time, it is possible to follow a movement such that the observer keeps moving fast in a certain direction at a high speed. It suffices to select a motor that corresponds to the expected movement of the observer.
- the structure becomes complicated, by using both of these two motors, it is possible to follow a fine and quick behavior as well as a movement that continues to move fast in a certain direction.
- FIG. 49 schematically shows the arrangement of the fine adjustment camera module 51 and the coarse adjustment camera module 52 in the image display device 1J.
- the fine adjustment camera module 51 incorporated in each of the first and second projector units PjA and PjB can independently detect the viewpoint position in each of the first and second projector units PjA and PjB. Is.
- the viewpoint position detection method since the respective viewpoint position detection methods in the first and second projector units PjA and PjB are the same, the viewpoint position detection method will be described without distinction between the first and second projector units PjA and PjB. To do.
- the projection light (first and second projection light Lpj1, Lpj2) from the first and second projector modules Pj1 and Pj2 is actually projected. It is at least a part of the range (first and second projection areas Ar1, Ar2).
- the fine adjustment camera module 51 detects, for example, the viewpoint position in the vicinity of the area where the projection light is actually projected.
- a plurality of coarse adjustment camera modules 52 are provided on the outer periphery of the casing 10 of the video display device 1J.
- the detection range of the viewpoint position by the plurality of coarse adjustment camera modules 52 includes, for example, the entire range in which projection light can be projected.
- the plurality of coarse adjustment camera modules 52 detect the viewpoint position in, for example, substantially the entire circumference of the transmissive cylindrical screen 2A and the circumference of 360 °.
- the fine adjustment camera module 51 is arranged on the turntables 50A and 50B together with the first and second projector modules Pj1 and Pj2 that project an image. As a result, the fine adjustment camera module 51 rotates and moves at the same time as the image, so that the detection accuracy of the viewpoint position and the position adjustment accuracy of the first and second projector modules Pj1 and Pj2 that match the viewpoint position can be improved. it can.
- the rough adjustment camera module 52 can grasp the approximate viewpoint position of the observer. Therefore, after roughly tracking to the viewpoint position, the coarse adjustment camera module 52 can be used within the narrow range by the fine adjustment camera module 51. It is sufficient to grasp the viewpoint position in detail. Thereby, the viewing angle of the detection lens system in the fine adjustment camera module 51 can be narrowed. As an effect, the resolution per pixel can be finely controlled in order to image only the range near the face or eyes of the observer.
- FIG. 50 schematically shows a first example of a viewpoint position detection method in the video display device 1J.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 emit the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2, respectively, including the first and second detection markers Ir1 and Ir2.
- the first and second detection markers Ir1 and Ir2 are drawn in the vertical direction as shown in FIG.
- the wavelengths used as the first and second detection markers Ir1 and Ir2 are preferably near infrared, but are not limited to near infrared.
- the fine adjustment camera module 51 detects the projection positions of the first and second detection markers Ir1 and Ir2 and the positions of both eyes of the observer.
- the projector module position controller 12 calculates the difference between the projected position of the first and second detection markers Ir1 and Ir2 and the position of the observer's eye.
- FIG. 50A an example in which the projection positions of the first and second detection markers Ir1 and Ir2 are displaced to the right with respect to both eyes of the observer when viewed from the side of the fine adjustment camera module 51.
- FIG. 50B shows an example in which the projection positions of the first and second detection markers Ir1 and Ir2 are coincident with both eyes of the observer.
- FIG. 50C an example in which the projection positions of the first and second detection markers Ir1 and Ir2 are shifted to the left with respect to both eyes of the observer when viewed from the side of the fine adjustment camera module 51. Show.
- the projector module position control unit 12 may, for example, based on the difference between the projected positions of the first and second detection markers Ir1 and Ir2 and the position of the observer's eyes, for example, the first and second projector units PjA and PjB.
- the turntables 50A and 50B are rotationally moved so that the respective rotational positions of the turntables become positions according to the detected viewpoint position of the observer in the horizontal direction.
- the first and second projector modules Pj1 and Pj2 When performing color display, the first and second projector modules Pj1 and Pj2 have light sources of three colors of R (red), G (green), and B (blue), for example.
- a near-infrared light source for example, is added to the three-color light sources to detect a viewpoint position in a vertical direction in a part of the viewpoint image. It emits including the first and second detection markers Ir1 and Ir2.
- the fine adjustment camera module 51 is configured to include a detection element having sensitivity to visible light and near-infrared light to detect the first and second detection markers Ir1 and Ir2.
- the fine adjustment camera module 51 also has visible light sensitivity, it can simultaneously detect the position of the face or eye of the observer and the positions of the first and second detection markers Ir1 and Ir2 in the near infrared.
- the projector module position controller 12 rotationally moves the turntables 50A and 50B, for example, so that the positions of the first and second detection markers Ir1 and Ir2 and the positions of the left eye 4L and the right eye 4R match.
- the positions of the first and second projector units PjA and PjB are made to follow the observer's viewpoint position. This enables extremely accurate tracking.
- the fine adjustment camera module 51 need not be integrated with the first and second projector units PjA and PjB as long as it is on the turntables 50A and 50B.
- FIG. 51 schematically shows a second example of the viewpoint position detection method in the video display device 1J.
- the image display device 1J may further include a shape marker that rotates together with the projection unit.
- the fine adjustment camera module 51 may be able to detect the position of the shape marker with respect to the observer and the position of the observer's eyes.
- the projector module position control unit 12 may rotate the projection unit based on the difference between the position of the shape marker with respect to the observer and the position of the observer's eyes.
- sighting devices 91A and 91B serving as shape markers may be provided on the opposite side (opposing side) of the first and second projector units PjA and PjB.
- the fine adjustment camera module 51 detects the aiming reference position 91C of the aiming devices 91A and 91B and the positions of both eyes of the observer.
- the projector module position controller 12 calculates the difference between the aiming reference position 91C and the position of the observer's eyes.
- FIG. 51A shows an example in which the sighting reference position 91C is displaced to the right with respect to both eyes of the observer when viewed from the side of the fine adjustment camera module 51.
- FIG. 51 (B) shows an example in which the sighting reference position 91C and the eyes of the observer match.
- FIG. 51C shows an example in which the sighting reference position 91C is displaced to the left with respect to both eyes of the observer when viewed from the side of the fine adjustment camera module 51.
- a detection marker such as a convex portion is arranged as a structure at a position facing the fine adjustment camera module 51 on the turntables 50A and 50B, and a position (aiming reference position 91C) extended above the shape marker is provided. Tracking control that matches the position of the observer's face and eyes is performed.
- an infrared light source or the like for generating a detection marker which is used in the first detection method, is not required, and the structure is inexpensive.
- linear drive mechanism units 70 and 80 are provided on both sides of the first and second projector units PjA and PjB. This allows the first and second projector units PjA and PjB to move linearly in the direction (observation distance direction) orthogonal to the rotational movement direction. As a result, it is possible to adjust the focus positions (focus positions) of the respective projection lights from the first and second projector units PjA and PjB.
- the linear drive mechanism units 70 and 80 may include a direct-acting ultrasonic motor or a stepping motor.
- Linear drive mechanism using ultrasonic motor 52 and 53 schematically show a first example of a linear drive mechanism for the first and second projector units PjA and PjB in the image display device 1J.
- FIG. 52 shows a planar configuration example.
- FIG. 53 shows an external configuration example.
- the linear drive mechanism unit 70 has a configuration including a shaft 71, a turntable side bearing 72, a turntable side bearing 73, a bearing 74, a pressurizing spring 75, a weight 76, and a piezoelectric element 77. May be.
- the linear drive mechanism unit 80 may have a configuration including a shaft 81, a turntable side bearing 82, a turntable side bearing 83, and a bearing 84.
- the first and second projector units PjA and PjB are linearly movable along the shaft 71 of the linear drive mechanism unit 70 and the shaft 81 of the linear drive mechanism unit 80, respectively.
- the linear drive mechanism unit 70 includes an ultrasonic motor.
- the weight 76 is a weight having a large specific gravity for receiving the vibration of the piezo-piezoelectric element 77 serving as a vibration source.
- a laminated piezoelectric element 77 is bonded to the tip of the weight 76.
- At the tip of the piezoelectric element 77 there is a shaft 71 for transmitting a driving force with a sawtooth vibration waveform, and a bearing 74 formed on each of the first and second projector units PjA and PjB to move the shaft 71 is provided. Take it.
- a pressurizing spring 75 is added to the bearing 74, which causes strong friction between the shaft 71 and the bearing 74.
- FIG. 54 schematically shows an example of the driving principle of the ultrasonic motor.
- FIG. 55 schematically shows the relationship between the drive voltage (drive waveform) of the ultrasonic motor and the displacement of the movable part.
- the positions of (A), (B), and (C) of the drive waveforms of FIG. 55 correspond to the states of (A), (B), and (C) of FIG. 54.
- the first and second projector units PjA and PjB are held at their linear positions ((A) in FIG. 54).
- the saw-tooth drive is performed as shown in FIG. 55, the first and second projector units PjA and PjB are arranged to slide in the direction in which the waveform slopes and to follow in the direction in which the waveform slopes. Respectively move in one direction ((B) and (C) in FIG. 54).
- the direct-drive ultrasonic motor has a short starting time and reversing time, and can quickly follow the observer's fine and quick behavior.
- FIG. 56 schematically shows a second example of the linear drive mechanism of the first and second projector units PjA and PjB in the image display device 1J.
- FIG. 56 shows a planar configuration example.
- the linear drive mechanism unit 70 has a configuration including a turntable side tip pivot bearing 72A, a turntable side bearing 73, a bearing 74, a toothed pressurizing spring 75A, a lead screw 78, and a stepping motor 79. May be.
- the linear drive mechanism unit 80 may have a configuration including a shaft 81, a turntable side bearing 82, a turntable side bearing 83, and a bearing 84.
- the first and second projector units PjA and PjB are linearly movable along the shaft 71 of the linear drive mechanism unit 70 and the lead screw 78 of the linear drive mechanism unit 80, respectively.
- the teeth of the lead screw 78 mesh with the teeth of the toothed pressurizing spring 75A. Accordingly, by rotating the lead screw 78 by the stepping motor 79, the first and second projector units PjA and PjB joined to the toothed pressurizing spring 75A can be linearly moved.
- 57 and 58 schematically show an example of the driving principle of the stepping motor 79.
- the stepping motor 79 includes, for example, a circular stator in which a plurality of coils L1, L2, L3, and L4 are wound, and a rotor including a magnet.
- the rotor is rotatably arranged in the center of the inner peripheral side of the stator.
- the rotation angle of the rotor is determined by which of the coils L1, L2, L3, L4 the current is applied to.
- FIG. 57 shows a state in which a current is applied to the coil L1.
- the coil L1 becomes an electromagnet (for example, S pole), and one end (for example, N pole) of the central rotor is attracted by the magnetic force of the coil L1 to rotate, and stops at a position facing the coil L1.
- FIG. 58 shows a state in which a current is passed through the coil L2.
- the coil L2 serves as an electromagnet (for example, S pole), and one end (for example, N pole) of the central rotor is attracted by the magnetic force of the coil L2 to rotate, and stops at a position facing the coil L2.
- FIGS. 57 and 58 simply show an example in which the step angle is 90 °, the step angle can be reduced by increasing the number of magnetic poles of the rotor and the stator.
- a rack and pinion type DC motor may be used as the linear drive mechanism.
- the start-up time and the reversal time become long, but it becomes possible to follow the movement that the observer keeps moving fast in a certain direction at a high speed.
- a linear drive mechanism using a stepping motor has an intermediate performance of two characteristics, that is, a linear drive mechanism using a rack and pinion type DC motor and a linear drive mechanism using an ultrasonic motor. It suffices to select a motor that corresponds to the expected movement of the observer. Further, although the structure becomes complicated, by using two different methods in combination, it is possible to follow a fine and quick behavior as well as a movement that continues to move fast in a certain direction.
- FIG. 59 shows an outline of the appearance of the video display device 1K according to the twelfth embodiment.
- FIG. 60 schematically shows a main part of a configuration example of the video display device 1K.
- FIG. 61 schematically shows a main part of a configuration example of a lateral cross section of the image display device 1K.
- FIG. 62 schematically shows a first example of a projection state by the video display device 1K.
- FIG. 63 schematically shows a second example of the projection state by the video display device 1K.
- the video display device 1K according to the twelfth embodiment includes a transmissive cylindrical screen 2A, like the video display device 1J according to the eleventh embodiment. Further, the image display device 1K includes, as a projection unit, the first projector unit PjA having the same configuration as the image display device 1J according to the eleventh embodiment.
- the image display device 1K includes an all-around lens 310 disposed below the transmissive cylindrical screen 2A.
- the upper part of the omnidirectional lens 310 is a reflecting surface 311.
- the image display device 1K also includes a reflecting portion 313 arranged below the omnidirectional lens 310.
- the central portion of the upper portion of the housing 10 and the central portion of the reflecting portion 313 are hollow portions 320.
- the inner surface of the reflecting portion 313 is a reflecting surface 312.
- the first projector unit PjA is arranged so as to emit the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 toward the reflecting surface 311 of the omnidirectional lens 310.
- a relay lens 321 may be arranged on the optical paths of the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2.
- the first projector unit PjA is arranged in the hollow portion 320 so as to be rotatable around the entire circumference by a rotary drive mechanism such as a ring type ultrasonic motor. Further, the first projector unit PjA includes a linear drive mechanism having the same configuration as the image display device 1J according to the eleventh embodiment, and moves linearly in the vertical direction (Y direction in FIGS. 59 to 63). It is possible.
- the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 from the first projector unit PjA are reflected by the reflecting surface 311 above the omnidirectional lens 310. After being reflected, the light is further reflected by the reflecting surface 312 of the reflecting portion 313 arranged below the omnidirectional lens 310. The first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 reflected by the reflecting surface 312 are emitted toward the cylindrical surface of the transmissive cylindrical screen 2A via the omnidirectional lens 310.
- a projection image 330 formed by the first and second projection lights Lpj1 and Lpj2 is formed on the reflecting surface 312 over the entire circumference.
- the projected image 330 formed on the reflecting surface 312 is observed by an observer via the all-round lens 310 and the transmissive cylindrical screen 2A. Thereby, the observer can observe the projection image 330 over the entire circumference of the transmissive cylindrical screen 2A.
- 62 and 63 schematically show the projection state by the image display device 1K when the viewers are at different positions.
- FIG. 64 schematically shows a first modification example of the video display device according to the twelfth embodiment.
- FIG. 65 schematically shows a second modification of the video display device according to the twelfth embodiment.
- the external shapes of the omnidirectional lens 310 and the reflection section 313 are not limited to the shapes shown in FIGS. 59 to 63. Further, the omnidirectional lens 310 and the reflecting portion 313 may be configured by separate members. For example, as shown in FIG. 64, the configuration may be such that the reflecting portion 313 is provided with an all-around lens 310A having a different outer diameter. Further, as shown in FIG. 65, a configuration may be adopted in which the reflecting surface 312 has a reflecting portion 313A having a linear cross section.
- the all-round lens 310 is not limited to the configuration in which the entire interior is filled with the glass material or the transparent resin material, and may have a configuration having a hollow portion.
- the present technology can also take the following configurations.
- the present technology having the following configuration it is possible to perform multi-view image display with high display quality in a wide range without increasing the size of the configuration.
- the projection unit is capable of adjusting a focus position of the projection light, The image according to (1) or (2), wherein the control unit controls the projection unit so that a condensing position of the projection light is a position corresponding to the viewpoint position detected by the detection unit.
- Display device The image display device according to any one of (1) to (3), wherein the diffusion member diffuses the projection light so as to have a diffusion distribution close to a rectangle in the horizontal direction.
- the projection unit emits projection light forming three or more viewpoint images.
- a plurality of the projection units are provided, and the detection unit is capable of detecting respective viewpoint positions of a plurality of observers, At least a part of each of the plurality of projection units is rotatably movable, Any one of the above (1) to (5), wherein the control unit rotationally moves at least a part of each of the plurality of projection units to a position according to the viewpoint positions of different observers detected by the detection unit.
- the video display device according to one.
- the light condensing unit includes a reflective holographic optical element formed on a cylindrical surface.
- the condensing unit has a cylindrical surface on each of which both surfaces have a lens action equivalent to a structure in which two lenticular lenses having the same thickness as each focal length are arranged to face each other, (1) to (6)
- the video display device according to.
- the light condensing unit includes a flat surface having a lens action equivalent to that of a Fresnel lens.
- the projection unit includes a Fresnel lens that is rotatably movable.
- the projection unit includes an eccentric Fresnel lens that is rotatably movable.
- the rotation center is a hollow in which wiring can be arranged, and a rotation drive mechanism unit that rotates and moves the projection unit,
- Each of the plurality of projection units is arranged on different planes or on different circumferences so that at least a part of them can be rotated independently of each other.
- the control unit rotates at least a part of each of the plurality of projection units independently of each other to a position corresponding to the viewpoint positions of different observers detected by the detection unit.
- the image display device (15) The image display device according to (12) or (13), wherein the rotation drive mechanism section includes a ring-type ultrasonic motor or a gear drive system motor arranged on the outer periphery.
- the projection unit includes a direct-acting ultrasonic motor or a stepping motor, and the light-condensing position of the projection light can be adjusted by linearly moving by the direct-acting ultrasonic motor or the stepping motor.
- the video display device according to (3) above.
- the detection unit includes first and second detection units having different detection ranges from each other.
- the detection range of the first detection unit is at least a part of the range in which the projection light is actually projected,
- the image display device according to (17), wherein the detection range of the second detection unit includes the entire range in which the projection light can be projected.
- the projection unit emits projection light including a detection marker,
- the first detection unit is capable of detecting the projection position of the detection marker and the position of the eye of the observer,
- the image according to (17) or (18), wherein the control unit rotationally moves at least a part of the projection unit based on a difference between the projection position of the detection marker and the position of the eye of the observer. Display device.
- the first detection unit is capable of detecting the position of the shape marker with respect to the observer and the position of the eye of the observer
- the control unit rotationally moves at least a part of the projection unit based on a difference between a position of the shape marker with respect to the observer and a position of an eye of the observer.
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Abstract
本開示の映像表示装置は、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、投影光を集光する集光部と、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、投射部の少なくとも一部を、検出部によって検出された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。
Description
本開示は、複数の視点映像を表示する映像表示装置に関する。
それぞれ異なる視点から見た複数の映像(視点映像)を同一のスクリーンに表示することによって、立体映像を表示する技術がある。例えば、複数のプロジェクタを円周上に並べると共に、中央部に垂直方向にのみ拡散するスクリーンを配置し、複数のプロジェクタのそれぞれから視点映像を互いに異なる角度でスクリーンに投射することで、中央部に立体映像を表示する技術がある(特許文献1参照)。この場合、円周上にそれぞれのプロジェクタを構成する駆動回路、投射光学系、および表示素子等の構成要素を配置することになる。
上記技術では、複数のプロジェクタの構成要素の専有面積の制約から映像表示装置全体のサイズが大きくなる。また、複数のプロジェクタ間の配置ピッチが個々のプロジェクタのサイズで決まってしまい、特性面では立体映像の表示品位を決める要素である角度分解能が制約を受けることになる。
構成を大型化することなく、広い範囲で表示品位の高い多視点映像表示を行うことが可能な映像表示装置を提供することが望ましい。
本開示の一実施の形態に係る映像表示装置は、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、投影光を集光する集光部と、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、投射部の少なくとも一部を、検出部によって検出された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。
本開示の一実施の形態に係る映像表示装置では、少なくとも一部が回転移動可能とされた投射部から、少なくとも1つの視点映像を形成する投影光が出射される。制御部は、投射部の少なくとも一部を、検出部によって検出された視点位置に応じた位置に回転移動させる。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
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.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.第1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。
[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。
比較例に係る映像表示装置は、円周上に複数、アレイ状に配置された複数のプロジェクタ100と、中央部に配置された異方性拡散特性を持つスクリーン200とを備えている。各々のプロジェクタ100から、中心方向に向けて映像を投射して立体映像を表示する。
1つのプロジェクタ100は、例えば、投影映像を2次元配列された複数の可動ミラーによって生成する、DMD(Digital Micromirror Device)型のMEMS(Micro Electro Mechanical System)プロジェクタである。この場合、1つのプロジェクタ100は、レーザ光源をMEMSミラーで2次元に走査することでスクリーン200上において2次元の映像を表示する。これにより、比較例に係る映像表示装置では、1つのプロジェクタ100から1つの視点分の映像光を出射する。このため、複数の視点映像を表示するためには、視点数分のプロジェクタ100が必要であり、全体として、大規模な装置となってしまう。比較例に係る映像表示装置では、各プロジェクタ100の基点は円周上にあり、個々のプロジェクタ100を小さくしても、装置全体としてのサイズを小さくすることは困難である。
[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]
(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は、反射型円筒スクリーン2と、反射型円筒スクリーン2に対して内周側に配置された円形状のレール3と、レール3上に配置された第1のプロジェクタモジュールPj1および第2のプロジェクタモジュールPj2とを備えている。映像表示装置1は、さらに、レール3、第1のプロジェクタモジュールPj1および第2のプロジェクタモジュールPj2を収納する筐体10(図3)を備えている。
映像表示装置1は、さらに、視点位置検出部11と、プロジェクタモジュール位置制御部12と、映像供給部13とを備えている。
第1の実施の形態において、第1のプロジェクタモジュールPj1および第2のプロジェクタモジュールPj2は、本開示の技術における「投射部」の一具体例に相当する。第1の実施の形態において、反射型円筒スクリーン2は、本開示の技術における「拡散部材」の一具体例に相当する。
第1の実施の形態において、視点位置検出部11は、本開示の技術における「検出部」の一具体例に相当する。第1の実施の形態において、プロジェクタモジュール位置制御部12は、本開示の技術における「制御部」の一具体例に相当する。
視点位置検出部11は、観察者の視点位置(左眼4Lおよび右眼4R)を検出する。視点位置検出部11は、例えばカメラモジュールを有し、少なくとも観察者の水平方向の視点位置を検出する。
プロジェクタモジュール位置制御部12は、視点位置検出部11によって検出された視点位置に応じた位置に第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2を回転移動させる。
第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、全体として、本開示の技術における「投射部」を構成している。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、全体として、レール3上を回転移動可能となっている。円形状のレール3の中心軸は、反射型円筒スクリーン2の中心軸C1に略一致している。なお、回転移動方向において、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2をレール3に対して固定し、レール3自体を回転させることによって、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2を回転移動させるようにしてもよい。円形状のレール3は、回転中心が配線を配置可能な中空とされている。ここでいう配線は、例えば、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2に接続される電気配線および光通信配線等を含む。第1の実施の形態において、円形状のレール3は、本開示の技術における「回転駆動機構部」の一具体例に相当する。
第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2はそれぞれ、例えばレーザ光源とレーザ光源からの光を変調する光変調素子とを備えている。第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2はそれぞれ、例えば、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)型のプロジェクタ、DMD型のMEMSプロジェクタ、またはシングルミラー型のMEMSプロジェクタ等で構成することができる。
第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2はそれぞれ、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。例えば、第1のプロジェクタモジュールPj1は、左眼4L用の視点映像を形成する第1の投影光Lpj1を出射する。また、例えば、第2のプロジェクタモジュールPj2は、右眼4R用の視点映像を形成する第2の投影光Lpj2を出射する。
映像供給部13は、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2のそれぞれに、左眼4L用および右眼4R用の視点映像に対応する映像信号を供給する。
反射型円筒スクリーン2は、水平方向と垂直方向とで光拡散特性が異なる異方性拡散特性を持つ拡散部材である。反射型円筒スクリーン2は、内周面に円筒反射面を有している。反射型円筒スクリーン2の円筒反射面は、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2を集光する集光部として作用する。反射型円筒スクリーン2は例えば、反射型のホログラフィック光学素子(HOE:Holographic Optical Element)で構成されている。反射型円筒スクリーン2は、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2を、円筒反射面において観察者の視点位置に向けて集光しつつ、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。
第1の実施の形態において、反射型円筒スクリーン2の円筒反射面は、本開示の技術における「集光部」の一具体例に相当する。
(映像表示装置の動作)
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。
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。
一方、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、プロジェクタモジュール位置制御部12によって回転移動位置が制御され、視点位置検出部11によって検出された視点位置に応じた適正位置となるように、レール3上を回転移動する。第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、反射型円筒スクリーン2の中心軸C1と略同じ軸を中心にして回転移動する。第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2のそれぞれの集光位置と左眼4Lおよび右眼4Rの位置が略一致するように、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の回転角が決まる。これにより、第1の投影光Lpj1は、例えば左眼4Lに向けて集光する。第2の投影光Lpj2は、例えば右眼4Rに向けて集光する。第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、後述する図25に示すように、反射型円筒スクリーン2の円筒反射面に対する投射仰角θが一定となるような平面上で回転移動することが好ましい。
(反射型円筒スクリーン2の拡散特性について)
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。
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。
左眼4Lおよび右眼4において、それぞれの視点映像が混じり合わないように、反射型円筒スクリーン2では、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からの第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2を水平方向に適正な角度で拡散させることが好ましい。例えば図4に示したように、反射型円筒スクリーン2では、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2を、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ことが好ましい。水平方向(図4のX方向)において比較的狭い角度となるような拡散分布特性を反射型円筒スクリーン2に持たせることにより、左右の視点映像が混じり合うことにより生ずるクロストークを防ぐことができる。また、垂直方向(図4のY方向)においては、水平方向よりも広い角度となるような拡散分布特性を反射型円筒スクリーン2に持たせることにより、垂直方向には広い角度で視点映像を観察することが可能となる。
(最適観察位置について)
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。
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。
図5は、映像表示装置1における観察距離と視点位置との関係に関する特性パラメータの一例を示している。図5において、各記号の示す意味は、以下のとおりである。
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
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
図6は、映像表示装置1において、最適観察距離Lop(最適観察位置)を変えた場合の主要な特性パラメータ(クロストーク許容限界距離Lcmax、画欠け許容最大距離Lmax、および画欠け許容最小距離Lmin)の値の一例を示している。また、図7は、映像表示装置1において、水平拡散角を変えた場合の、同様の主要な特性パラメータの値の一例を示している。
図6および図7には、視点映像の水平方向の表示サイズが100mm、眼間距離が65mmの場合の値を示す。また、図6には、水平拡散角θdが3°の場合の値を示す。
図5および図6に示したように、最適観察位置を変えた場合の画欠けが起こらない距離範囲は、画欠け許容最大距離Lmaxと画欠け許容最小距離Lminとの間の距離範囲(Lmax-Lmin)となる。また、クロストーク許容限界距離Lcmax以下の距離範囲がクロストークが起こらない距離範囲となる。図5~図7に示した各特性パラメータの値は、使用条件によって決定される。
[1.2 効果]
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。
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。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態の効果についても同様である。
<2.第2の実施の形態>
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。
図8は、第2の実施の形態に係る映像表示装置1Aを上面方向から見た一構成例の要部を概略的に示している。
第1の実施の形態に係る映像表示装置1では、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、回転移動方向に対して直交する方向(観察距離方向)には固定されている。また、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の間隔は一定の値に固定されている。
これに対して、第2の実施の形態に係る映像表示装置1Aでは、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、回転移動方向に対して直交する方向における第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の位置Zpjが可変となっている。また、水平方向における第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の間隔Xpjが可変となっている。これにより、映像表示装置1Aでは、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からの第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2のそれぞれの出射位置を調整可能となっている。これにより、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2のそれぞれの集光位置(フォーカス位置)を調整可能となっている。
第2の実施の形態に係る映像表示装置1Aでは、視点位置検出部11は、例えば、観察者の水平方向に加えて観察距離方向の視点位置を検出する。プロジェクタモジュール位置制御部12は、視点位置検出部11によって検出された水平方向の視点位置に応じた位置に第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2を回転移動させると共に、観察距離方向の視点位置に応じた位置に第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2を移動させる。これにより、プロジェクタモジュール位置制御部12は、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2のそれぞれの集光位置が、視点位置検出部11によって検出された観察距離方向の視点位置に応じた位置となるように第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の位置Zpjと間隔Xpjとを制御する。
図9は、映像表示装置1Aにおける観察距離Lo(観察位置)と視点位置との関係に関する特性パラメータの一例を示している。図9において図5と同様の意味を示す部分には同様の記号を付している。図10は、映像表示装置1Aにおける観察距離Loと第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の位置Zpjとの関係の一例を示している。図11は、映像表示装置1Aにおける観察距離Loと第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の間隔Xpjとの関係の一例を示している。図10における位置Zpjの値は、図8に示したように、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の回転中心軸(反射型円筒スクリーン2の円筒反射面の中心軸C1)の位置を「-100」とし、回転中心軸から離れるに従い、+方向に値が変化するものとする。
第1の実施の形態に係る映像表示装置1では、図5に示したように、最適観察距離Lopが一定の値に固定され、最適観察位置を中心にして快適に観察できる距離が限定される。一方、第2の実施の形態に係る映像表示装置1Aでは、観察距離方向の視点位置に合わせて第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の位置Zpjと間隔Xpjとを最適化することで、水平方向だけでなく、観察距離方向においても広い範囲で快適に観察することが可能となる。
その他の構成、動作および効果は、上記第1の実施の形態に係る映像表示装置1と略同様であってもよい。
<3.第3の実施の形態>
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。
図12は、第3の実施の形態に係る映像表示装置1Bを上面方向から見た一構成例の要部を概略的に示している。図13は、映像表示装置1Bの側方断面の一構成例の要部を概略的に示している。
第2の実施の形態に係る映像表示装置1Aでは、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の位置Zpjと間隔Xpjとを可変にすることによって、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2のそれぞれの集光位置(フォーカス位置)を調整可能である。
これに対して、第3の実施の形態に係る映像表示装置1Bでは、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2のそれぞれの集光位置を調整するための集光位置調整用レンズ21を備えている。映像表示装置1Bでは、第1の実施の形態に係る映像表示装置1と同様に、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は回転移動方向に対して直交する方向(観察距離方向)には固定されていてもよい。また、映像表示装置1Bでは、第1の実施の形態に係る映像表示装置1と同様に、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の間隔は一定の値に固定されていてもよい。
第3の実施の形態において、第1のプロジェクタモジュールPj1および第2のプロジェクタモジュールPj2と集光位置調整用レンズ21とが、本開示の技術における「投射部」の一具体例に相当する。
集光位置調整用レンズ21は、反射型円筒スクリーン2の円筒反射面と第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2との間において、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2から出射された第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2の光路上に配置されている。集光位置調整用レンズ21は、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の回転移動方向に対して直交する方向に移動可能となっている。これにより、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2のそれぞれの集光位置を調整可能となっている。なお、図12では、集光位置調整用レンズ21が凹レンズである構成例を示しているが、集光位置調整用レンズ21を凸レンズにした構成も可能である。
第3の実施の形態に係る映像表示装置1Bでは、視点位置検出部11は、例えば、観察者の水平方向に加えて観察距離方向の視点位置を検出する。プロジェクタモジュール位置制御部12は、視点位置検出部11によって検出された水平方向の視点位置に応じた位置に第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2を回転移動させると共に、観察距離方向の視点位置に応じた位置に集光位置調整用レンズ21を移動させる。これにより、プロジェクタモジュール位置制御部12は、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2のそれぞれの集光位置が、視点位置検出部11によって検出された観察距離方向の視点位置に応じた位置となるように集光位置調整用レンズ21の位置を制御する。
図14は、映像表示装置1Bにおける観察距離Lo(観察位置)と集光位置調整用レンズ21のレンズ位置との関係の一例を示している。図14におけるレンズ位置の値は、図12に示したように、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の回転中心軸(反射型円筒スクリーン2の円筒反射面の中心軸C1)の位置を原点とし、回転中心軸から離れるに従い、-方向に値が変化するものとする。集光位置調整用レンズ21が凹レンズである場合、図14に示したように、例えば集光位置調整用レンズ21を回転中心軸から離れるように移動させることで、観察距離Loを大きくすることができる。
その他の構成、動作および効果は、上記第1または第2の実施の形態に係る映像表示装置と略同様であってもよい。
<4.第4の実施の形態>
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。
上記第1ないし第3の実施の形態に係る映像表示装置では、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からそれぞれ、1つの視点映像を形成する投影光を出射する場合について説明したが、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からそれぞれ、複数の視点映像を形成する投影光を出射するようにしてもよい。
図15は、第4の実施の形態に係る映像表示装置1Cの一構成例の要部を概略的に示している。
図15には、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からそれぞれ、3つの視点映像を形成する投影光を出射する例を示す。また、図15にはカラー映像を表示する場合の構成例を示す。なお、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からそれぞれ、2つの視点映像、または4つ以上の視点映像を形成する投影光を出射するような構成であってもよい。
例えば、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2はそれぞれ、図15に示したように、視点映像を単一の走査ミラーに入射した角度の異なる複数のレーザ光を走査することによって生成する走査型プロジェクタであってもよい。
映像表示装置1Cにおいて、第1のプロジェクタモジュールPj1は、例えば、複数の光源30R,30G,30Bと、ダイクロイックプリズム31と、コンデンサレンズ32と、走査ミラー33とを備えている。
光源30Rは、R(赤)色の複数のビームを発するレーザ光源である。光源30Gは、G(緑)色の複数のビームを発するレーザ光源である。光源30Bは、B(青)色の複数のビームを発するレーザ光源である。光源30R、光源30Gおよび光源30Bはそれぞれ、例えば、端面レーザアレイまたはVCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting Laser)で構成されている。なお、図15には、光源30Gからの緑色の複数のビーム(第1の投影光Lpj11、第2の投影光Lpj12、および第3の投影光Lpj13)のみを代表して示す。
ダイクロイックプリズム31は複数の面を有している。光源30Rは、ダイクロイックプリズム31の第1の面に対向配置されている。光源30Gは、ダイクロイックプリズム32の第2の面に対向配置されている。光源30Bは、ダイクロイックプリズム30の第3の面に対向配置されている。
ダイクロイックプリズム30は、第1の面に入射した赤色の複数のビームの光路と、第2の面に入射した緑色の複数のビームの光路と、第3の面に入射した青色の複数のビームの光路とを合成して、各色の複数のビームを第4の面から走査ミラー33に向けて出射する。
コンデンサレンズ32は、ダイクロイックプリズム31から出射された各色の複数のビームを互いに異なる角度で走査ミラー33に向けて集光する。
走査ミラー33は、例えば、ミラー面を2つの軸を中心に傾けることが可能な2軸のMEMSミラーである。走査ミラー33は、各色の複数のビーム(第1の投影光Lpj11、第2の投影光Lpj12、および第3の投影光Lpj13)のそれぞれを反射型円筒スクリーン2の内面に向けて水平方向および垂直方向に2次元的に走査する。
第2のプロジェクタモジュールPj2も、第1のプロジェクタモジュールPj1と略同様の構成を有し、第1の投影光Lpj21、第2の投影光Lpj22、および第3の投影光Lpj23のそれぞれを反射型円筒スクリーン2の内面に向けて水平方向および垂直方向に出射する。
図16は、映像表示装置1Cによる視野範囲を模式的に示している。
映像表示装置1Cでは、第1のプロジェクタモジュールPj1からの第1の投影光Lpj11、第2の投影光Lpj12、および第3の投影光Lpj13のそれぞれによって、例えば、水平方向において、観察者の左眼4L付近の互いに異なる領域(第1の投影エリアAr11、第2の投影エリアAr12、および第3の投影エリアAr13)に3つの視点映像が形成される。また、第2のプロジェクタモジュールPj2からの第1の投影光Lpj21、第2の投影光Lpj22、および第3の投影光Lpj23のそれぞれによって、例えば、水平方向において、観察者の右眼4R付近の互いに異なる領域(第1の投影エリアAr21、第2の投影エリアAr22、および第3の投影エリアAr23)に3つの視点映像が形成される。
このように、映像表示装置1Cでは、水平方向において、左眼4L付近および右眼4R付近のそれぞれに、複数の視点映像が形成される。このため、水平方向の広い範囲に亘って表示品位の高い立体映像表示を行うことが可能となる。例えば図16の(A)の視点位置では、観察者は、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からのそれぞれの第1の投影光Lpj11,Lpj21によって立体映像を観察する。図16の(B)の視点位置では、観察者は、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からのそれぞれの第2の投影光Lpj12,Lpj22によって立体映像を観察する。図16の(C)の視点位置では、観察者は、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からのそれぞれの第3の投影光Lpj13,Lpj23によって立体映像を観察する。
上記第1ないし第3の実施の形態に係る映像表示装置では、2視点の視点映像のみによって立体映像を表示する。この際、2視点の視点映像を形成する2つの投影光の水平方向の拡散角は、例えば、最適観察位置における両眼の輻輳角相当の拡散角に設定する。この場合、観察者の視点位置を検出して2つの投影光が両眼位置に集光するように投射部を動作させても、視点位置検出部11において、検出誤差や、トラッキング遅延が生じ、正しい視点位置に視点映像を表示できないことがある。それを補うために、クロストークが問題にならない範囲で拡散角を広く設定する必要がある。一方、第4の実施の形態に係る映像表示装置1Cでは、広い拡散角で視点映像を表示させる代わりに、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からそれぞれ、例えば両眼の輻輳角の範囲に複数の視点映像を表示することで、水平方向に多少、視点位置が動いたとしても、適正な立体映像表示を維持できる。第4の実施の形態に係る映像表示装置1Cでは、例えば、視点位置検出部11における視点位置の検出ノイズを軽減するために時間方向にフィルタをかけノイズ除去してもよい。これにより、視点位置の移動がある程度遅い場合にのみ視点位置の検出をさせることで、検出誤差等に起因する立体映像表示のエラーを軽減することが可能となる。
その他の構成、動作および効果は、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と略同様であってもよい。
<5.第5の実施の形態>
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。
上記第1ないし第4の実施の形態に係る映像表示装置では、観察者が1人である場合の構成例について説明したが、以下で説明する図17~図19の構成例のように、投射部を複数、備えることによって、複数の観察者に対して立体映像表示を行うことが可能となる。この場合、視点位置検出部11は、複数の観察者のそれぞれの視点位置を検出する。複数の投射部はそれぞれが回転移動可能となっている。プロジェクタモジュール位置制御部12は、複数の投射部のそれぞれを、視点位置検出部11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。
図17は、第5の実施の形態の第1の構成例に係る映像表示装置1D-1を上面方向から見た要部を概略的に示している。図18は、第5の実施の形態の第2の構成例に係る映像表示装置1D-2を上面方向から見た要部を概略的に示している。図19は、第5の実施の形態の第3の構成例に係る映像表示装置1D-3を上面方向から見た要部を概略的に示している。
第1ないし第3の構成例に係る映像表示装置1D-1,1D-2,1D-3はそれぞれ、複数の投射部として、3つの投射部(第1のプロジェクタユニットPjA、第2のプロジェクタユニットPjB、および第3のプロジェクタユニットPjC)を備えている。なお、投射部(プロジェクタユニット)を2つ、または4つ以上、備えた構成であってもよい。
第1ないし第3のプロジェクタユニットPjA,PjB,PjCはそれぞれ、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と略同様の構成の第1のプロジェクタモジュールPj1および第2のプロジェクタモジュールPj2を備えている。
第1の構成例に係る映像表示装置1D-1では、図17に示したように、第1ないし第3のプロジェクタユニットPjA,PjB,PjCがそれぞれ、1つのレール3の円周上に配置されている。第1ないし第3のプロジェクタユニットPjA,PjB,PjCはそれぞれ、1つのレール3の円周上で互いに独立して回転移動可能となっている。
第2の構成例に係る映像表示装置1D-2は、図18に示したように、1つのレール3に代えて、互いに径の異なる円形状の2つのレール3A,3Bを備えている。2つのレール3A,3Bは、同一平面上に配置されている。2つのレール3A,3Bのそれぞれの中心軸は、反射型円筒スクリーン2の中心軸C1に略一致している。第1ないし第3のプロジェクタユニットPjA,PjB,PjCがそれぞれ、2つのレール3A,3Bのうちいずれか一方の円周上に配置されている。図18では、レール3Aの円周上に第1のプロジェクタユニットPjAを配置し、レール3Bの円周上に第2のプロジェクタユニットPjB、および第3のプロジェクタユニットPjCを配置している。
第3の構成例に係る映像表示装置1D-3は、第2の構成例に係る映像表示装置1D-2と同様に、図19に示したように、1つのレール3に代えて、互いに径の異なる円形状の2つのレール3A,3Bを備えている。ただし、第3の構成例に係る映像表示装置1D-3では、2つのレール3A,3Bは、互いに異なる平面上(図19におけるY方向に異なる位置)に積層配置されている。例えば、レール3Aが図19の紙面を含む平面内に配置され、レール3Bが紙面を含む平面に対して上側または下側に配置されている。その他の構成は、第2の構成例に係る映像表示装置1D-2と同様である。
第2および第3の構成例に係る映像表示装置1D-2,1D-3において、レール3A,3Bは、本開示の技術における「回転駆動機構部」の一具体例に相当する。
その他の構成、動作および効果は、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と略同様であってもよい。
<6.第6の実施の形態>
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。
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。
図20は、第6の実施の形態に係る映像表示装置1Eを上面方向から見た一構成例を概略的に示している。
第6の実施の形態に係る映像表示装置1Eは、第1の実施の形態に係る映像表示装置1に対して、反射型円筒スクリーン2に代えて透過型円筒スクリーン2Aを備えた構成となっている。
第6の実施の形態において、透過型円筒スクリーン2Aは、本開示の技術における「拡散部材」の一具体例に相当する。
図21は、映像表示装置1Eにおける透過型円筒スクリーン2Aの一構成例を概略的に示している。図22は、映像表示装置1Eにおける透過型円筒スクリーン2Aの等価的な構成例を概略的に示している。
透過型円筒スクリーン2Aは、水平方向と垂直方向とで光拡散特性が異なる異方性拡散特性を持つ拡散部材である。透過型円筒スクリーン2Aは、両面(内周面および外周面)が、図22に示したように、それぞれの焦点距離f1,f2と同じ厚みの2つのレンチキュラーレンズ(第1のレンチキュラーレンズ41Aおよび第2のレンチキュラーレンズ42A)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有している。
透過型円筒スクリーン2Aの円筒面は、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2を集光する集光部として作用する。透過型円筒スクリーン2Aは例えば、透過型のホログラフィック光学素子(HOE)で構成されている。透過型円筒スクリーン2Aは、図21に示したように、例えば内周面が第1のHOE面41、外周面が第2のHOE面42とされている。第1のHOE面41は、図22に示した第1のレンチキュラーレンズ41Aとして作用する。第2のHOE面42は、図22に示した第2のレンチキュラーレンズ42Aとして作用する。透過型円筒スクリーン2Aの第1のHOE面41および第2のHOE面42によるそれぞれの焦点距離f1,f2の比率を調節することで、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2を、最適観察位置において集光することができる。透過型円筒スクリーン2Aの第1のHOE面41および第2のHOE面42の両面、またはいずれか一方には、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光拡散特性が付加されている。これにより、透過型円筒スクリーン2Aでは、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2をそれぞれ、円筒面において観察者の視点位置に向けて集光しつつ、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。
第6の実施の形態において、透過型円筒スクリーン2Aの円筒面は、本開示の技術における「集光部」の一具体例に相当する。
その他の構成、動作および効果は、上記第1の実施の形態に係る映像表示装置1と略同様であってもよい。
(変形例)
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。
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。
<7.第7の実施の形態>
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。
図23は、第7の実施の形態に係る映像表示装置1Fを上面方向から見た一構成例を概略的に示している。図24は、第7の実施の形態に係る映像表示装置1Fの側方断面の一構成例を概略的に示している。
第7の実施の形態に係る映像表示装置1Fは、第1の実施の形態に係る映像表示装置1に対して、反射型円筒スクリーン2に代えて、透明カバー5と反射型平面スクリーン6とを備えた構成となっている。
透明カバー5は、円筒状であり、第1の実施の形態に係る映像表示装置1における反射型円筒スクリーン2と略同様の位置に配置されている。なお、透明カバー5は、実質的にレンズ作用や光拡散作用はなく、構成から省略してもよい。
反射型平面スクリーン6は、例えば、上面方向から見て略中央付近に配置されている。反射型平面スクリーン6は、フレネルレンズと等価なレンズ作用を有する反射平面を含んでいる。反射型平面スクリーン6は例えば、平面反射型のホログラフィック光学素子(HOE)で構成され、レンズ作用を有する反射平面がHOE面とされている。映像表示装置1Fでは、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2のそれぞれから、反射型平面スクリーン6の反射平面に向けて投影光を出射する。反射型平面スクリーン6のHOE面には、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光拡散特性が付加されている。これにより、反射型平面スクリーン6では、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2からの第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2をそれぞれ、反射平面において観察者の視点位置に向けて集光しつつ、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。
第7の実施の形態において、反射型平面スクリーン6は、本開示の技術における「拡散部材」の一具体例に相当する。第7の実施の形態において、反射型平面スクリーン6の反射平面は、本開示の技術における「集光部」の一具体例に相当する。
図25は、第1の実施の形態に係る映像表示装置1における投射仰角θと第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の回転移動方向との関係の一例を概略的に示している。図26は、第7の実施の形態に係る映像表示装置1Fにおける投射仰角θと第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の回転移動方向との関係の一例を概略的に示している。
第1の実施の形態に係る映像表示装置1では、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、図25に示すように、反射型円筒スクリーン2の円筒反射面に対する投射仰角θが一定となるような平面上で回転移動することが好ましい。
同様に、第7の実施の形態に係る映像表示装置1Fでは、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、図26に示すように、反射型平面スクリーン6の反射平面に対する投射仰角θが一定となるような平面上で回転移動することが好ましい。
ここで、投射仰角θが一定となるようにするために、反射型円筒スクリーン2を用いる場合と反射型平面スクリーン6を用いる場合とでは、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2が回転移動する平面が異なっている。反射型円筒スクリーン2を用いる場合、図25に示すように、垂直方向(Y軸)には傾斜していない平面(ZX平面)上で回転移動する。レール3はZX平面内に配置する。
反射型平面スクリーン6を用いる場合、図26に示すように、垂直方向(Y軸)に対して傾斜した平面上で回転移動させる。この場合、傾斜角度は、投射仰角θに対応する角度にする。レール3は傾斜した平面内に配置する。
図27ないし図29に、反射型平面スクリーン6の反射平面(HOE面)における入射光ベクトルRと反射光ベクトルSとの概要を示す。Kはホログラムベクトルを示す。
反射型平面スクリーン6の反射平面に対して、投射仰角θと同じ角度の平面から投射光を入射させることで、反射型平面スクリーン6に対しての仰角(入射光ベクトルRのYZ断面内での角度)を一定にすることになる。その結果、出射仰角(反射光ベクトルSのYZ断面内での角度)も一定とすることができる。
その他の構成、動作および効果は、上記第1の実施の形態に係る映像表示装置1と略同様であってもよい。
<8.第8の実施の形態>
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。
図30は、第8の実施の形態に係る映像表示装置1Gを上面方向から見た一構成例を概略的に示している。図31は、第8の実施の形態に係る映像表示装置1Gの側方断面の一構成例を概略的に示している。
第8の実施の形態に係る映像表示装置1Gは、第1の実施の形態に係る映像表示装置1に対して、レール3に代えて、フレネルレンズ回転体7および回転ステージ8を備えている。また、映像表示装置1Gは、第1の実施の形態に係る映像表示装置1に対して、プロジェクタモジュール位置制御部12に代えて、フレネルレンズ回転体7の回転角度を制御する回転制御部14を備えている。
第8の実施の形態において、第1のプロジェクタモジュールPj1および第2のプロジェクタモジュールPj2とフレネルレンズ回転体7とが、本開示の技術における「投射部」の一具体例に相当する。第8の実施の形態において、回転制御部14は、本開示の技術における「制御部」の一具体例に相当する。
フレネルレンズ回転体7は、回転ステージ8上に配置され、回転移動可能とされている。フレネルレンズ回転体7の回転中心軸は、反射型円筒スクリーン2の中心軸C1に略一致している。
第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2から出射された第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2はそれぞれ、フレネルレンズ回転体7を透過した後、反射型円筒スクリーン2の円筒反射面によって観察者の視点位置に向けて集光される。映像表示装置1Gでは、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2が回転移動する代わりに、フレネルレンズ回転体7が回転することで、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2の集光位置を、観察者の視点位置に略一致させる。
回転制御部14は、フレネルレンズ回転体7の回転角度が、視点位置検出部11によって検出された視点位置に応じた角度となるように回転ステージ8を制御する。
その他の構成、動作および効果は、上記第1の実施の形態に係る映像表示装置1と略同様であってもよい。
<9.第9の実施の形態>
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。
図32は、第9の実施の形態に係る映像表示装置1Hを上面方向から見た一構成例を概略的に示している。図33は、第9の実施の形態に係る映像表示装置1Hの側方断面の一構成例を概略的に示している。
第9の実施の形態に係る映像表示装置1Hは、第6の実施の形態に係る映像表示装置1E(図20)に対して、レール3に代えて、反射型偏芯フレネルレンズ回転体9を備えている。また、映像表示装置1Hは、第6の実施の形態に係る映像表示装置1Eに対して、プロジェクタモジュール位置制御部12に代えて、反射型偏芯フレネルレンズ回転体9の回転角度を制御する回転制御部15を備えている。
第9の実施の形態において、第1のプロジェクタモジュールPj1および第2のプロジェクタモジュールPj2と反射型偏芯フレネルレンズ回転体9とが、本開示の技術における「投射部」の一具体例に相当する。第9の実施の形態において、回転制御部15は、本開示の技術における「制御部」の一具体例に相当する。
反射型偏芯フレネルレンズ回転体9は、透過型円筒スクリーン2Aの上部、天面となる位置に配置され、回転移動可能とされている。反射型偏芯フレネルレンズ回転体9の回転中心軸は、透過型円筒スクリーン2Aの中心軸C1に略一致している。第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2は、上面方向から見て略中央位置に配置されている。
第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2から出射された第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2はそれぞれ、反射型偏芯フレネルレンズ回転体9で反射した後、透過型円筒スクリーン2Aの円筒面によって観察者の視点位置に向けて集光される。映像表示装置1Hでは、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2が回転移動する代わりに、反射型偏芯フレネルレンズ回転体9が回転することで、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2の集光位置を、観察者の視点位置に略一致させる。
回転制御部15は、視点位置検出部11によって検出された視点位置に応じた角度となるように反射型偏芯フレネルレンズ回転体9の回転角度を制御する。
その他の構成、動作および効果は、上記第6の実施の形態に係る映像表示装置1Eと略同様であってもよい。
<10.第10の実施の形態>
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。
図34は、第10の実施の形態に係る映像表示装置1Iを上面方向から見た一構成例を概略的に示している。図35は、第10の実施の形態に係る映像表示装置1Iの側方断面の一構成例を概略的に示している。
第10の実施の形態に係る映像表示装置1Iは、第6の実施の形態に係る映像表示装置1E(図20)に対して、レール3に代えて、透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aと、反射ミラー22とを備えている。また、映像表示装置1Iは、第6の実施の形態に係る映像表示装置1Eに対して、プロジェクタモジュール位置制御部12に代えて、透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aの回転角度を制御する回転制御部15を備えている。
第9の実施の形態において、第1のプロジェクタモジュールPj1および第2のプロジェクタモジュールPj2と透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aと反射ミラー22とが、本開示の技術における「投射部」の一具体例に相当する。第9の実施の形態において、回転制御部15は、本開示の技術における「制御部」の一具体例に相当する。
透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aは、透過型円筒スクリーン2Aの下部、底面となる位置に配置され、回転移動可能とされている。透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aの回転中心軸は、透過型円筒スクリーン2Aの中心軸C1に略一致している。反射ミラー22は、透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aと第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2との間の光路上に配置されている。
第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2から出射された第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2はそれぞれ、反射ミラー22で反射された後、透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aを透過する。透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aを透過した第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2はそれぞれ、透過型円筒スクリーン2Aの円筒面によって観察者の視点位置に向けて集光される。映像表示装置1Iでは、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2が回転移動する代わりに、透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aが回転することで、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2の集光位置を、観察者の視点位置に略一致させる。
回転制御部15は、視点位置検出部11によって検出された視点位置に応じた角度となるように透過型偏芯フレネルレンズ回転体9Aの回転角度を制御する。
その他の構成、動作および効果は、上記第6の実施の形態に係る映像表示装置1Eと略同様であってもよい。
<11.第11の実施の形態>
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。
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。
[11.1 概要]
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。
第11の実施の形態に係る映像表示装置1Jは、第6の実施の形態に係る映像表示装置1E(図20)と同様の透過型円筒スクリーン2Aを備えている。また、映像表示装置1Jは、第5の実施の形態に係る映像表示装置と同様に、投射部を複数、備えることによって、複数の観察者に対して立体映像表示を行うことが可能とされている。映像表示装置1Jは、第5の実施の形態に係る映像表示装置と同様に、視点位置検出部11は、複数の観察者のそれぞれの視点位置を検出する。複数の投射部はそれぞれが回転移動可能となっている。プロジェクタモジュール位置制御部12は、複数の投射部のそれぞれを、視点位置検出部11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。
映像表示装置1Jは、複数の投射部として、2つの投射部(第1のプロジェクタユニットPjA、および第2のプロジェクタユニットPjB)を備えている。映像表示装置1Jは、第5の実施の形態の第3の構成例に係る映像表示装置1D-3(図19)における2つのレール3A,3Bに相当する2つのターンテーブル50A,50Bを備えている。第1のプロジェクタユニットPjAは、ターンテーブル50A上に配置されている。第2のプロジェクタユニットPjBは、ターンテーブル50B上に配置されている。なお、図36では、説明のために投射部が外部から見えるように図示しているが、遮光板等を配置して投射部が外部から見えないようにしてもよい。
第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBはそれぞれ、例えば、上記第1の実施の形態に係る映像表示装置1等と略同様の構成の第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2を備えている。
ターンテーブル50A,50Bはそれぞれ、互いに径が異なり、かつ、互いに異なる平面上(図36におけるY方向に異なる位置)に積層配置されている。例えば、ターンテーブル50Aがターンテーブル50Bよりも径が大きく、上側に配置されている。これにより、ターンテーブル50A,50Bはそれぞれ、互いに独立して回転可能とされている。映像表示装置1Jでは、ターンテーブル50A,50Bのそれぞれを回転させることによって、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれを互いに独立して回転移動させることが可能となっている。
第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBはそれぞれ、図37に示したように、直線駆動機構部70,80を有し、ターンテーブル50A,50B上において、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、映像表示装置1Jでは、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出射位置を調整可能となっている。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。
プロジェクタモジュール位置制御部12は、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれの回転位置が、視点位置検出部11によって検出された観察者の水平方向の視点位置に応じた位置となるように、ターンテーブル50A,50Bを回転移動させる。また、プロジェクタモジュール位置制御部12は、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれの観察距離方向の位置が、視点位置検出部11によって検出された観察者の観察距離方向の視点位置に応じた位置となるように、直線駆動機構部70,80によって第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBを直線移動させる。
視点位置検出部11は、微調整用カメラモジュール51と、粗調整用カメラモジュール52とを含んでいる。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はそれぞれ、観察者の視点位置を検出するものであるが、後述するように、互いに検出範囲が異なっている。
第11の実施の形態において、ターンテーブル50A,50Bはそれぞれ、本開示の技術における「回転駆動機構部」の一具体例に相当する。
第11の実施の形態において、微調整用カメラモジュール51が、本開示の技術における「第1の検出部」の一具体例に相当する。第9の実施の形態において、粗調整用カメラモジュール52が、本開示の技術における「第2の検出部」の一具体例に相当する。
微調整用カメラモジュール51は、図37に示したように、例えば、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、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBと共に組み込まれている。なお、図37では、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBの間に微調整用カメラモジュール51を配置した例を示しているが、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjB、並びに微調整用カメラモジュール51の配置は図37に示した例には限定されない。
粗調整用カメラモジュール52は、図36に示したように、例えば、筐体10の外周に複数(例えば2~4個)、設けられている。粗調整用カメラモジュール52によって、例えば、映像表示装置1Jの周囲の人が何人存在して、微調整用カメラモジュール51によってどの人に対して視点位置の検出をすべきかの粗調整を行う。
ターンテーブル50A,50Bのそれぞれの回転中心軸は、透過型円筒スクリーン2Aの中心軸C1に略一致している。ターンテーブル50A,50Bはそれぞれ、図38に示したように、回転中心が配線62を配置可能な中空部61とされている。配線62は、例えば、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれに接続される電気配線および光通信配線等を含む。
ターンテーブル50A,50Bを回転駆動させる機構として、その回転中心にDC(直流)モータを配置した場合には、ターンテーブル50A,50B上に設置した第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBの電気配線や光通信配線などの配線62を通す場所は外周部のケースとの隙間を通す構成となる。その場合は配線62が回転とともに捩じれることは言うまでもないが、円周を摩擦する距離が長くなり配線切れとなる可能性が高くなる。また、捩じれにより、回転できる角度が非常に限定される。
しかし、ターンテーブル50A,50Bをそれぞれ、中心近辺に回転軸を持たない中空の駆動機構にした場合、回転捩じれを最小に抑えることが可能となるために回転できる角度が数周以上と大きく回転することが可能となる。そして、回転の負荷を減らせられるために高速回転が可能となり、耐久性も向上する。さらに、後述する第12の実施の形態に係る映像表示装置1K(図59~図65)のように、投射部を中空部に配置することも可能となり、光学設計の自由度が上がる。例えば、後述する第12の実施の形態に係る映像表示装置1K(図59~図65)のように、全周囲レンズ310を使用したような構造も可能となる。
図39は、映像表示装置1Jにおける第1のプロジェクタユニットPjAによる投影状態の第1の例を概略的に示している。図40は、映像表示装置1Jにおける第2のプロジェクタユニットPjBによる投影状態の第1の例を概略的に示している。
図39および図40に示したように、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBから透過型円筒スクリーン2Aの円筒面に向けて投影光を直接投影するようにしてもよい。観察者は、第1および第2の投影エリアAr1,Ar2において立体映像を観察可能である。微調整用カメラモジュール51は、第1および第2の投影エリアAr1,Ar2と略同様の撮影エリアArω(撮影画角)の範囲内で観察者の視点位置を検出可能である。
なお、ターンテーブル50A,50Bのそれぞれにおいて、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBの反対側(対向側)には、微調整用カメラモジュール51によって視点位置を検出するための形状マーカーとなる照準器91A,91Bが設けられていてもよい。
図41は、映像表示装置1Jにおける第1のプロジェクタユニットPjAによる投影状態の第2の例を概略的に示している。図42は、映像表示装置1Jにおける第2のプロジェクタユニットPjBによる投影状態の第2の例を概略的に示している。
図41および図42に示したように、ターンテーブル50A,50Bのそれぞれにおける第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBからの投影光の光路上に反射ミラー23を設けてもよい。そして、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で反射させた後、透過型円筒スクリーン2Aの円筒面に向けて投影するようにしてもよい。また、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれに対して、反射ミラー23との間の光路上にリレーレンズ24を配置してもよい。
(回転駆動機構部の構成例)
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43ないし図46に示したように、回転駆動機構部は、例えばリング型超音波モータで構成されている。
ターンテーブル50A,50Bのそれぞれの下部には、図43ないし図46に示したように、互いにサイズの異なるリング型超音波モータが配置されており、ターンテーブル50A,50Bのそれぞれを回転方向に駆動可能となっている。ターンテーブル50A,50Bのそれぞれは、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれと互いに干渉することなく回転駆動することが可能となっている。第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれの電気配線や光通信配線などの配線62は、中央の中空部61から下部の図示しないシステム回路部や電源部に接続されている。
図47および図48には、映像表示装置1Jにおける回転駆動機構部の変形例を示す。図47では、変形例に係る回転駆動機構部の平面構成例を概略的に示している。図48は、変形例に係る回転駆動機構部の外観構成例を概略的に示している。
図47および図48に示したように、回転駆動機構部を外周配置のギア駆動方式モータを含む構成にしてもよい。図47および図48に示したように、ターンテーブル50A,50Bのそれぞれの外周部には、ターンテーブル側ギア53と、ターンテーブル側ギア53に歯合する駆動側ギア54とが設けられていてもよい。駆動側ギア54は、DCモータ55によって駆動されてもよい。DCモータ55によって駆動側ギア54を介してターンテーブル側ギア53を駆動してもよい。
観察者の視点位置に応じてターンテーブル50A,50Bを回転駆動するに際し、リング型超音波モータは起動時間や反転時間が短く、観察者の細かな素早い挙動に対して素早く追従することが可能となる。一方、外周配置のギア駆動方式モータ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。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良い。また、構造が複雑になってしまうが、この二つのモータを両方使うことにより、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動きに対しても追従することが可能となる。
[11.2 視点位置の検出方法]
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。
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。
微調整用カメラモジュール51による視点位置の検出範囲は、例えば、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2による投影光(第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2)が実際に投影されている範囲内(第1および第2の投影エリアAr1,Ar2)の少なくとも一部の範囲となっている。微調整用カメラモジュール51は、例えば、投影光が実際に投影されている近辺の範囲の視点位置を検出する。
粗調整用カメラモジュール52は、映像表示装置1Jの筐体10の外周に複数、設けられている。複数の粗調整用カメラモジュール52による視点位置の検出範囲は、例えば、投影光を投影可能な全範囲を含む。複数の粗調整用カメラモジュール52は、例えば、透過型円筒スクリーン2Aの略全周囲、360°の周囲において視点位置を検出する。
従来、粗調整用カメラモジュール52で使用されるような粗調整用カメラは、様々な人認識技術として使われてきた。しかし、小型なカメラモジュールの空間解像度は低く、また、投影している映像との位置が正確に制御できないという問題があった。そこで、映像を投影する第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2と共に微調整用カメラモジュール51をターンテーブル50A,50B上に配置する。これにより、映像と同時に微調整用カメラモジュール51が回転移動するので、視点位置の検出精度と視点位置に合わせた第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2の位置調整の精度とを高めることができる。
映像表示装置1Jでは、粗調整用カメラモジュール52によっておおよその観察者の視点位置は把握可能であるため、大まかに視点位置へのトラッキングをした後は、狭い範囲内で微調整用カメラモジュール51によって視点位置を細かく把握すればよい。これにより、微調整用カメラモジュール51における検出レンズ系の視野角を狭くすることができる。その効果として、観察者の顔や眼の近くの範囲のみを撮像するために1画素辺りの分解能を細かく制御できる。
図50は、映像表示装置1Jにおける視点位置の検出方法の第1の例を概略的に示している。
第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2から、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2のそれぞれに、第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2を含めて出射する。これにより、例えば、図50に示したように垂直方向に第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2を描画する。第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2として使う波長は、近赤外が好ましいが近赤外には限定されない。
微調整用カメラモジュール51は、第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2の投影位置と観察者の両眼の位置とを検出する。プロジェクタモジュール位置制御部12は、第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2の投影位置と観察者の眼の位置との差分を算出する。例えば図50の(A)には微調整用カメラモジュール51側から見て、観察者の両眼に対して第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2の投影位置が右側にずれている例を示す。図50の(B)には、第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2の投影位置と観察者の両眼とが一致している場合の例を示す。図50の(C)には微調整用カメラモジュール51側から見て、観察者の両眼に対して第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2の投影位置が左側にずれている例を示す。
プロジェクタモジュール位置制御部12は、第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2の投影位置と観察者の眼の位置との差分に基づいて、例えば、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれの回転位置が、検出された観察者の水平方向の視点位置に応じた位置となるように、ターンテーブル50A,50Bを回転移動させる。
カラー表示を行う場合、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R(赤),G(緑),B(青)の3色の光源を持っている。この場合、第1および第2のプロジェクタモジュールPj1,Pj2のそれぞれにおいて、3色の光源に、例えば、近赤外の光源を加えることで、視点映像の一部に垂直方向に視点位置検出用の第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2を含めて出射する。この場合、微調整用カメラモジュール51を、可視光感度と近赤外とに感度を持つ検出素子を含む構成にすることで、第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2を検出する。微調整用カメラモジュール51では、可視光感度もあることで、観察者の顔や眼の位置と近赤外の第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2の位置とを同時に検出できる。プロジェクタモジュール位置制御部12は、例えば、第1および第2の検出用マーカーIr1,Ir2の位置と左眼4Lおよび右眼4Rの位置とが一致するように、ターンテーブル50A,50Bを回転移動させて第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれの位置を観察者の視点位置に追従させる。これにより、非常に精度の高いトラッキングが可能となる。なお、微調整用カメラモジュール51は、ターンテーブル50A,50Bの上にあれば、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBに一体化されていなくてもよい。
図51は、映像表示装置1Jにおける視点位置の検出方法の第2の例を概略的に示している。
映像表示装置1Jにおいて、投射部と共に回転移動する形状マーカーをさらに備えてもよい。微調整用カメラモジュール51は、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ってもよい。プロジェクタモジュール位置制御部12は、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、投射部を回転移動させるようにしてもよい。
例えば、ターンテーブル50A,50Bのそれぞれにおいて、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBの反対側(対向側)に、形状マーカーとなる照準器91A,91Bを設けてもよい。
微調整用カメラモジュール51は、照準器91A,91Bの照準基準位置91Cと観察者の両眼の位置とを検出する。プロジェクタモジュール位置制御部12は、照準基準位置91Cと観察者の眼の位置との差分を算出する。例えば図51の(A)には微調整用カメラモジュール51側から見て、観察者の両眼に対して照準基準位置91Cが右側にずれている例を示す。図51の(B)には、照準基準位置91Cと観察者の両眼とが一致している場合の例を示す。図51の(C)には微調整用カメラモジュール51側から見て、観察者の両眼に対して照準基準位置91Cが左側にずれている例を示す。
この第2の検出方法では、図50の第1の検出方法のように、投影する映像中に検出用マーカーを含める必要はない。例えば、ターンテーブル50A,50B上の微調整用カメラモジュール51と対向する位置に、構造物として凸部などの形状マーカーを配置し、その形状マーカーの上部に延長した位置(照準基準位置91C)と観察者の顔や眼の位置とを合わせこむトラッキング制御を行う。この場合は、第1の検出方法のような検出用マーカーを生成する赤外光源等が不要となり安価な構成となる。
[11.3 プロジェクタユニット(投射部)の直線駆動機構の例]
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。
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。
(超音波モータを用いた直線駆動機構)
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。
直線駆動機構部70は、シャフト71と、ターンテーブル側軸受け72と、ターンテーブル側軸受け73と、軸受け74と、与圧バネ75と、錘76と、ピエゾ圧電素子77とを有した構成であってもよい。
直線駆動機構部80は、シャフト81と、ターンテーブル側軸受け82と、ターンテーブル側軸受け83と、軸受け84とを有した構成であってもよい。
第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBはそれぞれ、直線駆動機構部70のシャフト71、および直線駆動機構部80のシャフト81に沿って、直線的に移動可能となっている。直線駆動機構部70には、超音波モータが含まれている。錘76は、振動源となるピエゾ圧電素子77の振動を受け止めるための比重の重い錘である。錘76の先には、積層型のピエゾ圧電素子77が接合されている。ピエゾ圧電素子77の先には、鋸振動波形で駆動力を伝えるためのシャフト71があり、そのシャフト71の動きを第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBのそれぞれに形成された軸受け74が受け止める。軸受け74には与圧バネ75が付加してあり、これによりシャフト71と軸受け74とが強く摺動摩擦することになる。
図54は、超音波モータの駆動原理の一例を概略的に示している。図55は、超音波モータの駆動電圧(駆動波形)と可動部の変位との関係を概略的に示している。図55の駆動波形の(A),(B),(C)の位置は、図54の(A),(B),(C)の状態に対応している。
直線駆動機構部80を駆動していないときは、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBはその直線位置で保持されている(図54の(A))。図55のように鋸波駆動したときには、波形の傾きの立っている方向には滑って、波形の傾きの寝ている方向には追従するために、第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBはそれぞれ、一方向に移動することになる(図54の(B),(C))。直動型の超音波モータは起動時間や反転時間が短く、観察者の細かな素早い挙動に対して素早く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)
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。
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。
直線駆動機構部70は、ターンテーブル側先端ピボット軸受け72Aと、ターンテーブル側軸受け73と、軸受け74と、歯付き与圧バネ75Aと、リードスクリュー78と、ステッピングモータ79とを有した構成であってもよい。
直線駆動機構部80は、シャフト81と、ターンテーブル側軸受け82と、ターンテーブル側軸受け83と、軸受け84とを有した構成であってもよい。
第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBはそれぞれ、直線駆動機構部70のシャフト71、および直線駆動機構部80のリードスクリュー78に沿って、直線的に移動可能となっている。リードスクリュー78の歯は、歯付き与圧バネ75Aの歯に歯合している。これにより、ステッピングモータ79によってリードスクリュー78を回転させることで、歯付き与圧バネ75Aに接合された第1および第2のプロジェクタユニットPjA,PjBが直線的に移動可能となっている。
図57および図58は、ステッピングモータ79の駆動原理の一例を概略的に示している。
ステッピングモータ79は、例えば、複数のコイルL1,L2,L3,L4が巻かれた円形状のステータと、磁石で構成されたロータとを備えている。ロータは、ステータの内周側の中央に回転可能に配置されている。
複数のコイルL1,L2,L3,L4のいずれに電流を流すかによって、ロータの回転角度が決まる。図57では、コイルL1に電流を流した状態を示している。この場合、コイルL1が電磁石(例えばS極)となり、中央のロータの一端(例えばN極)がコイルL1の磁力に引き寄せられて回転し、コイルL1に対向する位置に停止する。また、図58では、コイルL2に電流を流した状態を示している。この場合、コイルL2が電磁石(例えばS極)となり、中央のロータの一端(例えばN極)がコイルL2の磁力に引き寄せられて回転し、コイルL2に対向する位置に停止する。なお、図57および図58では、簡易的に、ステップ角度が90°となる例を示しているが、ロータとステータの磁極数を増やせば、ステップ角度を小さくすることができる。
(その他の直線駆動機構)
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。
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。
その他の構成、動作および効果は、上記第1の実施の形態に係る映像表示装置1、上記第5の実施の形態に係る映像表示装置、または上記第6の実施の形態に係る映像表示装置1E等と略同様であってもよい。
<12.第12の実施の形態>
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。
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59は、第12の実施の形態に係る映像表示装置1Kの外観の概要を示している。図60は、映像表示装置1Kの一構成例の要部を概略的に示している。図61は、映像表示装置1Kの側方断面の一構成例の要部を概略的に示している。図62は、映像表示装置1Kによる投影状態の第1の例を概略的に示している。図63は、映像表示装置1Kによる投影状態の第2の例を概略的に示している。
第12の実施の形態に係る映像表示装置1Kは、第11の実施の形態に係る映像表示装置1Jと同様に、透過型円筒スクリーン2Aを備えている。また、映像表示装置1Kは、投射部として、第11の実施の形態に係る映像表示装置1Jと同様の構成の第1のプロジェクタユニットPjAを備えている。
映像表示装置1Kは、透過型円筒スクリーン2Aの下部に配置された全周囲レンズ310を備えている。全周囲レンズ310の上部は反射面311とされている。
また、映像表示装置1Kは、全周囲レンズ310の下部に配置された反射部313を備えている。筐体10の上部の中央部および反射部313の中央部は中空部320とされている。反射部313の内面は反射面312とされている。
第1のプロジェクタユニットPjAは、全周囲レンズ310の反射面311に向けて第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2を出射するように配置されている。中空部320において、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2の光路上にはリレーレンズ321が配置されていてもよい。
第1のプロジェクタユニットPjAは、中空部320において、例えばリング型超音波モータ等の回転駆動機構によって全周囲に亘って回転移動可能に配置されている。また、第1のプロジェクタユニットPjAは、第11の実施の形態に係る映像表示装置1Jと同様の構成の直線駆動機構を備えており、垂直方向(図59~図63のY方向)に直線移動可能とされている。
映像表示装置1Kでは、図61~図63に示したように、第1のプロジェクタユニットPjAからの第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2が、全周囲レンズ310の上部の反射面311によって反射された後、さらに、全周囲レンズ310の下部に配置された反射部313の反射面312で反射される。反射面312で反射された第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2は、全周囲レンズ310を介して透過型円筒スクリーン2Aの円筒面に向けて出射される。第1のプロジェクタユニットPjAが全周囲に亘って回転移動することで、反射面312には全周囲に亘って、第1および第2の投影光Lpj1,Lpj2による投影像330が形成される。反射面312に形成された投影像330は、全周囲レンズ310および透過型円筒スクリーン2Aを介して観察者に観察される。これにより、観察者は透過型円筒スクリーン2Aの全周囲に亘って投影像330を観察可能となる。図62および図63には、互いに異なる位置に観察者がいる場合の映像表示装置1Kによる投影状態を模式的に示す。
(変形例)
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。
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。
全周囲レンズ310および反射部313の外形形状は、図59~図63に示した形状に限定されない。また、全周囲レンズ310と反射部313とが別々の部材で構成されたものであってもよい。例えば、図64に示したように、反射部313に対して外径の異なる全周囲レンズ310Aを備えた構成であってもよい。また、図65に示したように、反射面312の断面が直線状となる反射部313Aを備えた構成であってもよい。
また、全周囲レンズ310は内部が全てガラス材料または透明樹脂材料が充填された構成に限らず、中空部を有する構成であってもよい。
その他の構成、動作および効果は、上記第11の実施の形態に係る映像表示装置1J等と略同様であってもよい。
<13.その他の実施の形態>
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。
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。
例えば、本技術は以下のような構成を取ることもできる。以下の構成の本技術によれば、構成を大型化することなく、広い範囲で表示品位の高い多視点映像表示を行うことが可能となる。
(1)
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。
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。
本出願は、日本国特許庁において2018年10月31日に出願された日本特許出願番号第2018-205353号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
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む
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む
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
請求項17に記載の映像表示装置。 - 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
請求項17に記載の映像表示装置。
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