(57)【要約】フラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置が提供される。３次元映像表示装置は、フラットパネルディスプレイユニットと、入射した光を反射する反射板アレイと、反射板アレイを左右に振動させる振動子とを含み、振動子の振動によって、反射板アレイは時間に応じて移動し、反射板アレイの角度によってフラットパネルディスプレイユニットの映像を変えることによって３次元映像を表示する。３次元映像表示装置は、眼鏡などの特殊な装置なしに、画質と明るさの劣化がなく、２次元映像と３次元映像とを選択的に表示することができ、３次元映像の表示において、両眼視点および多視点の映像表示が可能であるという利点を有する。
2008541165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラットパネルディスプレイユニットと、
前記フラットパネルディスプレイユニットの各画素のライン上に垂直に位置し、各画素に対応して各々水平に並んでいる反射板アレイと、
前記反射板アレイの一端に位置し、前記反射板アレイを左右に振動させる振動子とを含み、
前記振動子の振動によって、前記反射板アレイは時間に応じて移動し、前記反射板アレイの角度によってフラットパネルディスプレイユニットの映像を変えることによって、３次元映像を表示することを特徴とする、フラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【請求項２】
前記フラットパネルディスプレイユニットは、前記反射板アレイが左側に移動する場合、左側映像を表示し、一方、前記反射板アレイが右側に移動する場合、右側映像を表示することを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【請求項３】
前記フラットパネルディスプレイユニットにおいて、前記反射板アレイの移動に関係なく同じ映像が表示される場合、３次元映像表示装置は、２次元映像表示装置に切り替えることができることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【請求項４】
前記反射板アレイが、光ファイバアレイに置換されていることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【請求項５】
前記反射板アレイが、光吸収板アレイに置換されていることを特徴とする請求項１に記載のフラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【請求項６】
観察者の様々な角度による映像を得る映像取得装置と、
前記映像取得装置から転送された映像を表示するフラットパネルディスプレイユニットと、
前記フラットパネルディスプレイユニットの各画素のライン上に垂直に位置し、各画素に対応して各々水平に並んでいる反射板アレイと、
前記反射板アレイの一端に位置して前記反射板アレイを左右に振動させる振動子と、を含み、
前記振動子の振動によって、フラットパネルディスプレイユニットの光放射角度が変化し、前記変化する光放射角度によって観察者の角度と同じ角度で得られた映像を前記フラットパネルディスプレイユニットに表示することによって、３次元物体を特定の角度から見た時と同様の映像を表示することを特徴とする、フラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【請求項７】
前記映像取得装置は、カメラ又はコンピュータの映像処理ツールであることを特徴とする請求項６に記載のフラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【請求項８】
前記反射板アレイは、支持部材により支持され、前記反射板アレイ全体の角度が同じ角度で変化することを特徴とする請求項６に記載のフラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【請求項９】
前記反射板アレイが、光ファイバアレイに置換されていることを特徴とする請求項６に記載のフラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【請求項１０】
前記反射板アレイが、光吸収板アレイに置換されていることを特徴とする請求項６に記載のフラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元映像表示装置に関し、より詳細には、ディスプレイ装置の光放射角度を制限し、制御することにより、両眼視点および多視点の３次元映像を表示するフラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元映像表示は、両眼視差を使用する方式と多視点視差を使用する方式とに分けられる。両眼視差を使用する方式は、２つの眼によって認識される３次元物体の異なる映像から、３次元の立体感を感じる方式であり、レンチキュラレンズを使用する方式、視差バリア(parallax barrier)を使用する方式、偏光板を使用する方式、または、電子シャッタを使用する方式などが提案されている。
【０００３】
多視点視差を使用する方式は、３次元物体の複数方向に関する映像を複数方向に表現する方式であり、観察者が移動することによって像が移動するため、多数の人が観察することが可能である。多視点による方式は、レンチキュラレンズを使用する方式や、ホログラムなどを使用する方式などがある。
【０００４】
一般的に、フラットパネルディスプレイを利用した３次元映像表示装置では、レンチキュラレンズや、視差バリアを使用する方式、偏光板を使用する方式などが使われるが、このような方法は、フラットパネルディスプレイの水平軸の画素を、左側映像および右側映像の表現に分離して、各々の眼が異なる映像を観察するようにして立体映像を得ている。
【０００５】
図１は、従来のレンチキュラレンズを使用した３次元映像表示装置の説明図である。
【０００６】
フラットパネルディスプレイ１０１の上にレンチキュラレンズ１０５を設けて、フラットパネルディスプレイの各画素の光が、左側焦点と右側焦点に交互に向かうようにする。視差バリアを使用する方式は、レンチキュラレンズを使用する方式に類似しているが、フラットパネルディスプレイ１０１上に視差バリアを設けて、左眼に向かう右側映像信号を遮ることで、立体映像を得ることができる。
【０００７】
図２は、従来の偏光板を使用した３次元映像表示装置の説明図である。
【０００８】
フラットパネルディスプレイ２０１の上に、互いに垂直な偏光方向を有する第１の偏光板２０５、２１０を交互に配置し、観察者は、表示装置上の第１の偏光板と同じ偏光方向を有する第２の偏光板２２５、２３０を通じて観測することで、左側映像と右側映像とが分離される。
【０００９】
このような方式では、フラットパネルディスプレイの１つの映像が両眼に分離されるため、通常の２次元映像より画質と明るさとが半分に減少するようになる。したがって、このような方式を使用する３次元映像表示装置は、高輝度かつ高密度のフラットパネルディスプレイを使用しなければならないという課題がある。このような課題を解決するために、電子シャッタを使用する方式が提案されている。
【００１０】
図３は、従来の電子シャッタを使用した３次元映像表示装置の説明図である。
【００１１】
フラットパネルディスプレイ３０１は、時間に応じて右側映像と左側映像を交互に表示する。観察者は、シャッタが装着された眼鏡３１０を使用して観察する。シャッタが装着された眼鏡３１０は、フラットパネルディスプレイ３０１に同期して、左眼と右眼を交互に遮る。
【００１２】
したがって、先ず、右側映像信号は、開いている右側レンズ３０５を通るようになり、次いで、左側映像信号が、開いている左側レンズ３１０を通って立体映像を形成する。このようなシャッタ方式の表示装置は、使用者が、非常に複雑な装置が装着された眼鏡を着用しなければならないという課題がある。
【００１３】
多視点を利用する３次元映像表示装置は、一般に、より複雑な装置を使用しなければならない。最も簡単な方式は、レンチキュラレンズを使用する方式であり、レンチキュラレンズの下に異なる方向で見える映像を順次配置することで、観測者の方向によって異なる映像を見ることができる。
【００１４】
このような方式は、各画素を複数の角度の映像に分離することから、画質の劣化が著しく、現実感を持つためには、数千ＬＰＩ(Line per inch)以上の精密な映像が必要となる。そのため、ＣＲＴやＬＣＤなどへの応用が不可能であり、写真などの印刷媒体に制限される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上記のような問題点を解決するために提案されたもので、その目的とするところは、一般的なフラットパネルディスプレイであるＣＲＴやＬＣＤなどを使用して、眼鏡などの特殊な装置なしに、画質と明るさの劣化がなく、２次元映像と３次元映像とを選択的に表示することができ、３次元映像の表示において、両眼視点および多視点の映像表示が可能な装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記技術的な課題を達成するため、本発明の一態様に係る３次元映像表示装置は、フラットパネルディスプレイユニットと、前記フラットパネルディスプレイユニット上に垂直に、かつ各々水平に並んでいる反射板アレイと、前記反射板アレイの角度を調節できる振動子と、を含み、前記反射板アレイの角度は、前記振動子の振動によって時間に応じて変化し、前記反射板アレイの角度によってフラットパネルディスプレイユニットの映像を変えることによって、３次元映像を表示することを特徴とする。このとき、反射板アレイの代わりに、光ファイバアレイ又は光吸収板アレイを用いることもできる。
【００１７】
前記技術的な課題を達成するため、本発明の他の態様に係る３次元映像表示装置は、観察者の様々な角度による映像を得る映像取得装置と、前記映像取得装置から転送された映像を表示するフラットパネルディスプレイユニットと、前記フラットパネルディスプレイユニットの各画素のライン上に垂直に位置し、各画素に対応して各々水平に並んでいる反射板アレイと、前記反射板アレイの一端に位置して前記反射板アレイを左右に振動させる振動子と、を含み、前記振動子の振動によってフラットパネルディスプレイユニットの光放射角度が変化し、前記変化する光放射角度によって観察者の角度と同じ角度で得られた映像を前記フラットパネルディスプレイユニットに表示することによって、３次元物体を特定の角度から見た時と同様の映像を表示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、本発明の具体的な実施例を、図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図４は、本発明の一実施形態に係る、両眼視差を利用したフラットパネルディスプレイユニットを備えた３次元映像表示装置を示したものである。
【００２０】
前記３次元映像表示装置は、フラットパネルディスプレイユニット４０１と、反射板アレイ４０５と、振動子４１０とで構成される。前記フラットパネルディスプレイユニット４０１は、ＬＣＤまたはＰＤＰを構成する単位画素のグループである。前記反射板アレイ４０５は、光を反射する。前記振動子は、振動によって前記反射板アレイの角度を変化させる。
【００２１】
前記図４の構成要素に基づいて、本発明の一実施形態に係るフラットパネルディスプレイユニットを利用した３次元映像表示装置の動作を説明する。
【００２２】
フラットパネルディスプレイユニット４０１および、前記フラットパネルディスプレイユニット４０１の各画素上に垂直に配置された反射板アレイ４０５が、各々水平に並んでいる。振動によって前記反射板アレイ４０５の角度を制御できる振動子４１０が、反射板アレイ４０５の一端に位置する。前記反射板アレイ４０５の角度は、前記振動子４１０の振動によって時間に応じて変化し、各画素から放出された光は、前記反射板アレイ４０５によって反射し、反射板アレイ４０５の角度と同じ方向に直進するようになる。
【００２３】
前記反射板アレイ４０５の角度によってフラットパネルディスプレイユニット４０１の映像を変えることによって、フラットパネルディスプレイユニットを利用した３次元映像表示装置は、両眼視点を使用する３次元表示装置として使用することができる。すなわち、反射板や遮断板が左側に向かう時には、フラットパネルディスプレイユニット４０１は左側映像を表示し、右側方向に向かう場合、前記フラットパネルディスプレイユニット４０１は、右側映像を表示するようにする。これにより観察者は、両眼視差を持つ３次元映像を認識することができる。
【００２４】
また、前記反射板アレイ４０５の角度に関係なく、同じ映像が表示される場合、観察者は、２次元の平面映像を観察することができる。従って、別の装置を必要とすることなく、２次元映像表示装置と３次元映像表示装置への切替が可能である。
【００２５】
前記反射板アレイ４０５は、光ファイバアレイ、若しくは、不透明な光吸収板アレイとの置き換えが可能である。光ファイバアレイに置換した場合、光は光ファイバの方向に直進するようになり、反射板と同じように機能する。前記反射板アレイが光吸収板アレイに置換した場合、大部分の光が吸収され、特定の方向を持つ光だけが放射されることによって、明るさの減少が生じる。本発明に係るフラットパネルディスプレイユニットを利用した３次元映像表示装置は、前記の様々な方法を用いて、画素から放射された光が、所定角度以外の領域で放射されないようにするものである。
【００２６】
図５は、本発明の一実施形態に係る、多視点を利用したフラットパネルディスプレイユニットを備えた３次元映像表示装置を示したものである。
【００２７】
フラットパネルディスプレイユニット５０１および、前記フラットパネルディスプレイユニット５０１の各画素上に垂直に配置された反射板アレイ５０５が、各々水平に並んでいる。振動によって前記反射板アレイ５０５の角度を制御できる振動子５１０が、反射板アレイ５０５の一端に位置する。前記反射板アレイ５０５の角度は、前記振動子５１０の振動によって時間に応じて変化し、各画素から放出された光は、前記反射板アレイ５０５によって反射し、反射板アレイ５０５の角度と同じ方向に直進するようになる。
【００２８】
また、前記反射板アレイ５０５は、支持部材５１５により支持され、前記支持部材５１５によって、前記反射板アレイ５０５全体が同じ角度を保持しながら変わることができる。
【００２９】
空間内での物体５２５は、観察者が見る角度５３０によって異なる平面映像を有する。したがって、観察者の角度５３０による映像を得るために、映像取得装置を使用する。前記映像取得装置は、カメラ５４０又はコンピュータの画像処理ツールとすることができる。
【００３０】
これらから得られた複数の映像を、本発明に係るフラットパネルディスプレイユニットを利用した３次元映像表示装置を使用して表現する場合、振動子５１０の振動によって、各画素の光放射角度５２０が変化するようになる。このように変化する変わる光放射角度によって、観察者の角度に一致する瞬時の映像を前記フラットパネルディスプレイユニット５０１に表示することによって、観測者は、３次元物体５２５を特定の角度から見た時と同様の映像を観察できる。したがって、観察者が、どの角度にいても、３次元物体を認識することができる。
【００３１】
以上、本発明についての技術思想を、添付の図面と共に述べたが、これは、本発明の望ましい実施例を例示的に説明したものであり、本発明を限定するものではない。また、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者ならば、誰でも本発明の技術的な思想の範疇を逸脱しない範囲内において、様々な変形及び変更が可能であることは、明らかな事実である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明に係る３次元映像表示装置は、レンチキュラレンズを使用したり、偏光板を使用したりする場合のように、１つのフラットパネルディスプレイユニットを左右映像などに分離する必要がないので、画質の低下を防止できるという効果がある。
【００３３】
また、前記反射板アレイ４０５、５０５を使用した場合、放射された光の全部が観察者に向かうようになる。そのため、明るさの減少がなく、観察者は、一般的な二次元表示装置で感知する光より更に強い光を認識できるようになる。
【００３４】
前記反射板配列４０５、５０５を光ファイバアレイに置換した場合、光ファイバーアレイ配列が反射板アレイと同じ特性を持つので、同じ効果を得ることができる。前記反射板アレイを光吸収板配列に置換した場合には、大部分の光が吸収され、特定の方向を持つ光だけが放射されることにより、観察者は、前記反射板アレイの場合より暗い映像を観察することになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来のレンチキュラレンズを用いた３次元映像表示装置の説明図。
【図２】従来の偏光板を用いた３次元映像表示装置の説明図。
【図３】従来の電子シャッタを用いた３次元映像表示装置の説明図。
【図４】本発明の一実施形態に係る、両眼視差を利用したフラットパネルディスプレイユニットを備えた３次元映像表示装置の説明図。
【図５】本発明の一実施形態に係る、多視点を利用したフラットパネルディスプレイユニットを備えた３次元映像表示装置の説明図。
【符号の説明】
【００３６】
４０１、５０１  フラットパネルディスプレイユニット
４０５、５０５  反射板アレイ
４１０、５１０  振動子
５１５  支持部材
５２０  光放射角度
５２５  ３次元物体
５３０  観察者の角度
５４０  カメラ
【図１】
2008541165.tif 000003
【図２】
2008541165.tif 000004
【図３】
2008541165.tif 000005
【図４】
2008541165.tif 000006
【図５】
2008541165.tif 000007
【国際調査報告】
2008541165.tif 000008
2008541165.tif 000009