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JP5398015B2 - 3D display and 3D image presentation method - Google Patents

3D display and 3D image presentation method Download PDF

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JP5398015B2
JP5398015B2 JP2010147955A JP2010147955A JP5398015B2 JP 5398015 B2 JP5398015 B2 JP 5398015B2 JP 2010147955 A JP2010147955 A JP 2010147955A JP 2010147955 A JP2010147955 A JP 2010147955A JP 5398015 B2 JP5398015 B2 JP 5398015B2
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light beam
light
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intersection
stereoscopic image
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俊介 吉田
澄男 矢野
広志 安藤
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National Institute of Information and Communications Technology
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National Institute of Information and Communications Technology
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

本発明は、立体画像を提示する立体ディスプレイおよび立体画像提示方法に関する。   The present invention relates to a stereoscopic display and a stereoscopic image presentation method for presenting a stereoscopic image.

テーブルの周囲に複数の人が集い、共同作業をする場面が多々見られる。テーブルを共同作業するためのツールとみなし、このツールを用いた共同作業をコンピュータを使用して支援する種々の研究が行われている。例えば、CSCW(Computer Supported Cooperative Work:コンピュータ支援協調作業)およびグループウェアの研究が挙げられる。   Many people gather around the table to collaborate. A table is regarded as a tool for collaborative work, and various studies have been conducted to support collaborative work using this tool using a computer. For example, research on CSCW (Computer Supported Cooperative Work) and groupware.

テーブル上の作業をデジタル化することの利点としては、作業の過程を電子的に記録できる、および遠隔地間での情報の共有ができる等が挙げられる。従来の研究で表示される画像はテーブルにプロジェクタで投影されるか、またはテーブル自体がLCD(液晶表示装置)等のディスプレイからなる。いずれの場合も二次元の平面画像が表示される。   Advantages of digitizing work on the table include the ability to electronically record the work process and the ability to share information between remote locations. An image displayed in the conventional research is projected onto a table by a projector, or the table itself is composed of a display such as an LCD (Liquid Crystal Display). In either case, a two-dimensional planar image is displayed.

このような平面画像では、書類のような情報しか提示できず、立体的な三次元形状の情報は提示できない。また、単一の平面画像を表示した場合、テーブルを取り囲む人の位置によっては情報が逆になるため、非常に見にくい。   In such a planar image, only information such as a document can be presented, and information of a three-dimensional shape cannot be presented. Also, when a single planar image is displayed, the information is reversed depending on the position of the person surrounding the table, which is very difficult to see.

上記の課題を解決するために、テーブル上に立体画像を提示する方法が提案されている。例えば特許文献1に記載される立体ディスプレイにおいては、複数のプロジェクタから出射される光線によってテーブル上に仮想的な点光源の集合が形成される。それにより、テーブル上に立体画像が提示される。   In order to solve the above problem, a method of presenting a stereoscopic image on a table has been proposed. For example, in the stereoscopic display described in Patent Document 1, a set of virtual point light sources is formed on a table by light beams emitted from a plurality of projectors. Thereby, a stereoscopic image is presented on the table.

特開2010−32952号公報JP 2010-32952 A

立体画像を用いた共同作業を円滑に行うためには、複数の人が立体画像を違和感なく正確に認識可能であることが望まれる。そのため、自然で精細な立体画像の提示が求められる。   In order to smoothly perform joint work using a stereoscopic image, it is desired that a plurality of people can accurately recognize the stereoscopic image without a sense of incongruity. Therefore, presentation of natural and fine stereoscopic images is required.

本発明の目的は、自然で精細な立体画像を提示可能な立体ディスプレイおよび立体画像提示方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a stereoscopic display and a stereoscopic image presentation method capable of presenting a natural and fine stereoscopic image.

(1)第1の発明に係る立体ディスプレイは、立体形状データに基づいて立体画像を提示するための立体ディスプレイであって、錐体形状または柱体形状を有するとともに錐体形状または柱体形状の底部が基準面上に開口するように配置される光線制御子と、基準面の下方でかつ光線制御子の外側から複数の光線からなる光線群を光線制御子の外周面に照射するように光線制御子の周囲に配置された光線発生器と、立体形状データに基づいて、複数の光線発生器により発生される光線群により立体画像が提示されるように光線発生器を制御する制御手段とを備え、光線制御子は、光線発生器により照射された各光線を周方向において拡散させずに透過させるとともに稜線方向において拡散させて透過させるように形成され、制御手段は、光線発生器により発生される各光線が光線制御子の外周面に交差する第1の交点と、光線制御子を透過して光線制御子で拡散する光線が観察位置の範囲を表す視域に交差する第2の交点とを通る直線を取得し、取得された直線が提示されるべき立体画像と交差する第3の交点の位置を算出し、第3の交点における提示されるべき立体画像の色を光線の色として設定するとともに、それぞれ設定された色を有する複数の光線からなる光線群を発生するように光線発生器を制御するものである。   (1) A stereoscopic display according to a first invention is a stereoscopic display for presenting a stereoscopic image based on stereoscopic shape data, and has a cone shape or a columnar shape and has a cone shape or a columnar shape. A light ray controller arranged so that the bottom part opens on the reference surface, and a light ray so as to irradiate the outer peripheral surface of the light ray controller with a light ray group composed of a plurality of light rays below the reference surface and from the outside of the light ray controller. A light generator arranged around the controller, and control means for controlling the light generator so that a three-dimensional image is presented by a group of light beams generated by a plurality of light generators based on the three-dimensional shape data. The light controller is formed to transmit each light beam irradiated by the light generator without diffusing in the circumferential direction and to diffuse and transmit the light beam in the ridge line direction. A first intersection where each light beam generated by the living device intersects the outer peripheral surface of the light controller, and a light beam that passes through the light controller and diffuses by the light controller intersects the viewing zone that represents the range of the observation position. A straight line passing through the second intersection is obtained, the position of the third intersection where the obtained straight line intersects the stereoscopic image to be presented is calculated, and the color of the stereoscopic image to be presented at the third intersection is determined. While setting as the color of the light beam, the light beam generator is controlled so as to generate a light beam group composed of a plurality of light beams each having a set color.

その立体ディスプレイにおいては、光線制御子が錐体形状または柱体形状を有する。この光線制御子は、錐体形状の底部が基準面上に開口するように配置される。また、光線発生器が、基準面の下方でかつ光線制御子の外側から複数の光線からなる光線群を光線制御子の外周面に照射するように光線制御子の周囲に配置される。立体形状データに基づいて、複数の光線発生器により発生される光線群により立体画像が提示されるように、複数の光線発生器が制御手段により制御される。   In the three-dimensional display, the light controller has a cone shape or a column shape. This light control element is arranged so that the bottom of the cone shape opens on the reference plane. In addition, the light generator is disposed around the light controller so as to irradiate the outer peripheral surface of the light controller with a light group composed of a plurality of light beams below the reference surface and from the outside of the light controller. Based on the three-dimensional shape data, the plurality of light generators are controlled by the control means so that a three-dimensional image is presented by a group of light beams generated by the plurality of light generators.

なお、錐体形状は、円錐、楕円錐または多角錐に限定されず、円錐台、楕円錐台または角錐台を含む。また、柱体形状は、円柱、楕円柱および角柱を含む。   Note that the cone shape is not limited to a cone, an elliptical cone, or a polygonal pyramid, and includes a truncated cone, an elliptical truncated cone, or a truncated pyramid. The columnar shape includes a cylinder, an elliptical column, and a prism.

この場合、光線制御子は、光線発生器により照射された各光線を周方向において拡散させずに透過させる。それにより、光線発生器からの光線の各交点が点光源となる。観察者は、点光源の集合を実体物の立体形状として仮想的に知覚する。このとき、同じ点光源に交差する左眼の視線方向と右眼の視線方向とが異なるので、両眼視差が生じる。その結果、複数の点光源の集合により立体画像が提示される。   In this case, the light beam controller transmits each light beam irradiated by the light beam generator without diffusing in the circumferential direction. Thereby, each intersection of the light from the light generator becomes a point light source. An observer virtually perceives a set of point light sources as a three-dimensional shape of an entity. At this time, the binocular parallax occurs because the gaze direction of the left eye and the gaze direction of the right eye that intersect the same point light source are different. As a result, a stereoscopic image is presented by a set of a plurality of point light sources.

また、光線制御子は、光線発生器により照射された各光線を稜線方向において拡散させて透過させる。それにより、簡単な構成で、光線発生器の稜線方向における任意の位置から共通の観察位置に光線が到達する。   The light beam controller diffuses and transmits each light beam irradiated by the light beam generator in the ridge line direction. Thereby, the light beam reaches a common observation position from an arbitrary position in the ridge line direction of the light beam generator with a simple configuration.

光線発生器により発生される各光線は、光線制御子の外周面に第1の交点で交差し、光線制御子を透過するとともに光線制御子で拡散し、観察位置の範囲を表す視域に第2の交点で交差する。第1および第2の交点を通る直線が提示されるべき立体画像と交差する第3の交点の位置が制御手段により算出される。算出された第3の交点における立体画像の色が光線の色として制御手段により設定される。それぞれ設定された色を有する複数の光線からなる光線群が光線発生器により発生される。これにより、提示すべき立体画像に応じて、各光線の色が適正に設定される。その結果、自然でかつ精細な立体画像を観察者に提示することができる。   Each light beam generated by the light beam generator intersects the outer peripheral surface of the light beam controller at a first intersection, passes through the light beam controller and diffuses at the light beam controller, and enters the viewing zone representing the range of the observation position. Cross at two intersections. The position of the third intersection where the straight line passing through the first and second intersections intersects the stereoscopic image to be presented is calculated by the control means. The color of the stereoscopic image at the calculated third intersection is set by the control means as the color of the light beam. A light ray group composed of a plurality of light rays each having a set color is generated by a light ray generator. Thereby, the color of each light beam is appropriately set according to the stereoscopic image to be presented. As a result, a natural and fine stereoscopic image can be presented to the observer.

(2)光線発生器は、光線群を出射する出射点をそれぞれ有し、視域は、光線制御子の軸を中心としかつ軸に垂直な円環状視域であり、制御手段は、出射点および第1の交点を通りかつ軸に平行な面を算出し、面と円環状視域との交点の位置を第2の交点の位置として算出してもよい。   (2) Each of the light generators has an exit point that emits a group of rays, and the viewing zone is an annular viewing zone centered on the axis of the ray controller and perpendicular to the axis. Alternatively, a plane passing through the first intersection and parallel to the axis may be calculated, and the position of the intersection between the plane and the annular viewing zone may be calculated as the position of the second intersection.

この場合、出射点および前記第1の交点を通りかつ軸に平行な面ならびに円環状視域に基づいて、容易に第2の交点を算出することができる。   In this case, the second intersection point can be easily calculated based on the exit point and the plane passing through the first intersection point and parallel to the axis and the annular viewing zone.

(3)制御手段は、第1および第2の交点を通る直線が提示されるべき立体画像と複数の点で交差する場合に、第2の交点に最も近い交点の位置を第3の交点の位置として算出してもよい。   (3) When a straight line passing through the first and second intersections intersects a stereoscopic image to be presented at a plurality of points, the control means determines the position of the intersection closest to the second intersection at the third intersection. You may calculate as a position.

この場合、第1および第2の交点を通る直線と提示されるべき立体画像との複数の交点のうち、第2の交点に最も近い交点で提示されるべき色が、第2の交点に到達する光線の色として設定される。それにより、第2の交点において観察されるべき立体画像の色が正確に光線に設定される。   In this case, the color to be presented at the intersection closest to the second intersection among the plurality of intersections between the straight line passing through the first and second intersections and the stereoscopic image to be presented reaches the second intersection. Set as the color of the rays to be played. Thereby, the color of the stereoscopic image to be observed at the second intersection is accurately set to the light ray.

(4)基準面は、テーブルの天板の上面であり、天板は開口部を有し、光線制御子は、天板の開口部に嵌め込まれてもよい。   (4) The reference surface may be an upper surface of the table top, the top may have an opening, and the light controller may be fitted into the opening of the top.

この場合、テーブルの天板上の空間に立体画像が提示される。それにより、テーブルを囲んで複数人により同じ立体画像を用いた作業を気軽に行うことができる。なお、開口部に透明材料からなる蓋が嵌めこまれてもよい。   In this case, a stereoscopic image is presented in the space on the table top. Thereby, it is possible to easily perform work using the same stereoscopic image by a plurality of persons surrounding the table. A lid made of a transparent material may be fitted into the opening.

(5)光線発生器は1または複数のプロジェクタを含んでもよい。この場合、プロジェクタにより複数の光線からなる光線群を容易に光線制御子の外周面に照射することができる。   (5) The light generator may include one or more projectors. In this case, the projector can easily irradiate the outer peripheral surface of the light beam controller with a light beam group composed of a plurality of light beams.

(6)第2の発明に係る立体画像提示方法は、立体形状データに基づいて立体ディスプレイにおいて立体画像を提示する立体画像提示方法であって、立体ディスプレイは、錐体形状または柱体形状を有するとともに錐体形状または柱体形状の底部が基準面上に開口するように配置される光線制御子と、基準面の下方でかつ光線制御子の外側から複数の光線からなる光線群を光線制御子の外周面に照射するように光線制御子の周囲に配置された光線発生器とを備え、光線制御子は、光線発生器により照射された各光線を周方向において拡散させずに透過させるとともに稜線方向において拡散させて透過させるように形成され、立体画像提示方法は、光線発生器により発生されるべき複数の光線にそれぞれ色を設定するステップと、光線発生器から光線制御子の外周面にそれぞれ設定された色を有する複数の光線を照射するステップとを備え、設定するステップは、光線発生器により発生される各光線が光線制御子の外周面に交差する第1の交点の位置と、光線制御子を透過して光線制御子で拡散する光線が観察位置の範囲を表す視域に交差する第2の交点とを通る直線を取得するステップと、算出された直線が提示されるべき立体画像と交差する第3の交点の位置を算出するステップと、第3の交点における提示されるべき立体画像の色を光線の色として設定するステップとを含むものである。   (6) A stereoscopic image presentation method according to a second invention is a stereoscopic image presentation method for presenting a stereoscopic image on a stereoscopic display based on stereoscopic shape data, and the stereoscopic display has a cone shape or a columnar shape. And a ray controller arranged so that the bottom of the cone or columnar shape opens on the reference plane, and a ray controller composed of a plurality of rays below the reference plane and outside the ray controller. A light generator disposed around the light controller so as to irradiate the outer peripheral surface of the light source, and the light controller transmits each light beam irradiated by the light generator without diffusing in the circumferential direction and ridgeline The stereoscopic image presenting method is configured to diffuse the light in the direction and transmit the light, and to set a color for each of the plurality of light rays to be generated by the light generator, Irradiating the outer peripheral surface of the light controller with a plurality of light beams each having a set color, and the step of setting includes a step in which each light beam generated by the light generator intersects the outer peripheral surface of the light controller. A step of obtaining a straight line passing through the position of the intersection of 1 and a second intersection where a light beam transmitted through the light controller and diffused by the light controller intersects the viewing zone representing the range of the observation position; The method includes a step of calculating a position of a third intersection where the straight line intersects with the stereoscopic image to be presented, and a step of setting the color of the stereoscopic image to be presented at the third intersection as the color of the light beam.

立体ディスプレイにおいては、光線制御子が錐体形状または柱体形状を有する。この光線制御子は、錐体形状の底部が基準面上に開口するように配置される。また、光線発生器が、基準面の下方でかつ光線制御子の外側から複数の光線からなる光線群を光線制御子の外周面に照射するように光線制御子の周囲に配置される。   In the three-dimensional display, the light controller has a cone shape or a column shape. This light control element is arranged so that the bottom of the cone shape opens on the reference plane. In addition, the light generator is disposed around the light controller so as to irradiate the outer peripheral surface of the light controller with a light group composed of a plurality of light beams below the reference surface and from the outside of the light controller.

なお、錐体形状は、円錐、楕円錐または多角錐に限定されず、円錐台、楕円錐台または角錐台を含む。また、柱体形状は、円柱、楕円柱および角柱を含む。   Note that the cone shape is not limited to a cone, an elliptical cone, or a polygonal pyramid, and includes a truncated cone, an elliptical truncated cone, or a truncated pyramid. The columnar shape includes a cylinder, an elliptical column, and a prism.

この場合、光線制御子は、光線発生器により照射された各光線を周方向において拡散させずに透過させる。それにより、光線発生器からの光線の各交点が点光源となる。観察者は、点光源の集合を実体物の立体形状として仮想的に知覚する。このとき、同じ点光源に交差する左眼の視線方向と右眼の視線方向とが異なるので、両眼視差が生じる。その結果、複数の点光源の集合により立体画像が提示される。   In this case, the light beam controller transmits each light beam irradiated by the light beam generator without diffusing in the circumferential direction. Thereby, each intersection of the light from the light generator becomes a point light source. An observer virtually perceives a set of point light sources as a three-dimensional shape of an entity. At this time, the binocular parallax occurs because the gaze direction of the left eye and the gaze direction of the right eye that intersect the same point light source are different. As a result, a stereoscopic image is presented by a set of a plurality of point light sources.

また、光線制御子は、光線発生器により照射された各光線を稜線方向において拡散させて透過させる。それにより、簡単な構成で、光線発生器の稜線方向における任意の位置から共通の観察位置に光線が到達する。   The light beam controller diffuses and transmits each light beam irradiated by the light beam generator in the ridge line direction. Thereby, the light beam reaches a common observation position from an arbitrary position in the ridge line direction of the light beam generator with a simple configuration.

光線発生器により発生される各光線は、光線制御子の外周面に第1の交点で交差し、光線制御子を透過するとともに光線制御子で拡散し、観察位置の範囲を表す視域に第2の交点で交差する。   Each light beam generated by the light beam generator intersects the outer peripheral surface of the light beam controller at a first intersection, passes through the light beam controller and diffuses at the light beam controller, and enters the viewing zone representing the range of the observation position. Cross at two intersections.

立体画像提示方法においては、第1および第2の交点を通る直線が取得され、取得された直線が提示されるべき立体画像と交差する第3の交点の位置が算出される。算出された第3の交点における立体画像の色が光線の色として設定される。それぞれ設定された色を有する複数の光線からなる光線群が光線発生器により発生される。これにより、提示すべき立体画像に応じて、各光線の色が適正に設定される。その結果、自然でかつ精細な立体画像を観察者に提示することができる。   In the stereoscopic image presentation method, a straight line that passes through the first and second intersections is acquired, and the position of the third intersection that intersects the stereoscopic image to be presented is calculated. The color of the stereoscopic image at the calculated third intersection is set as the color of the light beam. A light ray group composed of a plurality of light rays each having a set color is generated by a light ray generator. Thereby, the color of each light beam is appropriately set according to the stereoscopic image to be presented. As a result, a natural and fine stereoscopic image can be presented to the observer.

本発明によれば、提示すべき立体画像に応じて、各光線の色が適正に設定される。その結果、自然でかつ精細な立体画像を観察者に提示することができる。   According to the present invention, the color of each light beam is appropriately set according to the stereoscopic image to be presented. As a result, a natural and fine stereoscopic image can be presented to the observer.

本発明の第1の実施の形態に係る立体ディスプレイの模式的断面図である。It is a typical sectional view of the three-dimensional display concerning a 1st embodiment of the present invention. 図1の立体ディスプレイの模式的平面図である。It is a schematic plan view of the three-dimensional display of FIG. 図1および図2の立体ディスプレイに用いられる光線制御子の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a light beam controller used in the three-dimensional display of FIGS. 1 and 2. 走査型プロジェクタの動作を説明するための模式的平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the operation of the scanning projector. 立体画像の提示方法を説明するための模式的平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the presentation method of a stereo image. 立体画像の提示方法を説明するための模式的断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the presentation method of a stereo image. 本実施の形態に係る立体ディスプレイにおける両眼視差の発生原理を説明するための模式的平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the generation | occurrence | production principle of the binocular parallax in the three-dimensional display which concerns on this Embodiment. プロジェクタから出射される各光線の色の設定方法について説明するための模式的斜視図である。It is a typical perspective view for demonstrating the setting method of the color of each light ray radiate | emitted from a projector. プロジェクタから出射される各光線の色の設定方法について説明するための模式的鉛直断面図である。It is a typical vertical sectional view for demonstrating the setting method of the color of each light ray radiate | emitted from a projector. プロジェクタから出射される各光線の色の設定方法について説明するための模式的平面図である。FIG. 6 is a schematic plan view for explaining a method for setting the color of each light beam emitted from the projector. 投影ベクトル、アップベクトル、画角および画素データについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating a projection vector, an up vector, an angle of view, and pixel data. 制御装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of a control apparatus. 本発明の第2の実施の形態に係る立体ディスプレイの模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the three-dimensional display which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図13の立体ディスプレイの模式的平面図である。It is a typical top view of the three-dimensional display of FIG. 立体画像の提示方法を説明するための模式的平面図である。It is a schematic plan view for demonstrating the presentation method of a stereo image. 本発明の第3の実施の形態に係る立体ディスプレイの模式的断面図である。It is typical sectional drawing of the three-dimensional display which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 図16の立体ディスプレイの模式的平面図である。FIG. 17 is a schematic plan view of the three-dimensional display in FIG. 16.

(1)第1の実施の形態
(1−1)立体ディスプレイの構成
図1は本発明の第1の実施の形態に係る立体ディスプレイの模式的断面図である。図2は図1の立体ディスプレイの模式的平面図である。図3は図1および図2の立体ディスプレイに用いられる光線制御子の斜視図である。
(1) 1st Embodiment (1-1) Structure of 3D display FIG. 1: is typical sectional drawing of the 3D display which concerns on the 1st Embodiment of this invention. FIG. 2 is a schematic plan view of the stereoscopic display of FIG. FIG. 3 is a perspective view of a light beam controller used in the stereoscopic display of FIGS. 1 and 2.

図1に示すように、立体ディスプレイは、円錐台形状の光線制御子1、複数のプロジェクタ2、制御装置3および記憶装置4により構成される。   As shown in FIG. 1, the stereoscopic display includes a truncated cone-shaped light beam controller 1, a plurality of projectors 2, a control device 3, and a storage device 4.

図1および図2の立体ディスプレイは、テーブル5に設けられる。テーブル5は、天板51および複数の脚52からなる。天板51は円形孔部を有する。   The three-dimensional display shown in FIGS. 1 and 2 is provided on a table 5. The table 5 includes a top plate 51 and a plurality of legs 52. The top plate 51 has a circular hole.

図3に示されるように、光線制御子1は、軸Cを中心として回転対称な円錐台形状を有する。光線制御子1の大径の底部および小径の底部は開口している。光線制御子1は、入射した光線が稜線方向Tにおいては拡散して透過しかつ軸Cを中心とする円周方向Rにおいては拡散せずに直進して透過するように形成されている。   As shown in FIG. 3, the light beam controller 1 has a truncated cone shape that is rotationally symmetric about the axis C. The large diameter bottom portion and the small diameter bottom portion of the light beam controller 1 are open. The light beam controller 1 is formed so that an incident light beam is diffused and transmitted in the ridge line direction T and is transmitted in a straight line without being diffused in the circumferential direction R around the axis C.

本実施の形態の形態では、光線制御子1が円錐台形状を有するが、これに限定されず、光線制御子1が円錐形状を有してもよく、あるいは多角錐台形状または多角錐形状を有してもよい。これらの形状を錐体形状と呼ぶ。   In the present embodiment, the light beam controller 1 has a truncated cone shape. However, the present invention is not limited to this, and the light beam controller 1 may have a cone shape, or a polygonal frustum shape or a polygonal pyramid shape. You may have. These shapes are called cone shapes.

図1に示すように、光線制御子1は、大径の底部開口が上方を向くように天板51の円形孔部に嵌め込まれる。テーブル5の周囲にいる観察者10は、テーブル5の天板51の斜め上方から光線制御子1の内周面を観察することができる。   As shown in FIG. 1, the light beam controller 1 is fitted into the circular hole of the top plate 51 so that the large-diameter bottom opening faces upward. An observer 10 around the table 5 can observe the inner peripheral surface of the light beam controller 1 from obliquely above the top plate 51 of the table 5.

テーブル5の下方には、複数のプロジェクタ2が光線制御子1の軸Cを中心とする円周上に配置されている。複数のプロジェクタ2は、光線制御子1の斜め下方から光線制御子1の外周面に光を照射するように設けられる。なお、テーブル51の円形孔部に透明の円形板が嵌め込まれてもよい。   Below the table 5, a plurality of projectors 2 are arranged on a circumference around the axis C of the light beam controller 1. The plurality of projectors 2 are provided so as to irradiate the outer peripheral surface of the light beam controller 1 from obliquely below the light beam controller 1. A transparent circular plate may be fitted into the circular hole portion of the table 51.

プロジェクタ2は、二次元的な画像を光線制御子1の外周面に投影するように、複数の光線からなる光線群を出射する。プロジェクタ2としては、例えば、走査型プロジェクタが用いられる。走査型プロジェクタは、レーザ光からなる光線を出射するとともにその光線を水平面内および垂直面内で偏向させることにより、擬似的に複数の光線からなる光線群を出射する。なお、プロジェクタ2として、LCD(液晶ディスプレイ)、DMD(デジタルミラーデバイス)またはLCOS(Liquid Crystal on Silicon)等の空間光変調器および投影レンズを備えたプロジェクタが用いられてもよい。   The projector 2 emits a light beam group composed of a plurality of light beams so as to project a two-dimensional image onto the outer peripheral surface of the light beam controller 1. As the projector 2, for example, a scanning projector is used. The scanning projector emits a light beam composed of a plurality of light beams by emitting a light beam composed of laser light and deflecting the light beam in a horizontal plane and a vertical plane. As the projector 2, a projector including a spatial light modulator and a projection lens such as an LCD (Liquid Crystal Display), DMD (Digital Mirror Device), or LCOS (Liquid Crystal on Silicon) may be used.

記憶装置4は、例えばハードディスク、メモリカード等からなる。記憶装置4には、立体画像100を提示するための立体形状データが記憶される。制御装置3は、例えばパーソナルコンピュータからなる。制御装置3は、記憶装置4に記憶される立体形状データに基づいて複数のプロジェクタ2を制御する。それにより、光線制御子1の上方に立体画像300が提示される。   The storage device 4 includes, for example, a hard disk, a memory card, and the like. The storage device 4 stores stereoscopic shape data for presenting the stereoscopic image 100. The control device 3 is composed of a personal computer, for example. The control device 3 controls the plurality of projectors 2 based on the solid shape data stored in the storage device 4. Thereby, the stereoscopic image 300 is presented above the light controller 1.

(1−2)プロジェクタ2の動作
図4はプロジェクタ2の動作を説明するための模式的平面図である。図4には1つのプロジェクタ2のみが示される。
(1-2) Operation of Projector 2 FIG. 4 is a schematic plan view for explaining the operation of the projector 2. Only one projector 2 is shown in FIG.

上記のように、各プロジェクタ2は、光線制御子1の外周面に二次元的な画像を投影するように光線群を出射する。この場合、光線群の各光線が、投影される画像の各画素に対応する。各光線の色(各画素の色)は、提示されるべき立体画像300に応じて設定される。各光線の色の具体的な設定方法については後述する。   As described above, each projector 2 emits a light beam group so as to project a two-dimensional image on the outer peripheral surface of the light beam controller 1. In this case, each light ray of the light ray group corresponds to each pixel of the projected image. The color of each light ray (the color of each pixel) is set according to the stereoscopic image 300 to be presented. A specific method for setting the color of each light beam will be described later.

なお、プロジェクタ2として走査型プロジェクタを用いる場合には、光線の出射方向ごとに光線の色が設定される。これにより、擬似的に上記同様の光線群を形成することができる。   When a scanning projector is used as the projector 2, the color of the light beam is set for each light emission direction. As a result, a light beam group similar to the above can be formed in a pseudo manner.

図4において、プロジェクタ2は、複数の光線L1〜L11を光線制御子1に照射する。光線L1〜L11は、それぞれ任意の色に設定される。それにより、光線制御子1の複数の位置P1〜P11をそれぞれ設定された色の光線L1〜L11が透過する。   In FIG. 4, the projector 2 irradiates the light controller 1 with a plurality of light beams L1 to L11. The light beams L1 to L11 are set to arbitrary colors, respectively. Thereby, the light rays L1 to L11 of the set colors are transmitted through the plurality of positions P1 to P11 of the light ray controller 1 respectively.

光線制御子1は、円周方向において光線L1〜L11を拡散させずに直線状に透過させるので、観察者は、ある位置で一本の光線のみを視認することができる。また、光線制御子1は、光線L1〜L11を垂直方向において拡散させて透過させるので、観察者は、一本の光線を上下方向の任意の位置から視認することができる。   Since the light beam controller 1 transmits the light beams L1 to L11 linearly without diffusing in the circumferential direction, the observer can view only one light beam at a certain position. Moreover, since the light beam controller 1 diffuses and transmits the light beams L1 to L11 in the vertical direction, the observer can visually recognize one light beam from an arbitrary position in the vertical direction.

(1−3)立体画像300の提示方法
図5は立体画像300の提示方法を説明するための模式的平面図である。図5においては、3つのプロジェクタ2A,2B,2Cが示される。
(1-3) Presentation Method of Stereoscopic Image 300 FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the presentation method of the stereoscopic image 300. In FIG. 5, three projectors 2A, 2B, and 2C are shown.

例えば、光線制御子1の上方の位置PRに赤色の画素を提示する場合には、プロジェクタ2Aから位置PRを通る方向に赤色の光線LA0を出射し、プロジェクタ2Bから位置PRを通る方向に赤色の光線LB0を出射し、プロジェクタ2Cから位置PRを通る方向に赤色の光線LC0を出射する。それにより、赤色の光線LA0,LB0,LC0の交点に点光源となる赤色の画素が提示される。この場合、観察者の眼が位置IA0にある場合、位置IB0にある場合および位置IC0にある場合に、位置PRに赤色の画素が見える。   For example, when a red pixel is presented at a position PR above the light beam controller 1, a red light beam LA0 is emitted from the projector 2A in the direction passing the position PR, and the red light beam LA0 is emitted from the projector 2B in the direction passing the position PR. A light beam LB0 is emitted, and a red light beam LC0 is emitted from the projector 2C in a direction passing through the position PR. Thereby, a red pixel serving as a point light source is presented at the intersection of the red light beams LA0, LB0, and LC0. In this case, a red pixel can be seen at the position PR when the observer's eye is at the position IA0, at the position IB0, and at the position IC0.

同様にして、光線制御子1の上方の位置PGに緑色の画素を提示する場合には、プロジェクタ2Aから位置PGを通る方向に緑色の光線LA1を出射し、プロジェクタ2Bから位置PGを通る方向に緑色の光線LB1を出射し、プロジェクタ2Cから位置PGを通る方向に緑色の光線LC1を出射する。   Similarly, when a green pixel is presented at a position PG above the light beam controller 1, a green light beam LA1 is emitted from the projector 2A in a direction passing through the position PG, and from the projector 2B in a direction passing through the position PG. A green light beam LB1 is emitted, and a green light beam LC1 is emitted from the projector 2C in a direction passing through the position PG.

それにより、緑色の光線LA1,LB1,LC1の交点に点光源となる緑色の画素が提示される。この場合、観察者の眼が位置IA1にある場合、位置IB1にある場合および位置IC1にある場合に、位置PGに緑色の画素が見える。   Thereby, a green pixel serving as a point light source is presented at the intersection of the green light beams LA1, LB1, and LC1. In this case, a green pixel is seen at the position PG when the observer's eyes are at the position IA1, the position IB1, and the position IC1.

このようにして、複数のプロジェクタ2A,2B,2Cの各々から立体画像300の各位置を通る方向に提示すべき色の光線が出射される。   In this way, light beams of colors to be presented are emitted from each of the plurality of projectors 2A, 2B, 2C in the direction passing through each position of the stereoscopic image 300.

プロジェクタ2A,2B,2Cを含む複数のプロジェクタが円周上に密に並べられており、それらの複数のプロジェクタから出射される光線群によって光線制御子1の内部の空間が十分に密に交点群で満たされていれば、円周上のいずれの方向から光線制御子1の内部を観察しても位置PR,PGを通過する適切な光線が目に入射することになり、人の目はそこに点光源があるように認識する。実物体の表面にて反射または拡散した照明光を人は物体として認識するので、物体の表面は点光源の集合とみなすことができる。すなわち、物体の表面としたいある位置PR,PGの色を複数のプロジェクタ2A,2B,2Cより飛来する光線によって適切に再現することにより、立体画像300を提示することができる。   A plurality of projectors including the projectors 2A, 2B, and 2C are closely arranged on the circumference, and the space inside the light controller 1 is sufficiently densely intersected by a group of light beams emitted from the plurality of projectors. If any of the directions on the circumference is observed, an appropriate ray passing through the positions PR and PG will be incident on the eye, and the human eye will be there. Recognize that there is a point light source. Since the person recognizes the illumination light reflected or diffused on the surface of the real object as an object, the surface of the object can be regarded as a set of point light sources. That is, the three-dimensional image 300 can be presented by appropriately reproducing the color of a certain position PR, PG that is desired to be the surface of the object by the light rays coming from the plurality of projectors 2A, 2B, 2C.

このようにして、立体画像300を光線制御子1の内部および上方の空間に提示することができる。この場合、観察者は、円周方向における異なる位置で同一の立体画像300をそれぞれ異なる方向から視認することができる。   In this way, the stereoscopic image 300 can be presented in the space inside and above the light beam controller 1. In this case, the observer can visually recognize the same stereoscopic image 300 from different directions at different positions in the circumferential direction.

図6は立体画像300の提示方法を説明するための模式的断面図である。図6においては、1つのプロジェクタ2が示される。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining a method for presenting the stereoscopic image 300. In FIG. 6, one projector 2 is shown.

図6に示すように、プロジェクタ2から出射された光線は、光線制御子1で拡散角αで垂直方向において拡散される。それにより、観察者は、拡散角αの範囲内において垂直方向の異なる位置でプロジェクタ2から出射される同じ色の光線を見ることができる。例えば、観察者が視線を基準の位置Eから上方の位置E’に移動させた場合でも、立体画像300の同じ部分を見ることができる。この場合、垂直方向における観察者の眼の位置により観察者が視認する立体画像300の位置が移動する。このように、プロジェクタ2から出射された光線が光線制御子1で垂直方向において拡散されるため、観察者が視線を上下に移動させても立体画像300を観察することができる。   As shown in FIG. 6, the light beam emitted from the projector 2 is diffused in the vertical direction by the light beam controller 1 at the diffusion angle α. As a result, the observer can see the same color rays emitted from the projector 2 at different positions in the vertical direction within the range of the diffusion angle α. For example, even when the observer moves the line of sight from the reference position E to the upper position E ′, the same portion of the stereoscopic image 300 can be seen. In this case, the position of the stereoscopic image 300 visually recognized by the observer moves depending on the position of the observer's eyes in the vertical direction. Thus, since the light emitted from the projector 2 is diffused in the vertical direction by the light controller 1, the stereoscopic image 300 can be observed even if the observer moves the line of sight up and down.

図1の複数のプロジェクタ2により出射される光線群の各光線の色は、記憶装置4に記憶される立体形状データに基づいて制御装置3により設定される。各光線の色の具体的な設定方法については後述する。   The color of each light beam of the light beam group emitted by the plurality of projectors 2 in FIG. 1 is set by the control device 3 based on the solid shape data stored in the storage device 4. A specific method for setting the color of each light beam will be described later.

制御装置3は、設定した光線群の各光線の色に基づいて複数のプロジェクタ2を制御する。それにより、光線制御子1の上方に立体画像300が提示されるように、各プロジェクタ2から設定された色をそれぞれ有する光線群が出射される。   The control device 3 controls the plurality of projectors 2 based on the color of each light beam in the set light beam group. Thereby, a group of light beams each having a set color is emitted from each projector 2 so that the stereoscopic image 300 is presented above the light beam controller 1.

上記のようにして、本実施の形態に係る立体ディスプレイによれば、立体画像300の指向性表示が可能となる。   As described above, according to the stereoscopic display according to the present embodiment, the directional display of the stereoscopic image 300 is possible.

(1−4)両眼視差の発生原理
ここで、本実施の形態に係る立体ディスプレイにおける両眼視差の発生原理について説明する。
(1-4) Principle of Binocular Parallax Generation Here, the principle of binocular parallax generation in the stereoscopic display according to the present embodiment will be described.

図7は本実施の形態に係る立体ディスプレイにおける両眼視差の発生原理を説明するための模式的平面図である。図7には、4つのプロジェクタ2a,2b,2c,2dが示される。   FIG. 7 is a schematic plan view for explaining the principle of generation of binocular parallax in the stereoscopic display according to the present embodiment. FIG. 7 shows four projectors 2a, 2b, 2c, and 2d.

図7において、観察者が光線制御子1の点P31を見た場合には、右眼100Rにプロジェクタ2aから出射された光線Laが入射し、左眼100Lにプロジェクタ2bから出射された光線Lbが入射する。また、観察者が光線制御子1の点P32を見た場合には、右眼100Rにプロジェクタ2cから出射された光線Lcが入射し、左眼100Lにプロジェクタ2dから出射された光線Ldが入射する。   In FIG. 7, when the observer views the point P31 of the light controller 1, the light beam La emitted from the projector 2a enters the right eye 100R, and the light beam Lb emitted from the projector 2b enters the left eye 100L. Incident. When the observer sees the point P32 of the light beam controller 1, the light beam Lc emitted from the projector 2c is incident on the right eye 100R, and the light beam Ld emitted from the projector 2d is incident on the left eye 100L. .

ここで、光線Laの色と光線Ldの色とは同じであり、光線Lbの色は光線Laの色と異なり、光線Lcの色は光線Ldの色とは異なるとする。この場合、光線制御子1上の点P31の色は見る方向により異なる。また、光線制御子1上の点P32の色も見る方向により異なる。   Here, the color of the light beam La and the color of the light beam Ld are the same, the color of the light beam Lb is different from the color of the light beam La, and the color of the light beam Lc is different from the color of the light beam Ld. In this case, the color of the point P31 on the light beam controller 1 differs depending on the viewing direction. Further, the color of the point P32 on the light beam controller 1 also varies depending on the viewing direction.

光線Laにより立体画像300の点Paが作られ、光線Lbにより立体画像300の点Pbが作られ、光線Lcにより立体画像300の点Pcが作られ、光線Ldにより立体画像300の点Pdが作られる。   A point Pa of the stereoscopic image 300 is created by the light ray La, a point Pb of the stereoscopic image 300 is created by the light ray Lb, a point Pc of the stereoscopic image 300 is created by the light ray Lc, and a point Pd of the stereoscopic image 300 is created by the light ray Ld. It is done.

図7の例では、立体画像300の点Paと点Pdとが同じ位置にある。すなわち、光線Laと光線Ldとの交点に立体画像300の点Pa,Pdが作られる。点Pa,Pdは、仮想的な点光源となすことができる。この場合、右眼100Rで点Pa,Pdを見る方向と左眼100Lで点Pa,Pdを見る方向とが異なる。すなわち、右眼100Rの視線方向と左眼100Lの視線方向との間に輻輳角がある。これにより、光線群により形成される画像の立体視が可能となる。   In the example of FIG. 7, the point Pa and the point Pd of the stereoscopic image 300 are at the same position. That is, the points Pa and Pd of the stereoscopic image 300 are created at the intersections of the light beam La and the light beam Ld. The points Pa and Pd can be virtual point light sources. In this case, the direction of viewing the points Pa and Pd with the right eye 100R is different from the direction of viewing the points Pa and Pd with the left eye 100L. That is, there is a convergence angle between the line-of-sight direction of the right eye 100R and the line-of-sight direction of the left eye 100L. Thereby, the stereoscopic view of the image formed by the light beam group becomes possible.

(1−5)光線の色の設定方法
図8〜図10は、プロジェクタ2から出射される各光線の色の設定方法について説明するための模式的斜視図、模式的鉛直断面図および模式的平面図である。ここでは、1つのプロジェクタ2から出射される任意の光線Lnの色の設定方法について説明する。図8〜図10においては、建物の立体画像300が示される。
(1-5) Method for Setting Color of Light Ray FIGS. 8 to 10 are a schematic perspective view, a schematic vertical sectional view, and a schematic plane for explaining a method for setting the color of each light beam emitted from the projector 2. FIG. Here, a method for setting the color of an arbitrary light beam Ln emitted from one projector 2 will be described. 8 to 10, a three-dimensional image 300 of a building is shown.

以下の説明において、座標とは、予め定義されたワールド座標系における座標を意味する。例えば、水平面上で互いに直交する2軸がワールド座標系のX軸およびZ軸として定義され、鉛直方向に沿う軸がワールド座標系のY軸として定義される。   In the following description, the coordinates mean coordinates in a predefined world coordinate system. For example, two axes orthogonal to each other on the horizontal plane are defined as an X axis and a Z axis in the world coordinate system, and an axis along the vertical direction is defined as a Y axis in the world coordinate system.

また、複数の観察者10(図1)がテーブル5(図1)の周囲に着座している場合には、複数の観察者10の眼は、光線制御子1の軸Cからほぼ一定の距離でかつほぼ一定の高さの位置(基準の位置)にあるとみなすことができる。そこで、複数の観察者10の眼が位置する円環状の領域を円環状視域500として設定する。   When a plurality of observers 10 (FIG. 1) are seated around the table 5 (FIG. 1), the eyes of the plurality of observers 10 are at a substantially constant distance from the axis C of the light controller 1. And a position at a substantially constant height (reference position). Therefore, an annular area where the eyes of a plurality of observers 10 are located is set as an annular viewing area 500.

図8〜図10において、プロジェクタ2の出射点20から光線Lnが出射される。なお、投影レンズを有するプロジェクタ2が用いられる場合には、投影レンズの光学中心が出射点20に相当する。複数のプロジェクタ2の出射点20は、光線制御子1の軸Cを中心としかつ水平面に平行な円環上にそれぞれ位置する。   8 to 10, a light beam Ln is emitted from the emission point 20 of the projector 2. When the projector 2 having a projection lens is used, the optical center of the projection lens corresponds to the emission point 20. The exit points 20 of the plurality of projectors 2 are respectively located on an annular ring centered on the axis C of the light beam controller 1 and parallel to the horizontal plane.

光線Lnは、光学制御子1と交点CP1で交差し、鉛直面内で拡散する。すなわち、出射点20および交点CP1を通る鉛直面Fn(図10)内で光線Lnが扇状に拡がる。その拡散光の一部が、円環状視域500と交点CP2で交差する。この場合、交点CP2において光線Lnを観察することができる。   The light beam Ln intersects the optical controller 1 at the intersection CP1 and diffuses in the vertical plane. That is, the light beam Ln expands in a fan shape within the vertical plane Fn (FIG. 10) passing through the emission point 20 and the intersection point CP1. A part of the diffused light intersects the annular viewing zone 500 at the intersection CP2. In this case, the light ray Ln can be observed at the intersection CP2.

本例では、交点CP1,CP2を通る直線Lと、提示すべき立体画像300との交点のうち、最も交点CP2に近い交点CP3から交点CP2に向かう色が光線Lnによって提示されるように、光線Lnの色が設定される。   In this example, among the intersections of the straight line L passing through the intersection points CP1 and CP2 and the stereoscopic image 300 to be presented, the light ray Ln presents the color from the intersection point CP3 closest to the intersection point CP2 toward the intersection point CP2. The color of Ln is set.

ここで、プロジェクタ2により画像が投影される仮想的な投影面Fpを考える。投影面Fpは、例えば、プロジェクタ2の光軸に垂直な平面である。プロジェクタ2の光軸とは、プロジェクタ2の走査範囲の中心に出射される光線の軸をいう。投影面Fpに形成される画像の各画素の座標は、プロジェクタ2の出射点20の座標、ならびに以下に示す投影ベクトル、アップベクトル、画角および画素データに基づいて一義的に求めることができる。なお、画素の座標とは、画素の位置を一義的に示す座標であり、例えば画素の中心点の座標である。以下、投影面Fpに形成される画像の各画素を単に投影面Fp上における各画素と呼ぶ。   Here, a virtual projection plane Fp on which an image is projected by the projector 2 is considered. The projection surface Fp is a plane perpendicular to the optical axis of the projector 2, for example. The optical axis of the projector 2 refers to the axis of light emitted to the center of the scanning range of the projector 2. The coordinates of each pixel of the image formed on the projection plane Fp can be uniquely determined based on the coordinates of the emission point 20 of the projector 2 and the following projection vector, up vector, angle of view, and pixel data. The pixel coordinates are coordinates that uniquely indicate the position of the pixel, for example, the coordinates of the center point of the pixel. Hereinafter, each pixel of the image formed on the projection plane Fp is simply referred to as each pixel on the projection plane Fp.

図11は、投影ベクトル、アップベクトル、画角および画素データについて説明するための図である。図11(a)には、プロジェクタ2の模式的側面が示され、図11(b)には、プロジェクタ2の模式的平面が示される。図11(a)および図11(b)に示すように、プロジェクタ2の光軸OLにそれぞれ垂直な4方向がプロジェクタ2の上方向、下方向、左方向および右方向と定義される。上方向および下方向は互いに逆向きであり、左方向および右方向は互いに逆向きである。また、上方向および下方向は左方向および右方向に対してそれぞれ垂直である。複数のプロジェクタ2の光軸OLは、光線制御子1の軸C上の一点で互いに交わる。プロジェクタ2の上方向、下方向、左方向および右方向は、プロジェクタ2により図8〜図10の投影面Fpに投影される画像の上下左右に対応するように定義される。   FIG. 11 is a diagram for explaining the projection vector, the up vector, the angle of view, and the pixel data. FIG. 11A shows a schematic side view of the projector 2, and FIG. 11B shows a schematic plane of the projector 2. As shown in FIGS. 11A and 11B, the four directions perpendicular to the optical axis OL of the projector 2 are defined as the upward direction, the downward direction, the left direction, and the right direction of the projector 2, respectively. The upward and downward directions are opposite to each other, and the left and right directions are opposite to each other. Further, the upward direction and the downward direction are perpendicular to the left direction and the right direction, respectively. The optical axes OL of the plurality of projectors 2 intersect with each other at one point on the axis C of the light beam controller 1. The upward direction, the downward direction, the left direction, and the right direction of the projector 2 are defined so as to correspond to the top, bottom, left, and right of the image projected on the projection plane Fp of FIGS.

投影ベクトルvpは、プロジェクタ2の光軸OL上における光線の出射方向を示す。アップベクトルvuは、プロジェクタ2の上方向を示す。   The projection vector vp indicates the light emission direction on the optical axis OL of the projector 2. The up vector vu indicates the upward direction of the projector 2.

画角は、出射点20から出射される光線群の広がりの角度であり、プロジェクタ2の上下方向における光線群の広がりの角度(以下、縦画角と呼ぶ)θ1およびプロジェクタ2の左右方向における光線群の広がりの角度(以下、横画角と呼ぶ)θ2を含む。画素データは、プロジェクタ2の上下方向における画素の数(以下、縦画素数と呼ぶ)およびプロジェクタ2の左右方向における画素の数(以下、横画素数と呼ぶ)を含む。   The angle of view is the angle of spread of the ray group emitted from the emission point 20, and the angle of spread of the ray group in the vertical direction of the projector 2 (hereinafter referred to as the vertical angle of view) θ1 and the ray of light in the left-right direction of the projector 2. The angle of group spread (hereinafter referred to as a horizontal angle of view) θ2 is included. The pixel data includes the number of pixels in the vertical direction of the projector 2 (hereinafter referred to as the number of vertical pixels) and the number of pixels in the horizontal direction of the projector 2 (hereinafter referred to as the number of horizontal pixels).

ここで、出射点20の座標をプロジェクタ2の位置とする。投影ベクトルvpおよびアップベクトルvuにより、プロジェクタ2の姿勢を表すことができる。出射点20の座標、投影ベクトルvpおよびアップベクトルvuに基づいて、対応するプロジェクタ2の投影面Fpの位置を求めることができる。   Here, the coordinates of the emission point 20 are the position of the projector 2. The attitude of the projector 2 can be expressed by the projection vector vp and the up vector vu. Based on the coordinates of the emission point 20, the projection vector vp, and the up vector vu, the position of the projection plane Fp of the corresponding projector 2 can be obtained.

また、縦画角θ1に基づいて投影面Fpの上下方向のサイズを求めることができ、横画角θ2に基づいて投影面Fpの左右方向のサイズを求めることができる。さらに、画素データに基づいて投影面Fpの上下方向および左右方向における画素の間隔を求めることができる。すなわち、投影面Fpの上下方向のサイズを縦画素数で除した値が上下方向における画素の間隔となり、投影面Fpの左右方向のサイズを横画素数で除した値が左右方向における画素の間隔となる。これにより、投影面Fp上における各画素の座標を求めることができる。   Further, the vertical size of the projection plane Fp can be obtained based on the vertical angle of view θ1, and the horizontal size of the projection plane Fp can be obtained based on the horizontal angle of view θ2. Furthermore, it is possible to obtain pixel intervals in the vertical direction and the horizontal direction of the projection plane Fp based on the pixel data. That is, the value obtained by dividing the vertical size of the projection plane Fp by the number of vertical pixels is the pixel spacing in the vertical direction, and the value obtained by dividing the horizontal size of the projection plane Fp by the number of horizontal pixels is the pixel spacing in the horizontal direction. It becomes. Thereby, the coordinates of each pixel on the projection plane Fp can be obtained.

なお、投影面Fpを二次元の座標平面と考えた場合、投影面Fp上における各画素の座標を二次元の座標で表すことができる。その二次元の座標をワールド座標系における三次元の座標に変換してもよい。   When the projection plane Fp is considered as a two-dimensional coordinate plane, the coordinates of each pixel on the projection plane Fp can be represented by two-dimensional coordinates. The two-dimensional coordinates may be converted into three-dimensional coordinates in the world coordinate system.

投影面Fp上における各画素の位置は、出射点20から出射される各光線と投影面Fpとの交点の位置と一致する。そのため、出射点20の座標および投影面Fpにおける各画素の座標に基づいて、各光線の方向を示すベクトルを求めることができる。   The position of each pixel on the projection plane Fp coincides with the position of the intersection of each light ray emitted from the emission point 20 and the projection plane Fp. Therefore, a vector indicating the direction of each ray can be obtained based on the coordinates of the emission point 20 and the coordinates of each pixel on the projection plane Fp.

図8〜図10において、出射点20の座標をPpとし、光線Lnに対応する画素Tnの座標をPiとする。その場合、光線Lnの方向を示す方向ベクトルvsは、座標Ppの位置ベクトルv(Pp)および座標Piの位置ベクトルv(Pi)を用いて、{v(Pi)−v(Pp)}で表される。   8 to 10, the coordinate of the emission point 20 is Pp, and the coordinate of the pixel Tn corresponding to the light ray Ln is Pi. In this case, the direction vector vs indicating the direction of the light ray Ln is represented by {v (Pi) −v (Pp)} using the position vector v (Pp) of the coordinate Pp and the position vector v (Pi) of the coordinate Pi. Is done.

光線制御子1の位置および形状が既知である場合、出射点20の座標Ppおよび方向ベクトルvsに基づいて、光線Lnと光線制御子1との交点CP1の座標Psを求めることができる。また、出射点20の座標Ppおよび交点CP1の座標Psに基づいて、出射点20および交点CP1を通る鉛直面Fn(図10)を求めることができる。   When the position and shape of the light beam controller 1 are known, the coordinates Ps of the intersection point CP1 between the light beam Ln and the light beam controller 1 can be obtained based on the coordinates Pp of the emission point 20 and the direction vector vs. Further, based on the coordinates Pp of the emission point 20 and the coordinates Ps of the intersection point CP1, the vertical plane Fn (FIG. 10) passing through the emission point 20 and the intersection point CP1 can be obtained.

鉛直面Fn(図10)と円環状視域500との交点は、光線Lnの拡散光と円環状視域500との交点CP2に相当する。それにより、求められた鉛直面Fnおよび予め設定された円環状視域500の高さおよび半径に基づいて、交点CP2の座標Peを求めることができる。   The intersection of the vertical plane Fn (FIG. 10) and the annular viewing zone 500 corresponds to the intersection CP2 of the diffused light of the light ray Ln and the annular viewing zone 500. Thereby, the coordinate Pe of the intersection CP2 can be obtained based on the obtained vertical plane Fn and the preset height and radius of the annular viewing zone 500.

光線Lnの拡散光のうち交点CP2で観察可能な光線のベクトルveは、座標Psの位置ベクトルv(Ps)および座標Peの位置ベクトルv(Pe)を用いて、{v(Pe)−v(Ps)}で表される。したがって、交点CP1,CP2を通る直線Lは、{v(Ps)+tve}で表される。ここで、tはスカラーであり、任意の実数である。   A light beam vector ve of the diffused light beam Ln that can be observed at the intersection CP2 is obtained by using the position vector v (Ps) at the coordinate Ps and the position vector v (Pe) at the coordinate Pe {v (Pe) −v ( Ps)}. Therefore, the straight line L passing through the intersection points CP1 and CP2 is represented by {v (Ps) + tve}. Here, t is a scalar and is an arbitrary real number.

記憶装置4に予め記憶される立体形状データおよび求められた直線Lに基づいて、提示すべき立体画像300と直線Lとの交点のうち、交点CP2に最も近い交点CP3の座標Paを求めることができる。また、立体形状データおよび求められた座標Pa,Peに基づいて、3DCG(三次元コンピュータグラフィックス)のレンダリングアルゴリズムにより、交点CP3から交点CP2に向けて(ベクトルVeの方向に)提示すべき色を算出することができる。この場合、フラットシェーディング、グーローシェーディング、フォンシェーディング、レイトレーシング、ラジオシティまたはフォトンマッピング等のレンダリングアルゴリズムを用いることができる。   Based on the solid shape data stored in the storage device 4 and the obtained straight line L, the coordinates Pa of the intersection point CP3 closest to the intersection point CP2 among the intersection points between the stereoscopic image 300 to be presented and the straight line L can be obtained. it can. Further, based on the three-dimensional shape data and the obtained coordinates Pa and Pe, a color to be presented from the intersection point CP3 to the intersection point CP2 (in the direction of the vector Ve) by a 3DCG (three-dimensional computer graphics) rendering algorithm. Can be calculated. In this case, a rendering algorithm such as flat shading, Gouraud shading, phone shading, ray tracing, radiosity, or photon mapping can be used.

上記のアルゴリズムにより算出された色が、光線Lnの色(画素Tnの色)に設定される。このように、交点CP2から光線Lnを逆に辿ることにより、光線Lnに色を設定することができる。   The color calculated by the above algorithm is set to the color of the light ray Ln (the color of the pixel Tn). In this way, the color of the light ray Ln can be set by tracing the light ray Ln backward from the intersection point CP2.

(1−6)制御部の動作
制御装置3は、図8〜図10に示した方法に従って、各プロジェクタ2から照射される光線の色を算出する。図12は、制御装置3の動作を示すフローチャートである。
(1-6) Operation | movement of a control part The control apparatus 3 calculates the color of the light ray irradiated from each projector 2 according to the method shown in FIGS. FIG. 12 is a flowchart showing the operation of the control device 3.

なお、本例においては、全てのプロジェクタ2の投影中心20の座標、投影ベクトル、アップベクトル、画角および画素データ、光線制御子1の位置および形状、ならびに円環状視域500の高さおよび半径が予め記憶装置4に記憶される。以下の説明では、プロジェクタ2の投影中心20の座標、投影ベクトル、アップベクトル、画角および画素データをプロジェクタ情報と呼び、光線制御子1の位置および形状を制御子情報と呼び、円環状視域500の高さおよび半径を視域情報と呼ぶ。   In this example, the coordinates of the projection center 20 of all the projectors 2, the projection vector, the up vector, the angle of view and the pixel data, the position and shape of the ray controller 1, and the height and radius of the annular viewing zone 500 are shown. Is stored in the storage device 4 in advance. In the following description, the coordinates, projection vector, up vector, angle of view, and pixel data of the projection center 20 of the projector 2 are referred to as projector information, the position and shape of the light ray controller 1 are referred to as controller information, and the annular viewing zone. The height and radius of 500 is called viewing zone information.

図12に示すように、制御装置3は、まず、1つのプロジェクタ2を選択する(ステップS1)。次に、制御装置3は、選択したプロジェクタ2のプロジェクタ情報を記憶装置4から取得する(ステップS2)。次に、制御装置3は、選択したプロジェクタ2の投影面Fp上における1つの画素Tnを選択する(ステップS3)。次に、制御装置3は、取得したプロジェクタ情報に基づいて、選択した画素Tnの座標Piを算出する(ステップS4)。   As shown in FIG. 12, the control device 3 first selects one projector 2 (step S1). Next, the control device 3 acquires the projector information of the selected projector 2 from the storage device 4 (step S2). Next, the control device 3 selects one pixel Tn on the projection plane Fp of the selected projector 2 (step S3). Next, the control device 3 calculates the coordinates Pi of the selected pixel Tn based on the acquired projector information (step S4).

次に、制御装置3は、算出した座標Piに基づいて、画素Tnに対応する光線Lnの方向を示すベクトルvsを算出する(ステップS5)。次に、制御装置3は、記憶装置4から制御子情報を取得し、取得した制御子情報および算出したベクトルvsに基づいて、光線Lnと光線制御子1との交点CP1の座標Psを算出する(ステップS6)。   Next, the control device 3 calculates a vector vs indicating the direction of the light ray Ln corresponding to the pixel Tn based on the calculated coordinates Pi (step S5). Next, the control device 3 acquires the control element information from the storage device 4, and calculates the coordinate Ps of the intersection CP1 between the light beam Ln and the light beam controller 1 based on the acquired control element information and the calculated vector vs. (Step S6).

次に、制御装置3は、取得したプロジェクタ情報に含まれる出射点20の座標Pp、および算出した座標Psに基づいて、出射点20および交点CP1を通る鉛直面Fnを算出する(ステップS7)。次に、制御装置3は、記憶装置4から視域情報を取得し、取得した視域情報および算出した鉛直面Fnに基づいて、鉛直面Fnと円環状視域500との交点CP2の座標Peを算出する(ステップS8)。   Next, the control device 3 calculates the vertical plane Fn passing through the emission point 20 and the intersection point CP1 based on the coordinates Pp of the emission point 20 included in the acquired projector information and the calculated coordinates Ps (step S7). Next, the control device 3 acquires viewing zone information from the storage device 4, and based on the acquired viewing zone information and the calculated vertical plane Fn, the coordinates Pe of the intersection CP2 between the vertical plane Fn and the annular viewing zone 500 are obtained. Is calculated (step S8).

次に、制御装置3は、算出した座標Ps,Peに基づいて、交点CP1,CP2を通る直線Lを算出する(ステップS9)。次に、制御装置3は、記憶装置4から立体形状データを取得し、取得した立体形状データおよび算出した直線Lに基づいて、提示すべき立体画像300と直線Lとの交点のうち、交点CP2に最も近い交点CP3の座標Paを算出する(ステップS10)。   Next, the control device 3 calculates a straight line L passing through the intersection points CP1 and CP2 based on the calculated coordinates Ps and Pe (step S9). Next, the control device 3 acquires the three-dimensional shape data from the storage device 4, and based on the acquired three-dimensional shape data and the calculated straight line L, the intersection CP2 among the intersection points of the three-dimensional image 300 to be presented and the straight line L. The coordinate Pa of the intersection CP3 closest to is calculated (step S10).

次に、制御装置3は、取得した立体形状データおよび算出した座標Pa,Peに基づいて、3DCGのレンダリングアルゴリズムにより、交点CP3から交点CP2に向けて提示すべき色を算出する(ステップS11)。算出された色が光線Lnの色(画素Tnの色)として設定される。   Next, the control device 3 calculates a color to be presented from the intersection point CP3 to the intersection point CP2 by a 3DCG rendering algorithm based on the acquired solid shape data and the calculated coordinates Pa and Pe (step S11). The calculated color is set as the color of the light ray Ln (the color of the pixel Tn).

次に、制御部3は、ステップS1で選択されたプロジェクタ2に関して、全ての光線の色(全ての画素の色)が算出されたか否かを判定する(ステップS12)。全ての光線の色が算出されていない場合、制御部3は、ステップS3の処理に戻り、投影面Fp上において前回のステップS3で選択した画素に隣接する他の画素Tnを選択する。この場合、制御部3は、選択した他の画素TnについてステップS3〜S11の処理を繰り返し、光線の色を算出する。   Next, the control unit 3 determines whether or not the color of all light rays (the color of all pixels) has been calculated for the projector 2 selected in step S1 (step S12). When the colors of all the light rays have not been calculated, the control unit 3 returns to the process of step S3, and selects another pixel Tn adjacent to the pixel selected in the previous step S3 on the projection plane Fp. In this case, the control unit 3 repeats the processes of steps S3 to S11 for the other selected pixel Tn, and calculates the color of the light beam.

ステップS12において、全ての光線の色が算出された場合、制御部3は、算出された色に基づいて画像データを生成し、その画像データをステップS1で選択されたプロジェクタ2に与える(ステップS13)。プロジェクタ2は、与えられた画像データに基づいて、制御装置3により算出された色をそれぞれ有する光線群を出射し、画像データに対応する画像を光線制御子1に投影する。   When the colors of all the light rays are calculated in step S12, the control unit 3 generates image data based on the calculated colors and gives the image data to the projector 2 selected in step S1 (step S13). ). The projector 2 emits light beam groups having colors calculated by the control device 3 based on the given image data, and projects an image corresponding to the image data onto the light beam controller 1.

次に、制御部3は、全てのプロジェクタ2の画像データが生成されたか否かを判定する(ステップS14)。全てのプロジェクタ2に対応する画像データが生成されていない場合、制御部3は、ステップS1の処理に戻る。この場合、制御部3は、次のプロジェクタ2を選択し、ステップS1〜S13の処理を繰り返す。   Next, the control unit 3 determines whether image data of all the projectors 2 has been generated (step S14). When the image data corresponding to all the projectors 2 has not been generated, the control unit 3 returns to the process of step S1. In this case, the control unit 3 selects the next projector 2 and repeats the processes of steps S1 to S13.

ステップS14において、全てのプロジェクタ2の画像データが生成された場合、制御部3は、処理を終了する。   In step S14, when the image data of all the projectors 2 is generated, the control unit 3 ends the process.

なお、図12の例では、各光線の色の設定時に、プロジェクタ情報および視域情報に基づいて各光線に対応する直線Lが算出されるが、これに限らず、各光線に対応する直線Lが予め算出され、記憶装置4に記憶されてもよい。   In the example of FIG. 12, when setting the color of each light beam, the straight line L corresponding to each light beam is calculated based on the projector information and the viewing area information. May be calculated in advance and stored in the storage device 4.

この場合、記憶装置4に記憶された直線Lおよび立体形状データに基づいて、各光線の色が設定される。   In this case, the color of each light beam is set based on the straight line L and the solid shape data stored in the storage device 4.

(1−7)第1の実施の形態の効果
本実施の形態に係る立体ディスプレイにおいては、各プロジェクタ2から出射される各光線と円環状視域500との交点の座標が算出され、算出された交点から各光線を逆に辿ることによって各光線に色が設定される。それにより、提示すべき立体画像に応じて各光線に適正に色を設定することができる。その結果、自然でかつ精細な立体画像を観察者10に提示することができる。
(1-7) Effects of First Embodiment In the stereoscopic display according to the present embodiment, the coordinates of the intersection point between each light beam emitted from each projector 2 and the annular viewing area 500 are calculated and calculated. The color is set for each ray by tracing each ray backward from the intersection. Thereby, it is possible to appropriately set the color for each light beam in accordance with the stereoscopic image to be presented. As a result, a natural and fine stereoscopic image can be presented to the observer 10.

(2)第2の実施の形態
本発明の第2の実施の形態に係る立体ディスプレイについて、上記第1の実施の形態と異なる点を説明する。
(2) Second Embodiment A difference between the stereoscopic display according to the second embodiment of the present invention and the first embodiment will be described.

(2−1)立体ディスプレイの構成
図13は本発明の第1の実施の形態に係る立体ディスプレイの模式的断面図である。図14は図13の立体ディスプレイの模式的平面図である。
(2-1) Configuration of 3D Display FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the 3D display according to the first embodiment of the present invention. FIG. 14 is a schematic plan view of the stereoscopic display of FIG.

図13に示すように、立体ディスプレイは、円錐台形状の光線制御子1、複数のプロジェクタ2、制御装置3、記憶装置4および回転モジュール6により構成される。   As shown in FIG. 13, the stereoscopic display includes a truncated cone-shaped light beam controller 1, a plurality of projectors 2, a control device 3, a storage device 4, and a rotation module 6.

図13および図14の立体ディスプレイにおいては、テーブル5の下方に、回転モジュール6が設けられる。回転モジュール6は、モータ61、回転軸62、回転台63、信号伝送装置64および回転量計測器65により構成される。回転軸62は、鉛直方向に延び、光線制御子1の軸Cと共通の直線上に位置するようにモータ61に取り付けられる。回転軸62には、回転台63が水平姿勢で取り付けられる。回転軸62と回転台63との間には信号伝送装置64が設けられる。信号伝送装置64は、静止体と回転体との間で電力または信号を伝送するための装置である。信号伝送装置64としては、例えばスリップリングまたは光ロータリジョイント等を用いることができる。   In the three-dimensional display shown in FIGS. 13 and 14, a rotation module 6 is provided below the table 5. The rotation module 6 includes a motor 61, a rotation shaft 62, a turntable 63, a signal transmission device 64, and a rotation amount measuring device 65. The rotary shaft 62 extends in the vertical direction and is attached to the motor 61 so as to be positioned on a straight line common to the axis C of the light beam controller 1. A rotating table 63 is attached to the rotating shaft 62 in a horizontal posture. A signal transmission device 64 is provided between the rotary shaft 62 and the rotary base 63. The signal transmission device 64 is a device for transmitting electric power or a signal between a stationary body and a rotating body. As the signal transmission device 64, for example, a slip ring or an optical rotary joint can be used.

また、回転軸62には、回転量計測器65が設けられる。回転量計測器65は、回転軸62の回転位置を検出するために用いられる。回転量計測器65としては、例えばロータリエンコーダ等を用いることができる。モータ61は、制御装置3により制御される。   In addition, a rotation amount measuring device 65 is provided on the rotation shaft 62. The rotation amount measuring device 65 is used to detect the rotation position of the rotation shaft 62. As the rotation amount measuring device 65, for example, a rotary encoder or the like can be used. The motor 61 is controlled by the control device 3.

回転台63上には、複数のプロジェクタ2が固定される。本実施の形態では、複数のプロジェクタ2は、光線制御子1の軸Cを中心とする円周上に等角度間隔で配置される。なお、複数のプロジェクタ2は、必ずしも等角度間隔で配置されなくてもよい。ただし、複数のプロジェクタ2の回転を安定させるため、および複数のプロジェクタ2の制御を容易にするためには、本実施の形態にように複数のプロジェクタ2が等角度間隔で配置されることが好ましい。複数のプロジェクタ2は、光線制御子1の斜め下方から光線制御子1の外周面に光線群を照射するように設けられる。   A plurality of projectors 2 are fixed on the turntable 63. In the present embodiment, the plurality of projectors 2 are arranged at equiangular intervals on a circumference centered on the axis C of the light beam controller 1. The plurality of projectors 2 do not necessarily have to be arranged at equiangular intervals. However, in order to stabilize the rotation of the plurality of projectors 2 and to facilitate the control of the plurality of projectors 2, it is preferable that the plurality of projectors 2 are arranged at equiangular intervals as in the present embodiment. . The plurality of projectors 2 are provided so as to irradiate a light beam group on the outer peripheral surface of the light beam controller 1 from obliquely below the light beam controller 1.

回転台63上の複数のプロジェクタ2および回転量計測器65は、信号伝送装置64を介して制御装置3に接続される。   The plurality of projectors 2 and the rotation amount measuring device 65 on the turntable 63 are connected to the control device 3 via the signal transmission device 64.

モータ61が作動すると、回転軸62が回転台63および複数のプロジェクタ2とともに回転する。   When the motor 61 is operated, the rotary shaft 62 rotates together with the rotary base 63 and the plurality of projectors 2.

回転台63の回転速度は、図14の例のようにプロジェクタ2の数が6台の場合には1秒間に5回転以上であることが好ましく、プロジェクタ2の数が2台の場合には1秒間に15回転以上であることが好ましく、プロジェクタ2の数が3台の場合には1秒間に10回転以上であることが好ましく、プロジェクタ2の数が4台の場合には1秒間に7.5回転以上であることが好ましい。プロジェクタ2の数が1台の場合には、回転台63の回転速度は1秒間に30回転以上であることが好ましい。すなわち、プロジェクタ2の数がn台(nは自然数)の場合には、回転台63の回転速度は1秒間に30/n回転以上であることが好ましい。   The rotation speed of the turntable 63 is preferably 5 rotations or more per second when the number of projectors 2 is six as in the example of FIG. 14, and is 1 when the number of projectors 2 is two. It is preferably 15 revolutions or more per second, preferably 10 revolutions or more per second when the number of projectors 2 is 3, and 7.7 per second when the number of projectors 2 is 4. It is preferable that the number of rotations is 5 or more. When the number of the projectors 2 is one, it is preferable that the rotation speed of the turntable 63 is 30 rotations or more per second. That is, when the number of projectors 2 is n (n is a natural number), the rotation speed of the turntable 63 is preferably 30 / n rotations or more per second.

なお、上記の第1の実施の形態と同様に、テーブル51の円形孔部に透明の円形板が嵌め込まれてもよい。   As in the first embodiment, a transparent circular plate may be fitted into the circular hole portion of the table 51.

(2−2)立体画像300の提示方法
図15は立体画像300の提示方法を説明するための模式的平面図である。図15においては、1つのプロジェクタ2が示される。
(2-2) Presentation Method of Stereoscopic Image 300 FIG. 15 is a schematic plan view for explaining the presentation method of the stereoscopic image 300. In FIG. 15, one projector 2 is shown.

プロジェクタ2は、矢印の方向に移動する。例えば、光線制御子1の上方の位置PRに赤色の画素を提示する場合には、時刻tでプロジェクタ2から位置PRを通る方向に赤色の光線LR0を出射し、時刻t+1でプロジェクタ2から位置PRを通る方向に赤色の光線LR1を出射し、時刻t+2でプロジェクタ2から位置PRを通る方向に赤色の光線LR2を出射する。   The projector 2 moves in the direction of the arrow. For example, when a red pixel is presented at a position PR above the light beam controller 1, a red light beam LR0 is emitted from the projector 2 in a direction passing through the position PR at time t, and the position PR from the projector 2 at time t + 1. A red light beam LR1 is emitted in a direction passing through, and a red light beam LR2 is emitted from the projector 2 in a direction passing through the position PR at time t + 2.

それにより、赤色の光線LR0,LR1,LR2の交点に点光源となる赤色の画素が提示される。この場合、観察者の眼が位置IR0にある場合、位置IR1にある場合および位置IR2にある場合に、位置PRに赤色の画素が見える。   Thereby, a red pixel serving as a point light source is presented at the intersection of the red light beams LR0, LR1, and LR2. In this case, a red pixel can be seen at the position PR when the observer's eye is at the position IR0, at the position IR1, and at the position IR2.

同様にして、光線制御子1の上方の位置PGに緑色の画素を提示する場合には、時刻tでプロジェクタ2から位置PGを通る方向に緑色の光線LG0を出射し、時刻t+1でプロジェクタ2から位置PGを通る方向に緑色の光線LG1を出射し、時刻t+2でプロジェクタ2から位置PGを通る方向に緑色の光線LG2を出射する。   Similarly, when a green pixel is presented at a position PG above the light beam controller 1, a green light beam LG0 is emitted from the projector 2 in the direction passing the position PG at time t, and from the projector 2 at time t + 1. Green light beam LG1 is emitted in the direction passing through position PG, and green light beam LG2 is emitted from projector 2 in the direction passing through position PG at time t + 2.

それにより、緑色の光線LG0,LG1,LG2の交点に点光源となる緑色の画素が提示される。この場合、観察者の眼が位置IG0にある場合、位置IG1にある場合および位置IG2にある場合に、位置PGに緑色の画素が見える。   Thereby, a green pixel serving as a point light source is presented at the intersection of the green light beams LG0, LG1, and LG2. In this case, when the observer's eye is at the position IG0, when the observer's eye is at the position IG1, and when at the position IG2, a green pixel is seen at the position PG.

このようにして、各プロジェクタ2により異なる位置から立体画像300の各位置を通る方向に提示すべき色の光線が出射される。   In this way, light beams of colors to be presented in the directions passing through the positions of the stereoscopic image 300 are emitted from different positions by the projectors 2.

回転する各プロジェクタ2から出射される光線群が小さな角度間隔ごとに制御されることにより光線制御子1の内部の空間が十分に密に交点群で満たされる。それにより、円周上のいずれの方向から光線制御子1の内部を観察しても位置PR,PGを通過する適切な光線が目に入射することになり、人の目はそこに点光源があるように認識する。実物体の表面にて反射または拡散した照明光を人は物体として認識するので、物体の表面は点光源の集合とみなすことができる。すなわち、物体の表面としたいある位置PR,PGの色を回転する各プロジェクタ2から出射される光線によって適切に再現することにより、立体画像300を提示することができる。   By controlling the light ray group emitted from each rotating projector 2 at small angular intervals, the space inside the light ray controller 1 is sufficiently densely filled with the intersection point group. As a result, even if the inside of the light beam controller 1 is observed from any direction on the circumference, an appropriate light beam that passes through the positions PR and PG enters the eye, and the human eye has a point light source there. Recognize as there is. Since the person recognizes the illumination light reflected or diffused on the surface of the real object as an object, the surface of the object can be regarded as a set of point light sources. That is, the three-dimensional image 300 can be presented by appropriately reproducing the color of a certain position PR, PG desired as the surface of the object by the light beam emitted from each projector 2 that rotates.

このようにして、立体画像300を光線制御子1の内部および上方の空間に提示することができる。この場合、観察者は、円周方向における異なる位置で同一の立体画像300をそれぞれ異なる方向から視認することができる。   In this way, the stereoscopic image 300 can be presented in the space inside and above the light beam controller 1. In this case, the observer can visually recognize the same stereoscopic image 300 from different directions at different positions in the circumferential direction.

本実施の形態に係る立体ディスプレイにおいても、図6に示したように、プロジェクタ2から出射された光線は、光線制御子1で拡散角αで垂直方向において拡散される。それにより、観察者は、拡散角αの範囲内において垂直方向の異なる位置でプロジェクタ2から出射される同じ色の光線を見ることができる。   Also in the stereoscopic display according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, the light emitted from the projector 2 is diffused in the vertical direction by the light controller 1 at the diffusion angle α. As a result, the observer can see the same color rays emitted from the projector 2 at different positions in the vertical direction within the range of the diffusion angle α.

図13の各プロジェクタ2から出射される光線群の各光線の色は、各プロジェクタ2の回転位置ごとに、図8〜図10に示した方法に従って、制御装置3により算出される。ここで、プロジェクタ2の回転位置とは、軸Cを中心とする基準の半径方向からのプロジェクタ2の回転角度をいう。   The color of each light beam of the light beam group emitted from each projector 2 in FIG. 13 is calculated by the control device 3 according to the method shown in FIGS. 8 to 10 for each rotational position of each projector 2. Here, the rotation position of the projector 2 refers to the rotation angle of the projector 2 from the reference radial direction around the axis C.

制御装置3は、回転量計測器65の出力信号に基づいて各プロジェクタ2の回転位置を判定し、回転位置ごとに算出した光線群の各光線の色に基づいて各プロジェクタ2を制御する。それにより、光線制御子1の上方に立体画像300が提示されるように、各プロジェクタ2から算出された色をそれぞれ有する光線が出射される。   The control device 3 determines the rotation position of each projector 2 based on the output signal of the rotation amount measuring device 65, and controls each projector 2 based on the color of each light beam of the light beam group calculated for each rotation position. Accordingly, light beams having colors calculated from the projectors 2 are emitted so that the stereoscopic image 300 is presented above the light beam controller 1.

この場合、制御装置3は、立体形状データに基づいて各プロジェクタ2から出射されるべき各光線の色を色データとして回転位置ごとに予め算出し、算出した色データを記憶装置4に記憶させてもよい。そして、立体画像300の提示の際に、回転量計測器65の出力信号に同期して記憶装置4から色データを読み出し、読み出した色データに基づいて各プロジェクタ2を制御してもよい。あるいは、制御装置3は、プロジェクタ2の回転中に回転量計測器65の出力信号に同期して立体形状データに基づいて各プロジェクタ2から出射されるべき各光線の色を色データとして算出し、算出した色データに基づいて各プロジェクタ2を制御してもよい。   In this case, the control device 3 calculates the color of each light beam to be emitted from each projector 2 based on the three-dimensional shape data in advance as color data for each rotation position, and stores the calculated color data in the storage device 4. Also good. Then, when presenting the stereoscopic image 300, the color data may be read from the storage device 4 in synchronization with the output signal of the rotation amount measuring device 65, and each projector 2 may be controlled based on the read color data. Alternatively, the control device 3 calculates, as color data, the color of each light beam to be emitted from each projector 2 based on the solid shape data in synchronization with the output signal of the rotation amount measuring device 65 during the rotation of the projector 2. Each projector 2 may be controlled based on the calculated color data.

上記のようにして、本実施の形態に係る立体ディスプレイによれば、立体画像300の指向性表示が可能となる。   As described above, according to the stereoscopic display according to the present embodiment, the directional display of the stereoscopic image 300 is possible.

また、本実施の形態に係る立体ディスプレイにおいても、図7を用いた発生原理で両眼視差が発生する。   Also in the stereoscopic display according to the present embodiment, binocular parallax occurs on the generation principle using FIG.

(2−4)第2の実施の形態の効果
本実施の形態に係る立体ディスプレイにおいても、各プロジェクタ2から出射される各光線と円環状視域500との交点の座標が算出され、算出された交点から各光線を逆に辿ることによって各光線に色が設定される。それにより、提示すべき立体画像に応じて各光線に適正に色を設定することができる。その結果、自然でかつ精細な立体画像を観察者10に提示することができる。
(2-4) Effect of Second Embodiment Also in the stereoscopic display according to the present embodiment, the coordinates of the intersection point between each light beam emitted from each projector 2 and the annular viewing area 500 are calculated and calculated. The color is set for each ray by tracing each ray backward from the intersection. Thereby, it is possible to appropriately set the color for each light beam in accordance with the stereoscopic image to be presented. As a result, a natural and fine stereoscopic image can be presented to the observer 10.

また、各プロジェクタ2が回転することにより、複数の回転位置から光線制御子1に光線群を照射することができる。それにより、少ない数のプロジェクタ2を用いて円周方向において途切れた部分を有しない連続的な立体画像300を光線制御子1の上方に提示することができる。   Further, when each projector 2 rotates, the light beam controller 1 can be irradiated with a light beam group from a plurality of rotation positions. As a result, a continuous stereoscopic image 300 having no discontinuity in the circumferential direction can be presented above the light controller 1 using a small number of projectors 2.

(3)第3の実施の形態
本発明の第3の実施の形態に係る立体ディスプレイについて、上記第2の実施の形態と異なる点を説明する。
(3) Third Embodiment A three-dimensional display according to the third embodiment of the present invention will be described with respect to differences from the second embodiment.

(3−1)立体ディスプレイの構成
図16は本発明の第2の実施の形態に係る立体ディスプレイの模式的断面図である。図17は図16の立体ディスプレイの模式的平面図である。
(3-1) Configuration of 3D Display FIG. 16 is a schematic cross-sectional view of a 3D display according to the second embodiment of the present invention. FIG. 17 is a schematic plan view of the stereoscopic display of FIG.

図16および図17の立体ディスプレイは、光線制御子1、複数のプロジェクタ2、制御装置3、記憶装置4および回転モジュール6に加えて複数のミラー7をさらに備える。   16 and 17 further include a plurality of mirrors 7 in addition to the light beam controller 1, the plurality of projectors 2, the control device 3, the storage device 4, and the rotation module 6.

複数のミラー7は、複数のプロジェクタ2に対応して設けられる。複数のプロジェクタ2は、回転台63上で回転軸62の近傍に軸Cを中心とする円周上に等角度間隔で配置される。複数のプロジェクタ2は、外方かつ斜め上方に光線群を出射するように設けられる。   The plurality of mirrors 7 are provided corresponding to the plurality of projectors 2. The plurality of projectors 2 are arranged at equiangular intervals on a circumference centering on the axis C in the vicinity of the rotation shaft 62 on the turntable 63. The plurality of projectors 2 are provided so as to emit a light beam group outward and obliquely upward.

複数のミラー7は、複数のプロジェクタ2から出射される光線群を反射して光線制御子1の斜め下方から光線制御子1の外周面に照射するように回転台63上に設けられる。図17の例では、複数のミラー7が正多角形状に回転台63上に配置される。   The plurality of mirrors 7 are provided on the turntable 63 so as to reflect a group of light beams emitted from the plurality of projectors 2 and irradiate the outer peripheral surface of the light beam controller 1 from obliquely below the light beam controller 1. In the example of FIG. 17, the plurality of mirrors 7 are arranged on the turntable 63 in a regular polygon shape.

モータ61が作動すると、回転軸62が回転台63、複数のプロジェクタ2およびミラー7とともに回転する。この場合、回転する各プロジェクタ2から出射される光線群は、対応するミラー7で反射されて光線制御子1の外周面に照射される。   When the motor 61 is operated, the rotary shaft 62 rotates together with the rotary base 63, the plurality of projectors 2, and the mirror 7. In this case, the light beam group emitted from each rotating projector 2 is reflected by the corresponding mirror 7 and applied to the outer peripheral surface of the light beam controller 1.

(3−2)第3の実施の形態の効果
本実施の形態に係る立体ディスプレイにおいても、各プロジェクタ2から出射される各光線と円環状視域500との交点の座標が算出され、算出された交点から各光線を逆に辿ることによって各光線に色が設定される。それにより、提示すべき立体画像に応じて各光線に適正に色を設定することができる。その結果、自然でかつ精細な立体画像を観察者10に提示することができる。
(3-2) Effects of Third Embodiment Also in the stereoscopic display according to the present embodiment, the coordinates of the intersection point between each light ray emitted from each projector 2 and the annular viewing area 500 are calculated and calculated. The color is set for each ray by tracing each ray backward from the intersection. Thereby, it is possible to appropriately set the color for each light beam in accordance with the stereoscopic image to be presented. As a result, a natural and fine stereoscopic image can be presented to the observer 10.

また、複数のプロジェクタ2が回転軸62により近い位置に設けられるので、回転台63の半径を小さくすることができる。それにより、複数のプロジェクタ2を高速に回転させることが可能になる。その結果、少ない数のプロジェクタ2を用いてより解像度の高い立体画像300を提示することができる。   In addition, since the plurality of projectors 2 are provided at positions closer to the rotation shaft 62, the radius of the turntable 63 can be reduced. Thereby, the plurality of projectors 2 can be rotated at high speed. As a result, the stereoscopic image 300 with higher resolution can be presented using a small number of projectors 2.

(4)他の実施の形態
(a)上記の第1〜第3の実施の形態では、光線制御子1がテーブル5の天板51に固定されているが、モータ等の回転駆動装置を用いることにより光線制御子1を軸Cの周りで回転させてもよい。例えば、光線制御子1がN錐体(Nは3以上の整数)からなる場合または複数のシートを貼り合わせることにより作製される場合には、光線制御子1のつなぎ目での光学性能の乱れが生じる。そのような場合、光線制御子1を軸Cの周りで回転させることにより、つなぎ目での光学性能の乱れが平均化される。その結果、提示される立体画像300の画質にむらが生じることが防止される。
(4) Other Embodiments (a) In the first to third embodiments described above, the light beam controller 1 is fixed to the top plate 51 of the table 5, but a rotary drive device such as a motor is used. Thus, the light beam controller 1 may be rotated around the axis C. For example, when the light controller 1 is made of an N cone (N is an integer of 3 or more) or is manufactured by bonding a plurality of sheets, the optical performance at the joint of the light controller 1 is disturbed. Arise. In such a case, the optical performance disturbance at the joint is averaged by rotating the light beam controller 1 around the axis C. As a result, unevenness in the image quality of the presented stereoscopic image 300 is prevented.

(b)光線制御子1は、円柱、楕円柱またはN角柱(Nは3以上の整数)を含む柱体形状であってもよい。この場合にも、光線制御子1が光線を垂直方向において拡散させつつ透過させる。それにより、立体画像をテーブル5の天板51の上面等の基準面上の空間または光線制御子1の内部の空間に位置するように提示することができる。   (B) The light beam controller 1 may have a columnar shape including a cylinder, an elliptical column, or an N prism (N is an integer of 3 or more). Also in this case, the light controller 1 transmits the light while diffusing the light in the vertical direction. Thereby, the stereoscopic image can be presented so as to be positioned in a space on a reference surface such as the upper surface of the top plate 51 of the table 5 or in a space inside the light beam controller 1.

(c)上記の第2および第3の実施の形態では、複数のプロジェクタ2が回転台63上に等角度間隔で設けられているが、1つのプロジェクタ2が回転台63上に設けられてもよい。この場合にも、モータ61により回転軸62を回転台63およびプロジェクタ2とともに高速に回転させることにより、複数のプロジェクタ2を用いる場合と同様に、円周方向において途切れた部分を有しない連続的な立体画像300を提示することが可能となる。   (C) In the second and third embodiments described above, the plurality of projectors 2 are provided on the turntable 63 at equal angular intervals, but even if one projector 2 is provided on the turntable 63. Good. Also in this case, the rotating shaft 62 is rotated at a high speed together with the turntable 63 and the projector 2 by the motor 61, and as in the case where a plurality of projectors 2 are used, there is no continuous portion in the circumferential direction. The stereoscopic image 300 can be presented.

(d)上記の第2および第3の実施の形態では、各プロジェクタ2の回転位置を検出するために回転量計測器65が設けられるが、回転台63が正確に一定の回転速度で回転する場合には、回転量計測器65が設けられなくてもよい。この場合、制御装置3は、回転台63の回転速度に基づいて各プロジェクタ2の回転位置を認識することができる。   (D) In the second and third embodiments described above, the rotation amount measuring device 65 is provided to detect the rotation position of each projector 2, but the turntable 63 rotates accurately at a constant rotation speed. In this case, the rotation amount measuring device 65 may not be provided. In this case, the control device 3 can recognize the rotation position of each projector 2 based on the rotation speed of the turntable 63.

(e)上記の第3の実施の形態では、複数のミラー7が回転台63上に多角形状に配置されているが、円筒形状のミラーが用いられてもよい。この場合、円筒形状のミラーは、回転台63上に固定され、回転台63とともに回転してもよい。あるいは、円筒形状のミラーは、回転台63とは別個に設けられ、回転しなくてもよい。   (E) In the third embodiment, the plurality of mirrors 7 are arranged in a polygonal shape on the turntable 63, but cylindrical mirrors may be used. In this case, the cylindrical mirror may be fixed on the turntable 63 and rotated together with the turntable 63. Alternatively, the cylindrical mirror is provided separately from the turntable 63 and may not rotate.

(f)上記の第1〜第3の実施の形態では、観察者10の目の位置として円環状視域500が予め設定され、その円環状視域500に応じて各光線の色が算出されるが、これに限らず、観察者10の目の位置を検出するためのカメラまたはセンサ等の検出装置が設けられ、検出された目の位置に応じて各光線の色が算出されてもよい。この場合、観察者10の目の位置が変化しても、観察者10に対して適切に立体画像300を提示することができる。   (F) In the first to third embodiments, the annular viewing area 500 is set in advance as the position of the eyes of the observer 10, and the color of each light ray is calculated according to the annular viewing area 500. However, the present invention is not limited thereto, and a detection device such as a camera or a sensor for detecting the eye position of the observer 10 may be provided, and the color of each light beam may be calculated according to the detected eye position. . In this case, the stereoscopic image 300 can be appropriately presented to the observer 10 even if the position of the eyes of the observer 10 changes.

(g)上記の第1〜第3の実施の形態では、記憶装置4に予め記憶された立体形状データに基づいて各光線の色が算出されるが、これに限らず、カメラにより実在の物体が撮影され、その撮影データ(画像データ)に基づいて各光線の色が算出されてもよい。この場合、撮影された物体の立体画像300が提示される。   (G) In the first to third embodiments described above, the color of each light beam is calculated based on the solid shape data stored in advance in the storage device 4, but this is not restrictive, and the real object is obtained by the camera. May be photographed, and the color of each light ray may be calculated based on the photographed data (image data). In this case, a stereoscopic image 300 of the photographed object is presented.

(h)上記の第1〜第3の実施の形態では、図8〜図10に示した方法に従って、各光線の色が設定されるが、図8〜図10に示した方法に従って各光線の輝度がさらに設定されてもよい。   (H) In the first to third embodiments described above, the color of each light beam is set according to the method shown in FIGS. 8 to 10. The brightness may be further set.

(8)請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。
(8) Correspondence between each constituent element of claim and each element of the embodiment Hereinafter, an example of correspondence between each constituent element of the claim and each element of the embodiment will be described. It is not limited to.

上記実施の形態では、光線制御子1が光線制御子の例であり、プロジェクタ2が光線発生器の例であり、制御装置3が制御手段の例であり、テーブル5の天板51の上面が基準面の例である。また、交点CP1が第1の交点の例であり、交点CP2が第2の交点の例であり、交点CP3が第3の交点の例であり、円環状視域500が視域の例であり、直線Lが直線の例であり、鉛直面Fnが出射点および第1の交点を通りかつ軸に平行な面の例である。   In the above embodiment, the light beam controller 1 is an example of a light beam controller, the projector 2 is an example of a light beam generator, the control device 3 is an example of control means, and the top surface of the top plate 51 of the table 5 is It is an example of a reference plane. The intersection point CP1 is an example of the first intersection point, the intersection point CP2 is an example of the second intersection point, the intersection point CP3 is an example of the third intersection point, and the annular viewing zone 500 is an example of the viewing zone. The straight line L is an example of a straight line, and the vertical plane Fn is an example of a plane passing through the emission point and the first intersection and parallel to the axis.

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。   As each constituent element in the claims, various other elements having configurations or functions described in the claims can be used.

本発明は、立体画像を用いた共同作業に利用することができる。また、都市設計の場面のように複数の人が1つの立体画像を共有しながら進める検討作業に利用することができる。さらに、遠隔地間のビデオ会議等の際にテーブルに広げた書類のような情報に加えて立体形状の情報を共有する場合に利用することができる。   The present invention can be used for collaborative work using stereoscopic images. In addition, it can be used for a study work in which a plurality of people proceed while sharing one stereoscopic image as in a city design scene. Furthermore, it can be used when information of a three-dimensional shape is shared in addition to information such as a document spread on a table during a video conference between remote locations.

また、教育の場面等において、教師が立体画像の一部を指差しながら解説する場合に利用することができる。また、光線制御子がテーブル等の作業面より下方にありかつ立体画像が作業面上の空間に提示されるため、ガラスケースの外側から立体画像を指さすような感覚ではなく、直接立体画像を指す感覚を得る場合に利用することができる。   Further, it can be used when a teacher explains a part of a stereoscopic image while pointing at an educational scene or the like. In addition, since the light controller is below the work surface such as a table and the three-dimensional image is presented in the space on the work surface, it directly refers to the three-dimensional image rather than the sense of pointing the three-dimensional image from the outside of the glass case. It can be used to get a sense.

テーブル型の立体画像を用いたゲーム等に利用することができる。また、眼鏡等を必要としないため、観客が自由に参加したり離れたりすることができる場に利用することができる。アリーナ状の大型装置を用いることにより、周囲から鑑賞可能な劇場空間を作る場合に利用可能である。   It can be used for games using table-type stereoscopic images. Moreover, since glasses are not required, it can be used in a place where the audience can freely participate or leave. By using a large arena-shaped device, it can be used to create a theater space that can be viewed from the surroundings.

1 光線制御子
2,2A,2B,2C,2a,2b,2c,2d プロジェクタ
3 制御装置
4 記憶装置
5 テーブル
20 投影中心点
51 天板
52 脚
6 回転モジュール
61 モータ
62 回転軸
63 回転台
64 スリップリング
65 ロータリエンコーダ
7 ミラー
10 観察者
100,300 立体画像
100R 右眼
100L 左眼
500 円環状視域
CP1,CP2,CP3 交点
Fn 鉛直面
Fp 投影面
IA0,IB0,IC0,PR,PG,E,E’,I1〜I4,P1〜P3,PS,IG0〜IG2,IR0〜IR2 位置
L1〜L11,La,Lb,Lc,Ld,Ln,LA0,LB0,LC0,LA1,LB1,LC1,L31〜L33,LG0〜LG2,LR0〜LR2 光線
OL 光軸
P31,P32,Pa,Pb,Pc,Pd 点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light beam controller 2, 2A, 2B, 2C, 2a, 2b, 2c, 2d Projector 3 Control apparatus 4 Memory | storage device 5 Table 20 Projection center point 51 Top plate 52 Leg 6 Rotation module 61 Motor 62 Rotation shaft 63 Rotation base 64 Slip Ring 65 Rotary encoder 7 Mirror 10 Observer 100, 300 Stereo image 100R Right eye 100L Left eye 500 Annular viewing zone CP1, CP2, CP3 Intersection point Fn Vertical plane Fp Projection plane IA0, IB0, IC0, PR, PG, E, E ', I1-I4, P1-P3, PS, IG0-IG2, IR0-IR2 positions L1-L11, La, Lb, Lc, Ld, Ln, LA0, LB0, LC0, LA1, LB1, LC1, L31-L33, LG0 to LG2, LR0 to LR2 Light OL Optical axis P31, P32, Pa, Pb, Pc, d point

Claims (6)

立体形状データに基づいて立体画像を提示するための立体ディスプレイであって、
錐体形状または柱体形状を有するとともに前記錐体形状または前記柱体形状の底部が基準面上に開口するように配置される光線制御子と、
前記基準面の下方でかつ前記光線制御子の外側から複数の光線からなる光線群を前記光線制御子の外周面に照射するように前記光線制御子の周囲に配置された光線発生器と、
前記立体形状データに基づいて、前記複数の光線発生器により発生される光線群により立体画像が提示されるように前記光線発生器を制御する制御手段とを備え、
前記光線制御子は、前記光線発生器により照射された各光線を周方向において拡散させずに透過させるとともに稜線方向において拡散させて透過させるように形成され、
前記制御手段は、前記光線発生器により発生される各光線が前記光線制御子の外周面に交差する第1の交点と、前記光線制御子を透過して前記光線制御子で拡散する光線が観察位置の範囲を表す視域に交差する第2の交点とを通る直線を取得し、取得された直線が提示されるべき立体画像と交差する第3の交点の位置を算出し、前記第3の交点における前記提示されるべき立体画像の色を前記光線の色として設定するとともに、それぞれ設定された色を有する複数の光線からなる光線群を発生するように前記光線発生器を制御することを特徴とする立体ディスプレイ。
A stereoscopic display for presenting a stereoscopic image based on stereoscopic shape data,
A light beam controller having a cone shape or a columnar shape and arranged so that a bottom portion of the cone shape or the columnar shape opens on a reference plane;
A light generator disposed around the light controller so as to irradiate the outer peripheral surface of the light controller with a light group consisting of a plurality of light rays below the reference surface and from the outside of the light controller;
Control means for controlling the light generator so that a stereoscopic image is presented by a group of light beams generated by the plurality of light generators based on the three-dimensional shape data;
The light beam controller is formed to transmit each light beam irradiated by the light beam generator without diffusing in the circumferential direction and to diffuse and transmit in the ridge line direction,
The control means observes a first intersection where each light beam generated by the light beam generator intersects the outer peripheral surface of the light beam controller, and a light beam transmitted through the light beam controller and diffused by the light beam controller. Obtaining a straight line passing through a second intersection that intersects the viewing zone representing the range of the position, calculating a position of a third intersection where the obtained straight line intersects the stereoscopic image to be presented, and The color of the stereoscopic image to be presented at an intersection is set as the color of the light beam, and the light generator is controlled so as to generate a light beam group composed of a plurality of light beams each having a set color. 3D display.
前記光線発生器は、前記光線群を出射する出射点をそれぞれ有し、
前記視域は、前記光線制御子の軸を中心としかつ前記軸に垂直な円環状視域であり、
前記制御手段は、前記出射点および前記第1の交点を通りかつ前記軸に平行な面を算出し、前記面と前記円環状視域との交点の位置を前記第2の交点の位置として算出することを特徴とする請求項1記載の立体ディスプレイ。
Each of the light generators has an exit point for emitting the light beam group,
The viewing zone is an annular viewing zone centered on and perpendicular to the axis of the light controller,
The control means calculates a plane that passes through the emission point and the first intersection and is parallel to the axis, and calculates the position of the intersection between the plane and the annular viewing zone as the position of the second intersection. The three-dimensional display according to claim 1, wherein:
前記制御手段は、前記第1および第2の交点を通る直線が前記提示されるべき立体画像と複数の点で交差する場合に、前記第2の交点に最も近い交点の位置を前記第3の交点の位置として算出することを特徴とする請求項1または2記載の立体ディスプレイ。 When the straight line passing through the first and second intersections intersects the stereoscopic image to be presented at a plurality of points, the control means determines the position of the intersection closest to the second intersection. 3. The three-dimensional display according to claim 1, wherein the three-dimensional display is calculated as the position of the intersection. 前記基準面は、テーブルの天板の上面であり、前記天板は開口部を有し、前記光線制御子は、前記天板の前記開口部に嵌め込まれたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の立体ディスプレイ。 The reference surface is an upper surface of a top plate of a table, the top plate has an opening, and the light controller is fitted into the opening of the top plate. The three-dimensional display according to any one of 3 above. 前記光線発生器は1または複数のプロジェクタを含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の立体ディスプレイ。 The three-dimensional display according to claim 1, wherein the light generator includes one or more projectors. 立体形状データに基づいて立体ディスプレイにおいて立体画像を提示する立体画像提示方法であって、
前記立体ディスプレイは、錐体形状または柱体形状を有するとともに前記錐体形状または前記柱体形状の底部が基準面上に開口するように配置される光線制御子と、基準面の下方でかつ前記光線制御子の外側から複数の光線からなる光線群を前記光線制御子の外周面に照射するように前記光線制御子の周囲に配置された光線発生器とを備え、
前記光線制御子は、前記光線発生器により照射された各光線を周方向において拡散させずに透過させるとともに稜線方向において拡散させて透過させるように形成され、
前記立体画像提示方法は、
前記光線発生器により発生されるべき複数の光線にそれぞれ色を設定するステップと、
前記光線発生器から前記光線制御子の外周面にそれぞれ設定された色を有する複数の光線を照射するステップとを備え、
前記設定するステップは、
前記光線発生器により発生される各光線が前記光線制御子の外周面に交差する第1の交点の位置と、前記光線制御子を透過して前記光線制御子で拡散する光線が観察位置の範囲を表す視域に交差する第2の交点とを通る直線を取得するステップと、
前記算出された直線が提示されるべき立体画像と交差する第3の交点の位置を算出するステップと、
前記第3の交点における前記提示されるべき立体画像の色を前記光線の色として設定するステップとを含むことを特徴とする立体画像提示方法。
A stereoscopic image presentation method for presenting a stereoscopic image on a stereoscopic display based on stereoscopic shape data,
The three-dimensional display has a cone shape or a columnar shape, and a light beam controller arranged so that a bottom of the cone shape or the columnar shape opens on a reference plane; a lower side of the reference plane; and A light generator disposed around the light controller so as to irradiate the outer peripheral surface of the light controller with a light group consisting of a plurality of light beams from the outside of the light controller;
The light beam controller is formed to transmit each light beam irradiated by the light beam generator without diffusing in the circumferential direction and to diffuse and transmit in the ridge line direction,
The stereoscopic image presentation method includes:
Setting a color for each of a plurality of rays to be generated by the ray generator;
Irradiating a plurality of light beams each having a color set on the outer peripheral surface of the light beam controller from the light beam generator,
The setting step includes:
The position of the first intersection where each light beam generated by the light beam generator intersects the outer peripheral surface of the light beam controller, and the range of the observation position where the light beam transmitted through the light beam controller and diffused by the light beam controller Obtaining a straight line passing through a second intersection that intersects the viewing zone representing
Calculating a position of a third intersection where the calculated straight line intersects a stereoscopic image to be presented;
And a step of setting a color of the stereoscopic image to be presented as the color of the light beam at the third intersection.
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