立体显示装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及立体显示装置及控制方法。该立体显示装置包括：平面状的投影仪，其通过使用将光线分割得到的光来投影图像；平面状的光学装置，其从第二面射出从第一面入射的入射光；以及支承单元，其将投影仪和光学装置中的至少一者支承于第一状态或第二状态。光学装置将从投影仪的投影面上的第一点入射的入射光射出到相对于光学装置的平面而面对称的第二点。第一状态是这样的状态：在将相互正交的第一和第二虚拟线以及相互正交的第三和第四虚拟线假定为投影在第一平面上的情况下，第一和第三虚拟线相互重叠，第二和第四虚拟线相互重叠，第二状态是这样的状态：在三维坐标系中第一和第三虚拟线相互不平行并且第二和第四虚拟线相互不平行。

Stereoscopic display device and control method

The invention relates to a stereoscopic display device and a control method. The stereoscopic display device includes a planar projector, by using light segmented light projection image; planar optical device, the second sides of the incident light emitted from the first surface of the incident; and a support unit, it will be at least one projector and optical device support in the first state or second state. The optical device shoots the incident light from the first incident point on the projection surface of the projector to second points that are symmetrical to the plane of the optical device. The first state is such a state: the first and the second virtual lines are orthogonal and orthogonal third and fourth virtual line is assumed to be in the first projection plane of the case, the first and third virtual line overlap, the second and fourth virtual line overlap, the second state is such a state: the three-dimensional coordinate system in the first and third virtual lines are not parallel to each other and the second and fourth virtual lines are not parallel to each other.

【技术实现步骤摘要】
立体显示装置及控制方法
本专利技术涉及通过组合裸眼立体显示器和空间成像装置得到的立体显示装置的结构及控制该立体显示装置的方法。
技术介绍
作为使观察者识别立体图像的方法，通常，使用基于利用左眼和右眼的位置差的双眼视差的立体图像显示方法。该方法是基于通过使左眼和右眼视觉识别相互不同的二维图像在脑中的观察方法的差异来识别三维立体图像的立体原理的应用。作为显示立体图像的方法，具有使用眼镜的方式和不使用眼镜的裸眼方式。作为裸眼方式，根据观察者的视点数，具有双眼式和多眼式等。为了使用通常的平板显示器等二维显示器基于裸眼方式表现立体图像，在二维显示器中设置显示左眼图像及右眼图像的像素。在二维显示器和观察者之间，配置光学单元，该光学单元例如为其内设置有柱面透镜的柱状透镜或其内设置有狭缝状遮光图案的视差屏障。并且，使用屏幕上的左眼图像和右眼图像在空间上分离使得分别被左眼和右眼视觉识别的方法。在上述技术中，在二维显示器的屏幕上立体显示图像，但是以使物体如同漂浮在空中那样表现物体的图像的技术也已被开发。例如，按照体积扫描法显示三维图像的立体显示的方法被提出，在该方法中，利用凸透镜或凹面镜等成像光学系统将二维显示器设置为相对于成像光学系统的光轴倾斜，通过镜像扫描使相对于光轴倾斜的二维图像移动，并通过与移动的二维图像同步地在二维显示器上显示显示物体的剖面像来形成三维图像。在日本专利申请特开No.2013－080227中，公开了一种体积扫描型三维空中图像显示装置，其包括：能够相对于作为对称面的一个几何平面在面对称位置上形成投影物的实像作为镜像的实镜图像成像光学系统；以及设置在所述对称面的下面侧并包括显示图像的显示面作为所述投影物的显示器；以及使所述显示器相对于显示面进行包含垂直方向的分量的运动而操作的驱动单元，通过与所述驱动单元执行的所述显示器的操作同步地改变所述显示面上显示的图像，将该图像在所述对称面的上面侧的空间中形成为立体图像。
技术实现思路
然而，根据以使物体如同漂浮在空中那样显示图像的相关技术，显示装置的尺寸非常大。例如，在日本专利申请特开No.2013－080227公开的结构中，需要使二维显示器移动的驱动单元，因此具有装置大型化的问题。对于该问题，可考虑如下的显示方法，通过将上述的实镜图像成像光学系统那样的空间成像装置与在二维显示器中配置了例如柱状透镜的光学单元的显示器(所谓的裸眼型立体显示器)组合，使观察者将空中漂浮图像识别为立体图像。然而，在这种结构的情况下，本专利技术的专利技术人等发现以下的新问题：在漂浮在空中的图像中，正确显示3D物体的深度的区域(正视区域)和3D物体的深度颠倒的区域(逆视区域)交替出现，并且正视区域和逆视区域出现的位置根据观察者的位置而变化。在包含逆视区域的3D物体的观察中，观察者感知深度视差和跃出视差颠倒的部分，因此使观察者具有不适感和不悦感。因此，包含逆视区域的3D物体的显示使观察者具有很大的负担。本专利技术是鉴于这种情况而做出的，本专利技术的目的是提供在将进行使用双眼视差的立体图像显示的裸眼立体显示器和空间成像装置组合的结构中抑制逆视区域的出现的立体显示装置及控制立体显示装置的方法。根据本专利技术的一个方面的立体显示装置包括：平面状的投影仪，其将光线分割到两个或更多个方向并通过使用分割的光来投影两个或更多个图像；平面状的光学装置，其将从第一面入射的入射光从第二面射出；以及支承单元，其在包含相互正交的第一坐标轴至第三坐标轴的三维坐标系中将所述投影仪和所述光学装置中的至少一者支承于第一状态或第二状态，其中，所述光学装置将从所述投影仪的投影面上的第一点入射的入射光射出到相对于作为基准的所述光学装置的平面而面对称的第二点，所述第一状态是这样的状态：在将所述光学装置的所述平面上相互正交的第一虚拟线和第二虚拟线以及在所述投影仪的投影面上相互正交的第三虚拟线和第四虚拟线设为投影在包括所述第一坐标轴和第二坐标轴的第一平面上的情况下，所述第一虚拟线和第三虚拟线相互重叠并且所述第二虚拟线和第四虚拟线相互重叠，所述第二状态是这样的状态：在所述三维坐标系中所述第一虚拟线和所述第三虚拟线相互不平行并且所述第二虚拟线和所述第四虚拟线相互不平行。根据本专利技术的一个方面的立体显示装置，抑制逆视区域的出现。附图说明通过下面参照附图的详细说明，本专利技术的上述的和其它的目的和特征将变得更明显。可理解的是，前面的概述和下面的详述都是示例性和说明性的，而不旨在限制本专利技术。图1是表示立体显示装置的结构的说明图；图2A和图2B是表示裸眼立体显示器及显示面板的结构的说明图；图3A和图3B是示意性表示空间成像装置的结构的图；图4A和图4B是表示另一空间成像装置的不同结构的说明图；图5A和图5B是表示空间成像装置的操作原理的说明图；图6是表示通过使用二维显示的显示器来显示空中漂浮图像的显示装置的结构和操作的图；图7是表示裸眼立体显示器的配置的说明图；图8是表示虚拟摄像机的配置的示例的说明图；图9是表示在裸眼立体显示器中使用柱状透镜时形成立体可视区域的光路的图；图10是表示虚拟摄像机和裸眼立体显示器之间的位置关系的说明图；图11A至图11E是表示由虚拟摄像机拍摄的图像的说明图；图12是表示虚拟摄像机和裸眼立体显示器之间的位置关系的说明图；图13A至图13E是表示由虚拟摄像机拍摄的图像的说明图；图14是表示图13A至图13E中所示的拍摄图像的构成的图；图15是表示虚拟摄像机和裸眼立体显示器之间的位置关系的说明图；图16A至图16E是表示由虚拟摄像机拍摄的图像的说明图；图17是表示图16A至图16E所示的拍摄图像的构成的图；图18A至图18C是表示由观察者识别的立体图像和输入图像之间的关系的示意图；图19是表示图7中所示的裸眼立体显示器和空间成像装置的组合中的逆视的图；图20是表示图7所示的裸眼立体显示器和空间成像装置的组合中的逆视的图；图21A和图21B是表示用于立体显示装置的裸眼立体显示器的立体可视区域的光路的图；图22是表示立体显示装置中形成的立体可视区域的光路的图；图23是表示虚拟摄像机和裸眼立体显示器之间的位置关系的说明图；图24A至图24E是表示由虚拟摄像机拍摄的图像的说明图；图25是表示图24A至图24E所示的拍摄图像的构成的图；图26是表示虚拟摄像机和裸眼立体显示器之间的位置关系的说明图；图27A至图27E是表示由虚拟摄像机拍摄的图像的说明图；图28是表示图27A至图27E所示的拍摄图像的构成的图；图29是表示虚拟摄像机和裸眼立体显示器之间的位置关系的说明图；图30是说明观察者识别的立体图像和输入图像之间的关系的示意图；图31是表示裸眼立体显示器的倾斜配置的说明图；图32是表示倾斜支承单元的示例的立体图；图33是表示倾斜支承单元的另一示例的立体图；图34是表示裸眼立体显示器的亮度曲线的示例的曲线图；图35A至图35C是表示旋转轴线的设定例的说明图；图36是表示控制单元的操作的流程图；图37是表示立体显示装置的结构的说明图；图38是表示空间成像装置的倾斜配置的说明图；图39是表示图37所示的立体显示装置中使用的裸眼立体显示器的立体可视区域的光路的图；图40是表示虚拟摄像机和裸眼立体显示器之间的位置关系的说明图；图41A至图41E是表示由虚拟摄像本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体显示装置，包括：平面状的投影仪，所述投影仪将光线分割到两个或更多个方向，并通过使用分割的光来投影两个或更多个图像；平面状的光学装置，所述光学装置将从第一面入射的入射光从第二面射出；以及支承单元，所述支承单元在包含相互正交的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴的三维坐标系中将所述投影仪和所述光学装置中的至少一者支承于第一状态或第二状态，其中，所述光学装置将从所述投影仪的投影面上的第一点入射的入射光射出到相对于用作基准的所述光学装置的平面为面对称的第二点，其中，所述第一状态是这样的状态：在将所述光学装置的所述平面上相互正交的第一虚拟线和第二虚拟线以及在所述投影仪的所述投影面上相互正交的第三虚拟线和第四虚拟线设为投影在包含所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的第一平面上的情况下，所述第一虚拟线和所述第三虚拟线相互重叠，并且所述第二虚拟线和所述第四虚拟线相互重叠，并且，其中，所述第二状态是这样的状态：在所述三维坐标系中，所述第一虚拟线和所述第三虚拟线相互不平行，并且所述第二虚拟线和所述第四虚拟线相互不平行。

【技术特征摘要】
2016.07.21 JP 2016-143729;2017.04.28 JP 2017-090591.一种立体显示装置，包括：平面状的投影仪，所述投影仪将光线分割到两个或更多个方向，并通过使用分割的光来投影两个或更多个图像；平面状的光学装置，所述光学装置将从第一面入射的入射光从第二面射出；以及支承单元，所述支承单元在包含相互正交的第一坐标轴、第二坐标轴和第三坐标轴的三维坐标系中将所述投影仪和所述光学装置中的至少一者支承于第一状态或第二状态，其中，所述光学装置将从所述投影仪的投影面上的第一点入射的入射光射出到相对于用作基准的所述光学装置的平面为面对称的第二点，其中，所述第一状态是这样的状态：在将所述光学装置的所述平面上相互正交的第一虚拟线和第二虚拟线以及在所述投影仪的所述投影面上相互正交的第三虚拟线和第四虚拟线设为投影在包含所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的第一平面上的情况下，所述第一虚拟线和所述第三虚拟线相互重叠，并且所述第二虚拟线和所述第四虚拟线相互重叠，并且，其中，所述第二状态是这样的状态：在所述三维坐标系中，所述第一虚拟线和所述第三虚拟线相互不平行，并且所述第二虚拟线和所述第四虚拟线相互不平行。2.根据权利要求1所述的立体显示装置，其中，所述光线被所述投影仪分割的第一方向是在所述三维坐标系中所述第一坐标轴的方向并且是观察者的左眼和右眼排列的方向，并且，所述支承单元将所述投影仪或所述光学装置相对于所述第一方向支承于恒定的倾斜角度。3.根据权利要求2所述的立体显示装置，其中，通过将分割为两个或更多个部分的一个光线和另一个光线之间的亮度差被最大化的图案输入到所述投影仪，并获得被分割的所述一个光线和/或所述另一个光线的对于所述第一方向的亮度的角度分布，基于所获得的角度分布，计算所述支承单元的倾斜角度。4.根据权利要求2所述的立体显示装置，还包括：位置检测单元，所述位置检测单元检测所述观察者的两个视点位置；以及倾斜角度计算单元，所述倾斜角度计算单元基于所获得的所述观察者的两个视点位置，计算倾斜角度，其中，所述支承单元支承所述投影仪或所述光学装置，以使所述投影仪或所述光学装置相对于所述第一方向倾斜由所述倾斜角度计算单元计算出的倾斜角度。5.根据权利要求4所述的立体显示装置，其中，在所述投影仪的所述投影面上相互正交的所述第三虚拟线和所述第四虚拟线设置为平行于包含所述第一坐标轴和所述第二坐标轴的第一平面的状态下，将相对于以所述投影仪的所述投影面的投影中心作为第一点的所述光学装置的所述平面而面对称的第二点设定为基准点并将所述观察者和所述基准点假定为投影在所述第一平面上的情况下，计算连接所述基准点和所述观察者的两个视点位置的直线与面向所述基准点和所述观察者并与所述第一方向正交的直线所形成的角度。6.根据权利要求5所述的立体显示装置，还包括：图像处理单元，所述图像处理单元将所述投影仪投影的两个或更多个图像相互交换并将得到的图像输入到所述投影仪，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：益村和敬，佐藤哲史，重村幸治，
申请(专利权)人：天马日本株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP