[go: up one dir, main page]

JP2023008400A - Stereoscopic display device - Google Patents

Stereoscopic display device Download PDF

Info

Publication number
JP2023008400A
JP2023008400A JP2021111942A JP2021111942A JP2023008400A JP 2023008400 A JP2023008400 A JP 2023008400A JP 2021111942 A JP2021111942 A JP 2021111942A JP 2021111942 A JP2021111942 A JP 2021111942A JP 2023008400 A JP2023008400 A JP 2023008400A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
array
flat panel
lens
aperture
lens array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021111942A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7445627B2 (en
Inventor
康博 高木
Yasuhiro Takagi
隆朗 工藤
Takaaki Kudo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
Imagica Group Inc
Original Assignee
Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
Imagica Group Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo University of Agriculture and Technology NUC, Imagica Group Inc filed Critical Tokyo University of Agriculture and Technology NUC
Priority to JP2021111942A priority Critical patent/JP7445627B2/en
Publication of JP2023008400A publication Critical patent/JP2023008400A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7445627B2 publication Critical patent/JP7445627B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

【課題】従来のレンズアレイ方式よりも視域角が広く、従来の開口アレイ方式よりも光の利用効率が高い立体表示装置を提供する。【解決手段】フラットパネルディスプレイ１にレンズアレイ２と開口アレイ３とを併用した立体表示装置に関し、レンズアレイ２の焦点面よりもフラットパネルディスプレイ１をレンズアレイ２側に寄せて配置し、フラットパネルディスプレイ１の要素画像を虚像結像により拡大して立体表示し得るように構成すると共に、開口アレイ３をレンズアレイ２に対しフラットパネルディスプレイ１と対峙する側でレンズアレイ２から離間した状態を成し且つその開口３ａがレンズアレイ２のレンズ２ａと対応した状態を成すように配置し、開口アレイ３の開口３ａの虚像３ａ’を通してフラットパネルディスプレイ１における画素１ａの虚像１ａ’が均等に並んで見えるように設定する。【選択図】図１A stereoscopic display device is provided that has a wider viewing angle than a conventional lens array system and a higher light utilization efficiency than a conventional aperture array system. A stereoscopic display device using both a lens array 2 and an aperture array 3 in a flat panel display 1, the flat panel display 1 is arranged closer to the lens array 2 side than the focal plane of the lens array 2, and the flat panel The elemental images of the display 1 are enlarged by virtual image formation and displayed three-dimensionally, and the aperture array 3 is separated from the lens array 2 on the side facing the flat panel display 1 with respect to the lens array 2. The apertures 3a are arranged so as to correspond to the lenses 2a of the lens array 2, and the virtual images 1a' of the pixels 1a of the flat panel display 1 are evenly arranged through the virtual images 3a' of the apertures 3a of the aperture array 3. set visible. [Selection drawing] Fig. 1

Description

本発明は、立体表示装置に関するものである。 The present invention relates to a stereoscopic display device.

ライトフィールドディスプレイや多眼式ディスプレイ等の光線再生型の立体ディスプレイでは、光を光線として制御して立体表示を行うようにしており、この種の立体ディスプレイの構成方法としては、フラットパネル型とマルチプロジェククション型がある。フラットパネル型は構造がシンプルで薄型な実現が可能である。フラットパネル型の構成方法としては、フラットパネルディスプレイにレンズアレイを組み合わせるレンズアレイ方式と、フラットパネルディスプレイに開口アレイを組み合わせる開口アレイ方式とが知られている。 Light field displays, multi-view displays, and other types of ray reproduction type 3D displays are designed to perform 3D display by controlling light as light rays. There is a projection type. The flat panel type has a simple structure and can be made thin. As a flat panel type configuration method, there are known a lens array method in which a flat panel display is combined with a lens array, and an aperture array method in which a flat panel display is combined with an aperture array.

レンズアレイ方式では、図４に示すように、フラットパネルディスプレイ１の複数の画素１ａをレンズアレイ２の一つのレンズ２ａに対応させるようにしており、また、開口アレイ方式でも、図５に示すように、フラットパネルディスプレイ１の複数の画素１ａを開口アレイ３の一つの開口３ａに対応させるようにしている。このように一つのレンズ２ａや開口３ａに対応する複数の画素１ａを以下では要素画像と称している。 In the lens array method, as shown in FIG. 4, a plurality of pixels 1a of the flat panel display 1 correspond to one lens 2a in the lens array 2. In the aperture array method, as shown in FIG. First, a plurality of pixels 1a of the flat panel display 1 are made to correspond to one aperture 3a of the aperture array 3. FIG. A plurality of pixels 1a corresponding to one lens 2a and one aperture 3a are hereinafter referred to as elemental images.

前記要素画像を構成する異なる画素１ａから出射された光線は、レンズ２ａや開口３ａにより異なる進行方向が与えられるが、このように多数のレンズ２ａや開口３ａから異なる方向に進む光線を発生することにより、三次元物体から発せられる多数の光線が再現されて立体表示できるようになっている。 Light rays emitted from different pixels 1a constituting the elemental image are given different traveling directions by the lenses 2a and the apertures 3a. Thus, a large number of light rays emitted from a three-dimensional object can be reproduced and displayed three-dimensionally.

尚、この種の立体表示装置に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。 Prior art document information related to this type of stereoscopic display device includes the following patent document 1 and the like.

特開２０１３－６８６８２号公報JP 2013-68682 A

しかしながら、レンズアレイ方式では、レンズ２ａの焦点面付近にフラットパネルディスプレイ１の画素１ａを配置するようにしており、視域を広げるためには、レンズ２ａの焦点距離を短くする必要があるが、焦点距離をレンズピッチ程度まで小さくすると、レンズ２ａ周辺部での収差が大きくなって光線方向を正確に制御できなくなる。 However, in the lens array method, the pixels 1a of the flat panel display 1 are arranged near the focal plane of the lens 2a. If the focal length is reduced to the extent of the lens pitch, the aberration at the peripheral portion of the lens 2a becomes large, making it impossible to accurately control the light beam direction.

即ち、レンズアレイ方式では、レンズピッチに比べて焦点距離を小さくすることが難しいので、立体像の視域を大きくすることができないという課題があった。尚、視域の大きさの表し方としては、その幅をディスプレイから見た角度で表す視域角がよく用いられるが、図６に示すように、レンズピッチをq、レンズ２ａの焦点距離をfで表すと、視域角は2tan-1(q/2f)で与えられることになる。焦点距離の短縮はレンズピッチqの1.5倍(f=1.5q)程度が限界であり、このときの視域角は36.9°となる。レンズアレイ方式では、光線方向の制御にレンズ２ａを用いるため、光の利用効率は高い。 That is, in the lens array system, since it is difficult to reduce the focal length compared to the lens pitch, there is a problem that the viewing area of the stereoscopic image cannot be increased. As a way of expressing the size of the viewing zone, the viewing zone angle, which expresses the width of the viewing zone by the angle viewed from the display, is often used. As shown in FIG. Denoting by f, the viewing angle is given by 2tan -1 (q/2f). The limit of shortening the focal length is about 1.5 times the lens pitch q (f=1.5q), and the viewing angle at this time is 36.9°. Since the lens array system uses the lens 2a to control the direction of light, the light utilization efficiency is high.

これに対し、開口アレイ方式では、画素１ａから発せられる光線の広がりが大きいと、開口アレイ３と画素１ａの間隔を小さくすることで視域角を容易に大きくすることができる。図７に示すように、開口ピッチをqで、開口アレイ３と画素１ａの間隔をgで表すと、視域角は2tan-1(q/2g)で与えられる。間隔gを開口ピッチqの半分にすれば、90°の視域角が得られる。 On the other hand, in the aperture array method, if the spread of light rays emitted from the pixels 1a is large, the viewing angle can be easily increased by reducing the distance between the aperture array 3 and the pixels 1a. As shown in FIG. 7, the viewing angle is given by 2tan -1 (q/2g), where q is the aperture pitch and g is the interval between the aperture array 3 and the pixel 1a. If the spacing g is half the aperture pitch q, a viewing angle of 90° is obtained.

ただし、光線の進行方向のクロストークを小さくするためには、開口３ａの大きさを画素１ａの大きさ程度にする必要がある。即ち、要素画像の画素数をEx×Eyとすると、水平垂直視差型では、開口３ａの大きさを(q/Ex)×(q/Ey)とする必要があり、光の利用効率は1/ExEyとなる。水平視差型では、開口３ａを縦長のスリットとするが、スリットの幅をq/Exとする必要があるので、光の利用効率は1/Exとなる。 However, in order to reduce the crosstalk in the traveling direction of light rays, it is necessary to make the size of the aperture 3a about the size of the pixel 1a. That is, if the number of pixels of the elemental image is E x ×E y , the horizontal/vertical parallax type requires the size of the aperture 3a to be (q/E x )×(q/E y ). Efficiency is 1/E x E y . In the horizontal parallax type, the aperture 3a is a vertically elongated slit, and the width of the slit must be q/E x , so the light utilization efficiency is 1/E x .

ライトフィールドディスプレイでは、光線方向は一方向に8程度（Ex≧8,Ey≧8）は必要であるので、要素画像を構成する画素数を一方向に8以上にする必要がある。そのため、光の利用効率は、水平垂直視差型では1.56%で、水平視差型では12.5%と小さくなる。 A light field display requires about eight light beam directions in one direction (E x ≧8, E y ≧8), so the number of pixels forming an elemental image must be eight or more in one direction. Therefore, the light utilization efficiency is 1.56% for the horizontal/vertical parallax type and 12.5% for the horizontal parallax type.

本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、従来のレンズアレイ方式よりも視域角が広く、従来の開口アレイ方式よりも光の利用効率が高い立体表示装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a stereoscopic display device that has a wider viewing angle than the conventional lens array system and a higher light utilization efficiency than the conventional aperture array system. do.

本発明は、フラットパネルディスプレイにレンズアレイと開口アレイとを併用した立体表示装置であって、前記レンズアレイの焦点面よりも前記フラットパネルディスプレイを前記レンズアレイ側に寄せて配置し、前記フラットパネルディスプレイの要素画像を虚像結像により拡大して立体表示し得るように構成すると共に、前記開口アレイを前記レンズアレイに対し前記フラットパネルディスプレイと対峙する側で前記レンズアレイから離間した状態とし且つその開口が前記レンズアレイのレンズと対応するように配置し、前記開口アレイの開口の虚像を通して前記フラットパネルディスプレイにおける画素の虚像が均等に並んで見えるように設定したことを特徴とするものである。 The present invention provides a stereoscopic display device using both a lens array and an aperture array in a flat panel display, wherein the flat panel display is arranged closer to the lens array than the focal plane of the lens array, and the flat panel The elemental images of the display can be magnified by virtual image formation and displayed three-dimensionally, and the aperture array is located on the side facing the flat panel display with respect to the lens array and separated from the lens array. The apertures are arranged so as to correspond to the lenses of the lens array, and the virtual images of the pixels in the flat panel display are set so that they can be viewed evenly through the virtual images of the apertures of the aperture array.

更に、本発明をより具体的に実施するにあたっては、開口アレイの開口の虚像の幅をフラットパネルディスプレイにおける一つの画素の虚像の幅と一致させ、レンズアレイの一つのレンズを通して一つの画素の虚像が見えるように設定すると共に、前記レンズアレイの隣り合うレンズを通して前記フラットパネルディスプレイにおける画素の虚像が前記開口アレイの虚像により遮られる黒い部分を挟みつつ断続的に並んで見えるように設定することが可能である。 Further, in carrying out the present invention more specifically, the width of the virtual image of the aperture of the aperture array is made to match the width of the virtual image of one pixel in the flat panel display, and the virtual image of one pixel is captured through one lens of the lens array. can be seen, and the virtual images of the pixels in the flat panel display can be seen intermittently side by side through the adjacent lenses of the lens array while sandwiching the black portion blocked by the virtual image of the aperture array. It is possible.

また、開口アレイの開口の虚像の幅をレンズアレイのレンズピッチと一致させ、前記レンズアレイの一つのレンズを通して複数の画素の虚像が見えるように設定すると共に、前記レンズアレイの隣り合うレンズを通してフラットパネルディスプレイの画素の虚像が連続的に並んで見えるように設定することも可能である。 In addition, the width of the virtual image of the aperture of the aperture array is matched with the lens pitch of the lens array, and the virtual image of a plurality of pixels is set to be visible through one lens of the lens array, and is flat through the adjacent lenses of the lens array. It is also possible to set so that the virtual images of the pixels of the panel display are arranged continuously.

また、色画素を有するフラットパネルディスプレイを採用し、該フラットパネルディスプレイに要素画像をカラー表示し得るように構成することも可能である。 It is also possible to use a flat panel display having color pixels and to display element images in color on the flat panel display.

上記した本発明の立体表示装置によれば、従来のレンズアレイ方式よりも視域角が広く、従来の開口アレイ方式よりも光の利用効率が高い立体表示装置を実現することができ、特に開口アレイをレンズアレイから離間した状態でしか配置できない場合であっても、空間周波数に大きな偏りを生じさせることなく良好な画質を保持することができるという優れた効果を奏し得る。 According to the stereoscopic display device of the present invention described above, it is possible to realize a stereoscopic display device that has a wider viewing angle than the conventional lens array system and higher light utilization efficiency than the conventional aperture array system. Even if the array can only be arranged in a state separated from the lens array, it is possible to obtain the excellent effect of being able to maintain good image quality without causing a large deviation in spatial frequency.

本発明の第一実施例を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a first embodiment of the present invention; FIG. 本発明の第二実施例を示す模式図である。It is a schematic diagram showing the second embodiment of the present invention. 本発明のカラー化に用いる一手法について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining one method used for colorization of this invention. 従来のレンズアレイ方式について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the conventional lens array system. 従来の開口アレイ方式について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the conventional aperture array system. 従来のレンズアレイ方式の視域角について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the viewing zone angle of the conventional lens array system. 従来の開口アレイ方式の視域角について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the viewing zone angle of the conventional aperture array system. 本発明の特許出願人らによる先行出願について説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the prior application filed by the patent applicants of the present invention.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は本発明の第一実施例を示すもので、図４～図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。 FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention, and parts having the same reference numerals as in FIGS. 4 to 7 represent the same parts.

先ず、以下に本発明の第一実施例を説明するのに先立ち、本発明の特許出願人らが既に特願２０２０－６８７５６号として先行出願している立体表示装置につき図８を用いて説明しておくと、この先行出願における立体表示装置では、フラットパネルディスプレイ１にレンズアレイ２と開口アレイ３の両方を組み合わせた虚像結像モードを用いることで、レンズアレイ方式に比べて大きな視域角と、開口アレイ方式に比べて高い光の利用効率を実現するようにしており、図１に示すように、レンズアレイ２の焦点面よりもフラットパネルディスプレイ１をレンズアレイ２側に寄せて配置し、開口アレイ３をフラットパネルディスプレイ１と対峙する側に近接させた状態でレンズアレイ２と開口３ａを対応させて配置するようにしている。 First, prior to describing the first embodiment of the present invention, the three-dimensional display device, which has already been filed as Japanese Patent Application No. 2020-68756 by the patent applicants of the present invention, will be described with reference to FIG. In the stereoscopic display device of this prior application, by using a virtual image forming mode in which both the lens array 2 and the aperture array 3 are combined in the flat panel display 1, a larger viewing angle and As shown in FIG. 1, the flat panel display 1 is arranged closer to the lens array 2 than the focal plane of the lens array 2, The lens array 2 and the apertures 3a are arranged so as to correspond to each other while the aperture array 3 is brought close to the side facing the flat panel display 1. - 特許庁

このようにレンズアレイ２の焦点面よりレンズアレイ２側に寄せてフラットパネルディスプレイ１を配置すると、該フラットパネルディスプレイ１の画素１ａが虚像結像により拡大される。即ち、要素画像が拡大されるため、従来のレンズアレイ方式に比べて視域角が広がる。 When the flat panel display 1 is arranged closer to the lens array 2 than the focal plane of the lens array 2, the pixels 1a of the flat panel display 1 are enlarged by forming a virtual image. That is, since the elemental image is enlarged, the viewing angle is widened as compared with the conventional lens array system.

より具体的には、レンズアレイ２と画素１ａの距離をsp、レンズアレイ２と画素１ａの虚像１ａ’の距離をsp'で表すと、1/sp-1/sp'=1/fの関係が成り立ち、要素画像が拡大されるため、従来のレンズアレイ方式に比べて視域角が広がることになり、その視域角は2tan-1(q/2sp)で与えられる。 More specifically, if the distance between the lens array 2 and the pixel 1a is s p and the distance between the lens array 2 and the virtual image 1a' of the pixel 1a is s p ', then 1/s p -1/s p '=1 Since the relationship of /f is established and the elemental images are enlarged, the viewing zone angle is widened compared to the conventional lens array system, and the viewing zone angle is given by 2tan -1 (q/2s p ).

この方法では、視域角を拡大するためにレンズ２ａの焦点距離を短くする必要はないが、レンズ２ａへの光線の入射角が大きくなって、レンズ２ａ周辺部で収差の影響が大きくなるので、収差が大きくなるレンズ２ａ周辺部を開口アレイ３で遮光するようにしている。 In this method, it is not necessary to shorten the focal length of the lens 2a in order to expand the viewing angle, but the angle of incidence of the light rays on the lens 2a becomes large, and the effect of aberration on the periphery of the lens 2a becomes large. , the aperture array 3 shields the peripheral portion of the lens 2a where the aberration becomes large.

また、視域角を大きくするためには、レンズ２ａと画素１ａの間隔をある程度小さくする必要があるが、この場合は画素１ａの虚像１ａ’の倍率が小さくなるため、レンズ２ａを通して複数の画素１ａの虚像１ａ’が見えるようになり、画素１ａの虚像１ａ’倍率はMp=sp'/spで与えられることになる。 In order to increase the viewing angle, it is necessary to reduce the distance between the lens 2a and the pixel 1a to some extent. The virtual image 1a' of the pixel 1a becomes visible, and the magnification of the virtual image 1a' of the pixel 1a is given by M p =s p '/s p .

そこで、光線間のクロストークを小さくしてボケの少ない立体表示を可能にするため、開口アレイ３の開口３ａの大きさを画素１ａの虚像１ａ’の大きさに一致させ、一つのレンズ２ａを通して一つの画素１ａが見えるようにしている。即ち、画素１ａの幅をp、開口３ａの幅をaとした場合に、a=Mppとなるようにする。この場合、開口３ａの大きさは、従来の開口アレイ方式に比べて大きくなるため、従来の開口アレイ方式に比べて光の利用効率が向上することになる。 Therefore, in order to reduce crosstalk between light rays and enable stereoscopic display with little blurring, the size of the apertures 3a of the aperture array 3 is made to match the size of the virtual image 1a' of the pixels 1a, and the light is transmitted through one lens 2a. One pixel 1a is made visible. That is, where p is the width of the pixel 1a and a is the width of the opening 3a, a=M p p. In this case, the size of the aperture 3a is larger than that of the conventional aperture array system, so that the light utilization efficiency is improved as compared with the conventional aperture array system.

このようにフラットパネルディスプレイ１にレンズアレイ２と開口アレイ３とを併用すれば、ボケの少ない立体表示としながら、従来のレンズアレイ方式よりも視域角が広く、従来の開口アレイ方式よりも光の利用効率が高い立体表示装置とすることができる。 Using the lens array 2 and the aperture array 3 in combination with the flat panel display 1 in this way provides a three-dimensional display with less blurring, a wider viewing angle than the conventional lens array system, and a higher light intensity than the conventional aperture array system. A stereoscopic display device with high utilization efficiency can be obtained.

ただし、この図８に示す如く、レンズアレイ２に対し開口アレイ３を近接させた状態で配置できれば理想的であるが、現実的には製作上の制約等から開口アレイ３をレンズアレイ２から離間した状態でしか配置できない場合があり、そのような場合には、開口アレイ３がレンズアレイ２から離間していることにより、フラットパネルディスプレイ１の画素１ａだけでなく開口アレイ３の開口３ａも虚像結像することになる。 However, as shown in FIG. 8, it would be ideal if the aperture array 3 could be arranged close to the lens array 2. However, in reality, the aperture array 3 is separated from the lens array 2 due to manufacturing restrictions and the like. In such a case, since the aperture array 3 is spaced from the lens array 2, not only the pixels 1a of the flat panel display 1 but also the apertures 3a of the aperture array 3 are virtual images. will be imaged.

そこで、開口アレイ３をレンズアレイ２から離間した状態でしか配置できない場合を想定し、このような配置条件でも一つのレンズ２ａを通して一つの画素１ａが見えるようにするため、前記開口アレイ３の開口３ａの虚像３ａ’を通して前記フラットパネルディスプレイ１における一つの画素１ａの虚像１ａ’が均等に並んで見えるように設定した図１の立体表示装置を新たに提案するに到った。 Therefore, assuming a case where the aperture array 3 can only be arranged in a state separated from the lens array 2, in order to make one pixel 1a visible through one lens 2a even under such an arrangement condition, the aperture of the aperture array 3 We have newly proposed the stereoscopic display device of FIG. 1, which is set so that the virtual images 1a' of one pixel 1a in the flat panel display 1 are evenly seen through the virtual image 3a' of 3a.

即ち、図１に示す如き第一実施例にあっては、開口アレイ３がレンズアレイ２から離間した状態でフラットパネルディスプレイ１と対峙する側に配置されているが、このようになっている場合、前記開口アレイ３の開口３ａも虚像結像されるので、レンズアレイ２と開口３ａの距離をsa、レンズアレイ２と開口３ａの虚像３ａ'との距離をsa'で表すと結像式1/sa-1/sa'=1/fが成り立ち、結像倍率はMa=sa'/saで与えられることになる。 That is, in the first embodiment as shown in FIG. 1, the aperture array 3 is arranged on the side facing the flat panel display 1 while being separated from the lens array 2. Since the aperture 3a of the aperture array 3 is also formed as a virtual image, the distance between the lens array 2 and the aperture 3a is s a , and the distance between the lens array 2 and the virtual image 3a′ of the aperture 3a is s a '. The formula 1/s a -1/s a '=1/f holds, and the imaging magnification is given by Ma=s a '/s a .

依って、開口アレイ３の開口３ａの幅をaとすると、該開口３ａの虚像３ａ'の幅はMaaで与えられるので、前記開口アレイ３の開口３ａの虚像３ａ'を通して前記フラットパネルディスプレイ１における一つの画素１ａの虚像１ａ’が見えるようにするためには、Maa=Mppとすればよいことになる。 Therefore, if the width of the apertures 3a of the aperture array 3 is a , the width of the virtual image 3a' of the apertures 3a is given by Maa. In order to make the virtual image 1a' of one pixel 1a in 1 visible, M a a=M p p .

この場合、前記開口アレイ３の虚像により遮られる部分が黒い部分として画素１ａの虚像１ａ’間に介在することになるが、画素１ａの虚像１ａ’のピッチ自体は等間隔となり、画素１ａの虚像１ａ’は黒い部分を挟みつつ断続的に並んで一定周期の均等な配列を形成するので、空間周波数に大きな偏りが生じることなく良好な画質を保持することが可能である。 In this case, the portion blocked by the virtual image of the aperture array 3 is interposed as a black portion between the virtual images 1a' of the pixels 1a, but the pitch of the virtual images 1a' of the pixels 1a is equal, and the virtual images of the pixels 1a Since 1a' is intermittently arranged with a black portion interposed therebetween to form an even array with a constant period, it is possible to maintain good image quality without causing a large deviation in spatial frequency.

更に、図２は本発明の第二実施例を示すもので、この第二実施例においては、前記開口アレイ３の開口３ａの虚像３ａ'を通して前記フラットパネルディスプレイ１における複数の画素１ａの虚像１ａ’が見えるようになっているが、前記開口アレイ３の開口３ａの虚像３ａ'の幅をレンズアレイ２のレンズピッチqと一致させ、前記レンズアレイ２の隣り合うレンズ２ａを通してフラットパネルディスプレイ１の画素１ａの虚像１ａ’が連続的に並んで見えるように設定している。 Further, FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which a virtual image 1a of a plurality of pixels 1a in the flat panel display 1 is passed through a virtual image 3a' of the apertures 3a of the aperture array 3. ' is visible, the width of the virtual image 3a' of the aperture 3a of the aperture array 3 is matched with the lens pitch q of the lens array 2, and the image of the flat panel display 1 is projected through the adjacent lenses 2a of the lens array 2. It is set so that the virtual images 1a' of the pixels 1a are arranged continuously.

即ち、図２に示す如き第二実施例にあっても、図１の第一実施例と同様に、開口アレイ３がレンズアレイ２から離間した状態でフラットパネルディスプレイ１と対峙する側に配置されていて、前記開口アレイ３の開口３ａが虚像結像されるようになっているので、レンズアレイ２と開口３ａの距離をsa、レンズアレイ２と開口３ａの虚像３ａ'との距離をsa'で表すと結像式1/sa-1/sa'=1/fが成り立ち、結像倍率はMa=sa'/saで与えられる。 That is, even in the second embodiment as shown in FIG. 2, the aperture array 3 is arranged on the side facing the flat panel display 1 while being separated from the lens array 2, as in the first embodiment shown in FIG. Since the aperture 3a of the aperture array 3 is formed as a virtual image, the distance between the lens array 2 and the aperture 3a is s a , and the distance between the lens array 2 and the virtual image 3a′ of the aperture 3a is s When represented by a ′, the imaging formula 1/s a −1/s a ′=1/f holds, and the imaging magnification is given by Ma=s a ′/s a .

依って、開口アレイ３の開口３ａの幅をaとすると、該開口３ａの虚像３ａ'の幅はMaaで与えられるので、前記開口アレイ３の開口３ａの虚像３ａ'を通してm個の画素１ａの虚像１ａ’が見えるようにするためには、Maa=mMppとすればよい。また、開口３ａの虚像３ａ’の幅がレンズピッチqと一致するようにするためには、Maa=qとすればよい。尚、図２には、m=2の場合を示している。 Therefore, if the width of the aperture 3a of the aperture array 3 is a, the width of the virtual image 3a' of the aperture 3a is given by M a a. In order to make the virtual image 1a' of 1a visible, M a a=mM p p. Also, in order to match the width of the virtual image 3a' of the aperture 3a with the lens pitch q, it is sufficient to set M a a=q. Note that FIG. 2 shows the case of m=2.

この場合、レンズアレイ２の隣り合うレンズ２ａを通してフラットパネルディスプレイ１の画素１ａの虚像１ａ’が連続的に並んで見えるようになっているので、前記開口アレイ３の虚像により遮られる部分が黒い部分として画素１ａの虚像１ａ’間に介在することがなくなり、前述した図１の第一実施例の場合と同じく、空間周波数に大きな偏りを生じさせることなく良好な画質を保持することができることに加え、一つのレンズ２ａを通して見える画素数を増やすことができて、立体像の解像度を大幅に向上させることができる。 In this case, since the virtual images 1a' of the pixels 1a of the flat panel display 1 are continuously viewed through the adjacent lenses 2a of the lens array 2, the portions blocked by the virtual images of the aperture array 3 are black portions. As a result, there is no intervening between the virtual images 1a' of the pixels 1a, and as in the case of the first embodiment of FIG. , the number of pixels that can be seen through one lens 2a can be increased, and the resolution of the stereoscopic image can be greatly improved.

次に、カラー表示を行う場合について補足説明を加えておくと、図３に示す如く、このようにする場合には、ＲＧＢ［赤(Red)、緑(Green)、青(BLue)の三原色カラーモデル］の色画素１ｂを配置したフラットパネルディスプレイ１を採用し、該フラットパネルディスプレイ１が要素画像をカラー表示し得るように構成すればよく、従来のライトフィールドディスプレイや多眼式立体表示で用いられているカラー化の手法をそのまま利用することができる。 Next, as a supplementary explanation for the case of color display, as shown in FIG. A flat panel display 1 in which the color pixels 1b of the model] are arranged is adopted, and the flat panel display 1 can be configured to display element images in color. The existing colorization method can be used as it is.

より具体的には、ＲＧＢの色画素１ｂが水平方向あるいは垂直方向に繰り返すＲＧＢストライプ配置のフラットパネルディスプレイ１を用いる場合、レンズピッチqを適切に設定することで、隣り合うレンズ２ａから見える色画素１ｂの虚像１ｂ’の色がＲＧＢと変わるようにすればよい。 More specifically, when using a flat panel display 1 having an RGB stripe arrangement in which RGB color pixels 1b are repeated in the horizontal direction or the vertical direction, by appropriately setting the lens pitch q, the color pixels visible from the adjacent lenses 2a The color of the virtual image 1b' of 1b should be different from RGB.

ここで、図３に示している例は、図２の第二実施例の如く、一つのレンズ２ａを通して見える画素数が複数の場合について説明しているが、図１の第一実施例の如く、一つのレンズ２ａを通して見える画素数が一つの場合でも、隣り合うレンズ２ａから見える色画素１ｂの虚像１ｂ’の色がＲＧＢと変わるようにするところは同じである。 Here, the example shown in FIG. 3 describes the case where the number of pixels seen through one lens 2a is plural like the second embodiment in FIG. Even if the number of pixels seen through one lens 2a is one, the virtual image 1b' of the color pixels 1b seen from the adjacent lens 2a is the same in that the colors are different from RGB.

また、本提案を水平視差型で実現する場合には、一次元のレンズアレイ２であるレンチキュラレンズと、一次元の開口アレイ３であるパララックスバリアを用い、水平方向にのみ画素１ａの虚像結像と開口３ａの虚像結像を行わせるようにすればよい。 In addition, in the case of realizing this proposal in the horizontal parallax type, a lenticular lens as a one-dimensional lens array 2 and a parallax barrier as a one-dimensional aperture array 3 are used to form a virtual image of pixels 1a only in the horizontal direction. A virtual image formation of the image and the aperture 3a may be performed.

例えば、水平視差型では、レンチキュラレンズを傾けて用いることで、立体表示の水平解像度と垂直解像度のバランスを向上されることがよく行われているが、本発明においても、レンチキュラレンズとパララックスバリアを傾け、色画素１ｂの虚像結像と開口３ａの虚像結像も対応して水平方向から傾けた方向に行わせることで、立体表示の水平解像度と垂直解像度のバランスを向上させることができる。 For example, in the horizontal parallax type, the balance between the horizontal resolution and the vertical resolution of stereoscopic display is often improved by tilting the lenticular lens. is tilted, and the virtual image formation of the color pixels 1b and the virtual image formation of the aperture 3a are also performed in a correspondingly tilted direction from the horizontal direction, thereby improving the balance between the horizontal resolution and the vertical resolution of stereoscopic display.

尚、本発明の立体表示装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the stereoscopic display device of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and of course various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

１ フラットパネルディスプレイ
１ａ 画素
１ａ’ 画素の虚像
１ｂ 色画素
１ｂ’ 色画素の虚像
２ レンズアレイ
２ａ レンズ
３ 開口アレイ
３ａ 開口
３ａ' 開口の虚像
p 画素の幅
q レンズピッチ（開口ピッチ）
f レンズの焦点距離
g 開口アレイと画素の間隔
sp レンズアレイと画素の距離
sp' レンズアレイと画素の虚像の距離
sa レンズアレイと開口の距離
sa' レンズアレイと開口の虚像の距離
a 開口アレイの開口の幅
Mp 画素の虚像倍率 1 flat panel display 1a pixel 1a' pixel virtual image 1b color pixel 1b' color pixel virtual image 2 lens array 2a lens 3 aperture array 3a aperture 3a' aperture virtual image
p pixel width
q Lens pitch (aperture pitch)
f lens focal length
g Aperture array and pixel spacing
s p lens array and pixel distance
s p ' Distance between lens array and pixel virtual image
s a lens array to aperture distance
s a ' Distance between the lens array and the virtual image of the aperture
a Width of the apertures in the aperture array
Virtual image magnification of M p pixels

Claims (4)

フラットパネルディスプレイにレンズアレイと開口アレイとを併用した立体表示装置であって、前記レンズアレイの焦点面よりも前記フラットパネルディスプレイを前記レンズアレイ側に寄せて配置し、前記フラットパネルディスプレイの要素画像を虚像結像により拡大して立体表示し得るように構成すると共に、前記開口アレイを前記レンズアレイに対し前記フラットパネルディスプレイと対峙する側で前記レンズアレイから離間した状態とし且つその開口が前記レンズアレイのレンズと対応するように配置し、前記開口アレイの開口の虚像を通して前記フラットパネルディスプレイにおける画素の虚像が均等に並んで見えるように設定したことを特徴とする立体表示装置。 A stereoscopic display device using both a lens array and an aperture array in a flat panel display, wherein the flat panel display is arranged closer to the lens array than the focal plane of the lens array, and element images of the flat panel display are displayed. can be magnified by forming a virtual image for three-dimensional display, and the aperture array is located on the side facing the flat panel display with respect to the lens array and is spaced from the lens array, and the aperture is located on the lens A stereoscopic display device, wherein the virtual images of the pixels in the flat panel display are arranged so as to correspond to the lenses of the array, and are set so that the virtual images of the pixels in the flat panel display can be viewed through the virtual images of the apertures of the aperture array. 開口アレイの開口の虚像の幅をフラットパネルディスプレイにおける一つの画素の虚像の幅と一致させ、レンズアレイの一つのレンズを通して一つの画素の虚像が見えるように設定すると共に、前記レンズアレイの隣り合うレンズを通して前記フラットパネルディスプレイにおける画素の虚像が前記開口アレイの虚像により遮られる黒い部分を挟みつつ断続的に並んで見えるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。 The width of the virtual image of the apertures of the aperture array is set to match the width of the virtual image of one pixel in the flat panel display, and the virtual image of one pixel is set to be visible through one lens of the lens array, and the lens array is arranged adjacent to each other. 2. The stereoscopic display device according to claim 1, wherein the virtual images of the pixels in the flat panel display are set so that they can be seen intermittently lined up through a lens while sandwiching a black portion blocked by the virtual image of the aperture array. 開口アレイの開口の虚像の幅をレンズアレイのレンズピッチと一致させ、前記レンズアレイの一つのレンズを通して複数の画素の虚像が見えるように設定すると共に、前記レンズアレイの隣り合うレンズを通してフラットパネルディスプレイの画素の虚像が連続的に並んで見えるように設定したことを特徴とする請求項１に記載の立体表示装置。 The width of the virtual image of the aperture of the aperture array is matched with the lens pitch of the lens array, and the virtual image of a plurality of pixels is set to be visible through one lens of the lens array, and through the adjacent lenses of the lens array, the flat panel display. 2. A three-dimensional display device according to claim 1, wherein the virtual images of the pixels are set so as to be viewed in a row. 色画素を有するフラットパネルディスプレイを採用し、該フラットパネルディスプレイに要素画像をカラー表示し得るように構成したことを特徴とする請求項１、２又は３に記載の立体表示装置。 4. A three-dimensional display device according to claim 1, wherein a flat panel display having color pixels is employed and element images can be displayed in color on the flat panel display.
JP2021111942A 2021-07-06 2021-07-06 3D display device Active JP7445627B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021111942A JP7445627B2 (en) 2021-07-06 2021-07-06 3D display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021111942A JP7445627B2 (en) 2021-07-06 2021-07-06 3D display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023008400A true JP2023008400A (en) 2023-01-19
JP7445627B2 JP7445627B2 (en) 2024-03-07

Family

ID=85112413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021111942A Active JP7445627B2 (en) 2021-07-06 2021-07-06 3D display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7445627B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05100206A (en) * 1991-10-09 1993-04-23 Ricoh Co Ltd Display device
JPH07287193A (en) * 1994-04-19 1995-10-31 Sanyo Electric Co Ltd Virtual image three-dimensional display device
JP2003177355A (en) * 2001-08-30 2003-06-27 Byoungho Lee 3D image display device
US20070097277A1 (en) * 2005-11-03 2007-05-03 Qi Hong Head mounted display with eye accommodation
JP2008015063A (en) * 2006-07-04 2008-01-24 Nikon Corp Stereoscopic optical system
JP2009139947A (en) * 2007-12-04 2009-06-25 Lg Display Co Ltd 3D image display apparatus and driving method thereof
WO2011058967A1 (en) * 2009-11-12 2011-05-19 ネプラス株式会社 Parallax barrier filter

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05100206A (en) * 1991-10-09 1993-04-23 Ricoh Co Ltd Display device
JPH07287193A (en) * 1994-04-19 1995-10-31 Sanyo Electric Co Ltd Virtual image three-dimensional display device
JP2003177355A (en) * 2001-08-30 2003-06-27 Byoungho Lee 3D image display device
US20070097277A1 (en) * 2005-11-03 2007-05-03 Qi Hong Head mounted display with eye accommodation
JP2008015063A (en) * 2006-07-04 2008-01-24 Nikon Corp Stereoscopic optical system
JP2009139947A (en) * 2007-12-04 2009-06-25 Lg Display Co Ltd 3D image display apparatus and driving method thereof
WO2011058967A1 (en) * 2009-11-12 2011-05-19 ネプラス株式会社 Parallax barrier filter

Also Published As

Publication number Publication date
JP7445627B2 (en) 2024-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7643552B2 (en) Method for displaying three-dimensional image, method for capturing three-dimensional image, and three-dimensional display apparatus
JP3966830B2 (en) 3D display device
JP4002875B2 (en) Stereoscopic image display device
US8125513B2 (en) Stereoscopic display device and display method
US7787008B2 (en) Three-dimensional image display device
JP5772688B2 (en) Autostereoscopic display device
JP2008228199A (en) Stereoscopic image display device, stereoscopic image display method, and structure of stereoscopic image data
JP6598362B2 (en) Stereoscopic image display device
JP2009080144A (en) 3D image display apparatus and 3D image display method
JP2003161912A (en) Three-dimensional image display device and color reproduction method in three-dimensional image display
JP4714115B2 (en) 3D image display apparatus and 3D image display method
US8040370B2 (en) Stereoscopic image display apparatus having stereoscopic pixel with approximately square shape and stereoscopic image display method
JP2004246153A (en) 3D image display device
JP3892808B2 (en) Three-dimensional image display device, method for allocating parallax images to the display device, and method for displaying a three-dimensional image on the display device
JP2002287090A (en) Three-dimensional image display device, point light emitting member and point light transmitting member
KR100742728B1 (en) Three dimensional image display device
JP7227448B2 (en) Display device and display method
KR101691297B1 (en) Death-priority integral imaging display system to remove colorbreak
WO2013132600A1 (en) Image display device and optical device
KR20120082364A (en) 3d image display device
JP6924586B2 (en) Stereoscopic image display device
JP7445627B2 (en) 3D display device
US20080074490A1 (en) Stereoscopic image display apparatus
JP7394691B2 (en) 3D display device
JP2013213963A (en) Naked eye three-dimensional view display and two-dimensional picture display device used for naked eye three-dimensional view display

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230829

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231013

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240117

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240213

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240226

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7445627

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150