JPH09197343A - 3D image display device - Google Patents
3D image display deviceInfo
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- JPH09197343A JPH09197343A JP8009301A JP930196A JPH09197343A JP H09197343 A JPH09197343 A JP H09197343A JP 8009301 A JP8009301 A JP 8009301A JP 930196 A JP930196 A JP 930196A JP H09197343 A JPH09197343 A JP H09197343A
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- Japan
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- image display
- optical means
- optical
- display device
- lcd
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- Liquid Crystal (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、レンチキュラーレ
ンズ等を用いたメガネなしの立体画像表示方法及び装置
に関し、特に、2次元画像表示と3次元画像表示との切
り換えが可能な立体画像表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for stereoscopic image display without glasses using a lenticular lens or the like, and more particularly to a stereoscopic image display apparatus capable of switching between two-dimensional image display and three-dimensional image display. .
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、立体画像表示を行う方式とし
て、レンチキュラーレンズシートを用いた立体画像表示
方式(以下「レンチキュラー方式」と称す)が広く知ら
れている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of displaying a stereoscopic image, a stereoscopic image display method using a lenticular lens sheet (hereinafter referred to as "lenticular method") has been widely known.
【0003】レンチキュラー方式については、1970
年頃から盛んに研究され、その結果は、例えばOplu
sE誌1993年11月号100〜104ページに開示
されている。For the lenticular system, 1970
Since then, it has been actively researched, and the results are, for example, Oplu.
sE magazine, November 1993, pages 100-104.
【0004】図5は、従来のレンチキュラー方式の立体
画像表示装置による立体画像表示例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a stereoscopic image display example by a conventional lenticular stereoscopic image display device.
【0005】本従来例は図5に示すように、画像情報を
表示するLCD510と、片面が平面で他の面が凸状の
シリンドリカルレンズが左右方向に周期的に並んだ構造
を有し、平面側がLCD510に密着することによりL
CD510において表示された画像情報を立体的に再現
するレンチキュラーシート502とから主に構成されて
おり、LCD510は、画像情報を液晶により表示する
液晶層511と、液晶層511を挟んで設けられる2枚
の基板ガラス512と、液晶層511に対して光を発し
て液晶層511内の画像情報を出力するバックライト光
源514と、2枚の基板ガラス512のそれぞれの液晶
層511と接していない側に設けられ、バックライト光
源514及び液晶層511を通過した光を偏光する偏光
板513とから構成されている。As shown in FIG. 5, this conventional example has a structure in which an LCD 510 for displaying image information and a cylindrical lens having a flat surface on one side and a convex shape on the other surface are periodically arranged in the left-right direction. When the side is in close contact with the LCD 510, L
The CD 510 is mainly composed of a lenticular sheet 502 that three-dimensionally reproduces the image information displayed on the CD 510. The LCD 510 includes a liquid crystal layer 511 that displays image information by liquid crystal and two liquid crystal layers 511 sandwiching the liquid crystal layer 511. Substrate glass 512, a backlight light source 514 that emits light to the liquid crystal layer 511 to output image information in the liquid crystal layer 511, and two substrate glasses 512 on the side not in contact with each liquid crystal layer 511. It is provided with a backlight light source 514 and a polarizing plate 513 that polarizes light that has passed through the liquid crystal layer 511.
【0006】以下に、上記のように構成された立体画像
表示装置における立体画像表示動作について説明する。The stereoscopic image display operation in the stereoscopic image display device configured as described above will be described below.
【0007】まず、左右の異なった視点から撮影された
2枚の視差画像A,Bがストライプ状に分割、抽出さ
れ、これが交互に配列されて合成ストライプ画像が形成
される。First, two parallax images A and B taken from different left and right viewpoints are divided into stripes and extracted, which are alternately arranged to form a composite stripe image.
【0008】次に、合成ストライプ画像がLCD510
に表示される。Next, the composite stripe image is displayed on the LCD 510.
Will be displayed.
【0009】次に、LCD510において表示されたス
トライプ画像を構成する画素A群及び画素B群からの光
束がバックライト光源514から発せられる光によって
レンチキュラーシート502に入射される。Next, the luminous fluxes from the pixel A group and the pixel B group which form the stripe image displayed on the LCD 510 are incident on the lenticular sheet 502 by the light emitted from the backlight light source 514.
【0010】その後、レンチキュラーシート502にお
いて、凸面の屈折作用により、画素A群及び画素B群か
らの光束がそれぞれ対応する観察者の左右の目LE,R
Eに入射する。After that, in the lenticular sheet 502, due to the refraction of the convex surface, the light fluxes from the pixel A group and the pixel B group respectively correspond to the left and right eyes LE and R of the observer.
It is incident on E.
【0011】上述した一連の動作によって、観察者は元
の視差画像をそれぞれの眼で観察することになり、立体
視が実現される。By the series of operations described above, the observer observes the original parallax image with each eye, and the stereoscopic vision is realized.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の立体画像表示装置は、隣り合う画素のペ
アの一方を右目に、他方を左目に導いて3次元画像の表
示を行うために、2次元画像を表示する場合、隣り合う
画素のペアの表示内容を同一なものとしなければならな
いため、2次元画像の表示の際の解像度がLCD自身の
持つ解像度に対して低下してしまうという問題点があ
る。However, in the conventional stereoscopic image display device as described above, one of a pair of adjacent pixels is guided to the right eye and the other to the left eye to display a three-dimensional image. When displaying a two-dimensional image, the display contents of pairs of adjacent pixels must be the same, so the resolution at the time of displaying the two-dimensional image is lower than the resolution of the LCD itself. There is a point.
【0013】例えば、図5に示した立体画像表示装置に
おいては、合成ストライプ画像のうち画素B1とA2、
B3とA4等の表示内容を同一なものとしなければなら
ないため、左右方向の解像度がLCD自身の持つ解像度
に対して1/2に低下してしまう。For example, in the stereoscopic image display device shown in FIG. 5, pixels B1 and A2 in the composite stripe image,
Since the display contents of B3 and A4 must be the same, the resolution in the left-right direction is reduced to 1/2 of the resolution of the LCD itself.
【0014】本発明は、上述したような従来の技術が有
する問題点に鑑みてなされたものであって、2次元画像
を表示する場合においても、LCD自身のもつ解像度に
対して解像度の低下の少ない立体画像表示装置を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of the problems of the above-described conventional technique. Even when a two-dimensional image is displayed, the resolution is lowered with respect to the resolution of the LCD itself. An object is to provide a stereoscopic image display device with a small number.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、画像情報を表示する画像表示手段と、該画
像表示手段において表示された画像を屈折させることに
より3次元に表示する第1の光学手段とを有し、2次元
画像表示と3次元画像表示との切り換えが可能な立体画
像表示装置において、前記画像表示手段と前記第1の光
学手段との間に設けられ、前記画像表示手段において表
示された画像情報を転送する第2の光学手段と、前記第
2の光学手段によって転送された画像表示面と前記第1
の光学手段との距離を変化させる制御手段とを具備する
ことを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention provides an image display means for displaying image information and a three-dimensional display by refracting an image displayed on the image display means. In the stereoscopic image display device having one optical unit and capable of switching between two-dimensional image display and three-dimensional image display, the three-dimensional image display device is provided between the image display unit and the first optical unit, Second optical means for transferring the image information displayed on the display means, an image display surface transferred by the second optical means, and the first optical means.
And a control means for changing the distance from the optical means.
【0016】また、前記制御手段は、前記第1の光学手
段を移動させることによって前記第2の光学手段によっ
て転送された画像表示面と前記第1の光学手段との距離
を変化させることを特徴とする。Further, the control means changes the distance between the image display surface transferred by the second optical means and the first optical means by moving the first optical means. And
【0017】また、前記制御手段は、3次元画像表示を
行う場合に、前記第2の光学手段によって転送された画
像表示面と前記第1の光学手段の主平面との距離を前記
第1の光学手段の焦点距離に略等しくすることを特徴と
する。Further, when performing a three-dimensional image display, the control means sets the distance between the image display surface transferred by the second optical means and the main plane of the first optical means to the first plane. It is characterized in that it is made substantially equal to the focal length of the optical means.
【0018】また、前記制御手段は、2次元画像表示を
行う場合に、前記第2の光学手段によって転送された画
像表示面と前記第1の光学手段の主平面とを略一致させ
ることを特徴とする。Further, when the two-dimensional image display is performed, the control means makes the image display surface transferred by the second optical means substantially coincide with the main plane of the first optical means. And
【0019】また、前記第2の光学手段は、周期構造を
有する光学素子であることを特徴とする。Further, the second optical means is an optical element having a periodic structure.
【0020】(作用)上記のように構成された本発明に
おいては、制御手段により、3次元画像表示を行う場合
は、第2の光学手段によって転送された画像表示面と第
1の光学手段の主平面との距離が第1の光学手段の焦点
距離に略等しくなるように第1の光学手段が移動し、2
次元画像表示を行う場合は、第2の光学手段によって転
送された画像表示面と第1の光学手段の主平面とが略一
致するように第1の光学手段が移動する。(Operation) In the present invention configured as described above, when the control means performs the three-dimensional image display, the image display surface transferred by the second optical means and the first optical means are transferred. The first optical means is moved so that the distance from the main plane is approximately equal to the focal length of the first optical means,
When performing the three-dimensional image display, the first optical unit moves so that the image display surface transferred by the second optical unit and the main plane of the first optical unit are substantially aligned with each other.
【0021】第2の光学手段によって転送された画像表
示面と第1の光学手段の主平面との距離が第1の光学手
段の焦点距離に略等しくなれば、画像表示手段において
表示され、第2の光学手段によって転送された画像が第
1の光学手段において屈折し、3次元画像が表示され、
第2の光学手段によって転送された画像表示面と第1の
光学手段の主平面とが略一致すれば、第1の光学手段に
おける屈折力がほぼ0となり、2次元画像が表示され
る。When the distance between the image display surface transferred by the second optical means and the main plane of the first optical means becomes substantially equal to the focal length of the first optical means, the image is displayed on the image display means, The image transferred by the second optical means is refracted in the first optical means to display a three-dimensional image,
When the image display surface transferred by the second optical means and the main plane of the first optical means are substantially coincident with each other, the refracting power of the first optical means becomes almost 0, and a two-dimensional image is displayed.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0023】(第1の実施の形態)図1は、本発明の立
体画像表示装置の第1の実施の形態を示す図であり、
(a)は3次元画像表示時を示す図、(b)は2次元画
像表示時を示す図である。(First Embodiment) FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a stereoscopic image display apparatus according to the present invention.
(A) is a figure which shows a three-dimensional image display, (b) is a figure which shows a two-dimensional image display.
【0024】本形態は図1に示すように、画像情報を表
示するLCD10と、片面が平面で他の面が凸状のシリ
ンドリカルレンズが左右方向に周期的に並んだ構造を有
し、凸状面がLCD10側に向けられてLCD10にお
いて表示された画像情報を立体的に再現する第1の光学
手段であるレンチキュラーシート2と、レンチキュラー
シート2を移動させるアクチュエータ5と、外部から入
力される切換信号によりアクチュエータ5の動作を制御
する制御回路6とから主に構成されており、LCD10
は、画像情報を液晶により表示する画像表示手段である
液晶層11と、液晶層11の片面上に設けられる基板ガ
ラス12と、液晶層11の基板ガラス12が設けられて
いない側に設けられ、周期構造を有する光学素子からな
る第2の光学手段であるファイバーフェースプレート3
と、液晶層11に対して光を発して液晶層11内の画像
情報を出力するバックライト光源14と、基板ガラス1
2及びファイバーフェースプレート3のそれぞれの液晶
層11と接していない側に設けられ、バックライト光源
14及び液晶層11を通過した光を偏光する偏光板13
とから構成されている。なお、現在、画面サイズ10イ
ンチクラスのLCD10の基板ガラス12の厚さは1.
1mmのものが主流であるので、本形態のLCD10の
ように、基板ガラス12をファイバーフェースプレート
3で代用しても偏光を保つことができ、通常のLCDと
同様の表示画像が得られる。As shown in FIG. 1, the present embodiment has a structure in which an LCD 10 for displaying image information and a cylindrical lens having a flat surface on one side and a convex surface on the other side are periodically arranged in the left-right direction. The lenticular sheet 2 which is the first optical means for stereoscopically reproducing the image information displayed on the LCD 10 with the surface facing the LCD 10, the actuator 5 for moving the lenticular sheet 2, and the switching signal input from the outside. Is mainly composed of a control circuit 6 for controlling the operation of the actuator 5 by
Is provided on a side of the liquid crystal layer 11 where the substrate glass 12 is not provided, a liquid crystal layer 11 which is an image display unit for displaying image information by liquid crystal, a substrate glass 12 provided on one surface of the liquid crystal layer 11, Fiber face plate 3 which is the second optical means including an optical element having a periodic structure
A backlight light source 14 which emits light to the liquid crystal layer 11 to output image information in the liquid crystal layer 11, and the substrate glass 1
2 and the fiber face plate 3 are provided on the sides that are not in contact with the liquid crystal layer 11 and that polarize the light that has passed through the backlight light source 14 and the liquid crystal layer 11.
It is composed of At present, the thickness of the substrate glass 12 of the LCD 10 having a screen size of 10 inches is 1.
Since 1 mm is mainly used, even if the substrate glass 12 is replaced by the fiber face plate 3 as in the LCD 10 of this embodiment, the polarized light can be maintained, and a display image similar to that of a normal LCD can be obtained.
【0025】図2は、図1に示したレンチキュラーシー
ト2の形状と配置の関係を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the shape and the arrangement of the lenticular sheet 2 shown in FIG.
【0026】レンチキュラーシート2を構成する個々の
レンズ面R1,R2の曲率半径をそれぞれr1,r2、
レンチキュラーシート2の材質の屈折率をnとすると、
レンズ面R1による屈折力φ1及びレンズ面R2による
屈折力φ2は、 φ1=(n−1)/r1・・・(式1) φ2=(1−n)/r2・・・(式2) と表される。The radii of curvature of the individual lens surfaces R1 and R2 constituting the lenticular sheet 2 are r1 and r2, respectively.
If the refractive index of the material of the lenticular sheet 2 is n,
The refractive power φ1 due to the lens surface R1 and the refractive power φ2 due to the lens surface R2 are as follows: φ1 = (n−1) / r1 (Equation 1) φ2 = (1-n) / r2 (Equation 2) expressed.
【0027】また、レンズ面R1とレンズ面R2との面
間隔をdとすると、レンチキュラーレンズ2の屈折力Φ
は、 Φ=φ1+φ2−e・φ1・φ2・・・(式3) と表される。If the surface distance between the lens surface R1 and the lens surface R2 is d, the refracting power Φ of the lenticular lens 2 will be described.
Is represented by Φ = φ1 + φ2-e · φ1 · φ2 ... (Formula 3).
【0028】ここで、eはdの空気換算距離であり、e
=d/nと表される。Here, e is the air equivalent distance of d, and e
= D / n.
【0029】また、レンズ面R1,R2の頂点からそれ
ぞれの主平面H,H’までの距離Δ,Δ’はそれぞれ次
の式で表される。Further, the distances Δ and Δ ′ from the vertices of the lens surfaces R1 and R2 to the respective principal planes H and H ′ are expressed by the following equations, respectively.
【0030】 Δ=R1H=e・φ2/Φ ・・・(式4) Δ’=R2H’=−e・φ2/Φ・・・(式5) このとき、画素ピッチをP、観察距離をL、観察者の眼
間距離をeとするとき、レンチキュラーレンズ2のピッ
チpを p=2・P・L/(e+L)・・・(式6) として、特定の視点からの画像を表示した画素群の光が
全て対応する観察者の視点位置に導かれるように構成す
る。Δ = R1H = e · φ2 / Φ (Equation 4) Δ ′ = R2H ′ = − e · φ2 / Φ (Equation 5) At this time, the pixel pitch is P and the observation distance is L , Where the eye-to-eye distance of the observer is e, and the pitch p of the lenticular lens 2 is p = 2 · P · L / (e + L) (Equation 6), a pixel displaying an image from a specific viewpoint It is configured so that all the light of the group is guided to the corresponding viewpoint position of the observer.
【0031】この際、画像表示位置からレンチキュラー
シート2の主平面Hまでの距離tを略レンチキュラーシ
ートの焦点距離F(=1/Φ)とすれば、画素からの発
散光束が略平行光として観察者の左右眼に導かれる。At this time, if the distance t from the image display position to the principal plane H of the lenticular sheet 2 is set to be the focal length F (= 1 / Φ) of the lenticular sheet, the divergent light flux from the pixels is observed as substantially parallel light. To the left and right eyes of the person.
【0032】また、画像表示位置とレンチキュラーシー
ト2の主平面Hとを略一致させれば、レンチキュラーシ
ート2の屈折力を略無効にすることになる。Further, if the image display position and the main plane H of the lenticular sheet 2 are made to substantially coincide with each other, the refracting power of the lenticular sheet 2 will be made substantially ineffective.
【0033】図3は、図1に示したファイバーフェース
プレート3の要部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the fiber face plate 3 shown in FIG.
【0034】ファイバーフェースプレート3は図3に示
すように、コア部31、クラッド部32から成るファイ
バー30が密に束ねられて構成されており、ファイバー
フェースプレート3の一方の端面に画像が表示される
と、画像の表示光はファイバー30内を伝送され、ファ
イバー30の径の分解能で他方の端面に同じ画像が形成
される。As shown in FIG. 3, the fiber face plate 3 is formed by densely bundling the fibers 30 including the core portion 31 and the clad portion 32, and an image is displayed on one end surface of the fiber face plate 3. Then, the display light of the image is transmitted through the fiber 30, and the same image is formed on the other end face with the resolution of the diameter of the fiber 30.
【0035】以下に、図1に示した立体画像表示装置に
よる画像表示動作について説明する。The image display operation by the stereoscopic image display device shown in FIG. 1 will be described below.
【0036】LCD10の液晶層11上に表示された画
像が、バックライト光源14において発せられた光によ
って、イメージ伝送体であるファイバーフェースプレー
ト3に照射され、ファイバーフェースプレート3内を通
ってファイバーフェースプレート3の液晶層11とは反
対側の端面上に表示される。The image displayed on the liquid crystal layer 11 of the LCD 10 is illuminated by the light emitted from the backlight light source 14 onto the fiber face plate 3 which is an image transmitter, and passes through the inside of the fiber face plate 3 to form the fiber face plate 3. It is displayed on the end surface of the plate 3 opposite to the liquid crystal layer 11.
【0037】即ち、画像表示面は、本来画像表示面であ
った液晶層11の表面ではなく、ファイバーフェースプ
レート3の液晶層11とは反対側の端面と考えてよいこ
とになる。That is, it can be considered that the image display surface is not the surface of the liquid crystal layer 11 which was originally the image display surface, but the end surface of the fiber face plate 3 opposite to the liquid crystal layer 11.
【0038】ここで、本形態におけるレンチキュラーシ
ート2は、LCD10側を凸状面、反対側を平面として
配置されているため、上述した(式2)において、r2
=∞とすることができ、それにより、φ2=0となり、
また、(式1)により、Φ=φ1となる。Here, since the lenticular sheet 2 in this embodiment is arranged with the LCD 10 side as a convex surface and the opposite side as a flat surface, r2 in the above (formula 2) is used.
= ∞, which results in φ2 = 0,
Further, according to (Equation 1), Φ = φ1.
【0039】これを(式4)に代入すると、 Δ=0 となる。Substituting this into (Equation 4), Δ = 0.
【0040】即ち、レンチキュラーシート2の主平面H
の位置は凸面の頂点に一致する。That is, the principal plane H of the lenticular sheet 2
The position of corresponds to the vertex of the convex surface.
【0041】これにより、図1(a)に示すように、画
像表示面であるファイバーフェースプレート3の端面か
らレンチキュラーシート2の主平面Hまでの距離tを、
レンチキュラーシート2の焦点距離と等しい距離とすれ
ば、従来のレンチキュラー方式の立体画像表示装置と同
様の立体視を行うことができる。Thus, as shown in FIG. 1A, the distance t from the end face of the fiber face plate 3 which is the image display surface to the main plane H of the lenticular sheet 2 is
When the distance is equal to the focal length of the lenticular sheet 2, stereoscopic viewing similar to that of a conventional lenticular stereoscopic image display device can be performed.
【0042】また、図1(b)に示したように、レンチ
キュラーシート2の凸面を、画像が表示されているファ
イバーフェースプレート3の前面の偏光板13に密着さ
せると、偏光板13の厚みがかなり薄いためにレンチキ
ュラーシート2の屈折力をほぼ0とすることができる。
そのため、このような配置とすれば、LCD10に表示
された画素L部位からの光と画素R部位からの光とがと
もに観察者の両方の眼R,Lに導かれ、両眼とも画像表
示面上の全ての画素を見ることが可能である。従って、
従来の立体画像表示装置のように隣り合うR画素とL画
素のペアに同一の画像を表示する必要がなくなり、LC
D10のもつ解像力に対して劣化の少ない画像表示を行
うことが可能になる。Further, as shown in FIG. 1B, when the convex surface of the lenticular sheet 2 is brought into close contact with the polarizing plate 13 on the front surface of the fiber face plate 3 on which an image is displayed, the thickness of the polarizing plate 13 is reduced. Since it is quite thin, the refractive power of the lenticular sheet 2 can be made almost zero.
Therefore, with such an arrangement, both the light from the pixel L portion and the light from the pixel R portion displayed on the LCD 10 are guided to both eyes R and L of the observer, and both eyes are displayed on the image display surface. It is possible to see all the pixels above. Therefore,
Unlike the conventional stereoscopic image display device, it is not necessary to display the same image on a pair of adjacent R pixel and L pixel, and LC
It is possible to display an image with little deterioration with respect to the resolution of D10.
【0043】(第2の実施の形態)図4は、本発明の立
体画像表示装置の第2の実施の形態を示す図であり、
(a)は3次元画像表示時を示す図、(b)は2次元画
像表示時を示す図である。(Second Embodiment) FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the stereoscopic image display device of the present invention.
(A) is a figure which shows a three-dimensional image display, (b) is a figure which shows a two-dimensional image display.
【0044】本形態は図4に示すように、画像情報を表
示する画像表示手段であるLCD110と、片面が平面
で他の面が凸状のシリンドリカルレンズが左右方向に周
期的に並んだ構造を有し、平面がLCD110側に向け
られてLCD110において表示された画像情報を立体
的に再現する光学手段であるレンチキュラーシート10
2と、レンチキュラーシート102とLCD110との
間に設けられ、LCD110に表示されたストライプ画
像を構成するR画素群並びにL画素群をそれぞれ画素毎
に正立等倍結像し、R’画素群並びにL’画素群から成
る結像面104を形成する屈折率分布型レンズアレイ1
33と、レンチキュラーシート102を移動させるアク
チュエータ105と、外部から入力される切換信号によ
りアクチュエータ105の動作を制御する制御回路10
6とから主に構成されており、LCD110は、表示画
像情報を液晶により表示する液晶層111と、液晶層1
11を挟んで設けられる2枚の基板ガラス112と、液
晶層111に対して光を発して液晶層111内の画像情
報を出力するバックライト光源114と、2枚の基板ガ
ラス112のそれぞれの液晶層111と接していない側
に設けられ、バックライト光源114及び液晶層111
を通過した光を偏光する偏光板113とから構成されて
いる。As shown in FIG. 4, the present embodiment has a structure in which an LCD 110 which is an image display means for displaying image information and a cylindrical lens whose one surface is flat and the other surface is convex are periodically arranged in the left-right direction. The lenticular sheet 10 which is an optical unit having a plane facing the LCD 110 and stereoscopically reproducing the image information displayed on the LCD 110.
2, and between the lenticular sheet 102 and the LCD 110, the R pixel group and the L pixel group that form the stripe image displayed on the LCD 110 are imaged in an erect equal size for each pixel, and the R ′ pixel group and Gradient Index Type Lens Array 1 Forming Imaging Surface 104 Consisting of L ′ Pixel Group
33, an actuator 105 for moving the lenticular sheet 102, and a control circuit 10 for controlling the operation of the actuator 105 by a switching signal input from the outside.
The LCD 110 includes a liquid crystal layer 111 for displaying display image information by a liquid crystal, and a liquid crystal layer 1.
Two substrate glasses 112 sandwiching 11 are provided, a backlight light source 114 that emits light to the liquid crystal layer 111 to output image information in the liquid crystal layer 111, and liquid crystals of the two substrate glasses 112. The backlight light source 114 and the liquid crystal layer 111 which are provided on the side not in contact with the layer 111
And a polarizing plate 113 that polarizes the light that has passed through.
【0045】以下に、図4に示した立体画像表示装置に
よる画像表示動作について説明する。The image display operation by the stereoscopic image display device shown in FIG. 4 will be described below.
【0046】LCD110の液晶層111において表示
されたストライプ画像を構成するR画素群並びにL画素
群がそれぞれ画素毎に屈折率分布型レンズアレイ133
により正立等倍結像され、R’画素群並びにL’画素群
から成る結像面104が形成される。The R pixel group and the L pixel group forming the stripe image displayed on the liquid crystal layer 111 of the LCD 110 are each a gradient index lens array 133 for each pixel.
Thus, an erecting equal-magnification image is formed, and an image forming surface 104 including the R ′ pixel group and the L ′ pixel group is formed.
【0047】ここで、3次元画像の表示を行う場合は、
図4(a)に示すように、結像面104からレンチキュ
ラーシート102の主平面Hまでの距離tを、レンチキ
ュラーシート102の焦点距離と等しい距離とすれば、
レンチキュラーシート102における屈折力により、結
像面104上のR’画素群からの光線が観察者の右眼R
Eに、L’画素群からの光線が観察者の左眼LEにそれ
ぞれ導かれる。Here, when displaying a three-dimensional image,
As shown in FIG. 4A, if the distance t from the image plane 104 to the principal plane H of the lenticular sheet 102 is equal to the focal length of the lenticular sheet 102,
Due to the refracting power of the lenticular sheet 102, light rays from the R ′ pixel group on the image plane 104 are reflected by the right eye R of the observer.
The light rays from the L ′ pixel group are guided to the left eye LE of the observer.
【0048】また、図4(b)に示すように、レンチキ
ュラーシート102の主平面Hから画像が表示されてい
る結像面104までの距離をほぼ0とすれば、レンチキ
ュラーシート102の屈折力をほぼ0とすることができ
る。そのため、このような配置とすれば、LCD110
に表示された画素L部位からの光と画素R部位からの光
とがともに観察者の両方の眼RE,LEにそれぞれ導か
れ、両眼とも画像表示面上の全ての画素を見ることが可
能である。従って、通常の2次元画像表示装置と同様な
解像力による画像表示を行うことが可能になる。Further, as shown in FIG. 4B, if the distance from the principal plane H of the lenticular sheet 102 to the image plane 104 on which an image is displayed is almost 0, the refractive power of the lenticular sheet 102 is reduced. It can be almost zero. Therefore, with such an arrangement, the LCD 110
Both the light from the pixel L portion and the light from the pixel R portion displayed on are guided to both eyes RE and LE of the observer, and both eyes can see all the pixels on the image display surface. Is. Therefore, it is possible to display an image with a resolution similar to that of a normal two-dimensional image display device.
【0049】また、本形態によれば、第1の実施の形態
において示したような特殊なLCDパネルを用いる必要
がなくなるため、LCDパネル作製プロセスにかかるコ
ストを削減することができる。Further, according to this embodiment, since it is not necessary to use the special LCD panel as shown in the first embodiment, the cost for the LCD panel manufacturing process can be reduced.
【0050】[0050]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、画像表示
手段において表示された画像情報を転送する第2の光学
手段と、第2の光学手段によって転送された画像表示面
と第1の光学手段との距離を変化させる制御手段を設
け、3次元画像表示を行う場合は、画像表示手段におい
て表示され、第2の光学手段によって転送された画像が
第1の光学手段において屈折するように第2の光学手段
によって転送された画像表示面と第1の光学手段の主平
面との距離が第1の光学手段の焦点距離に略等しくなる
位置に第1の光学手段が移動し、2次元画像表示を行う
場合は、第1の光学手段における屈折力がほぼ0となる
ように第2の光学手段によって転送された画像表示面と
第1の光学手段の主平面とが略一致する位置に第1の光
学手段が移動する構成としたため、2次元画像表示と3
次元画像表示との切り換えが可能で、2次元画像表示を
行う場合においても、LCD自身の持つ解像度に対して
解像度の低下の少ない画像を得ることができる。As described above, according to the present invention, the second optical means for transferring the image information displayed on the image display means, the image display surface transferred by the second optical means and the first optical means. When three-dimensional image display is performed by providing control means for changing the distance from the means, the first image is displayed on the image display means and transferred by the second optical means so that the image is refracted by the first optical means. The first optical means moves to a position where the distance between the image display surface transferred by the second optical means and the principal plane of the first optical means becomes substantially equal to the focal length of the first optical means, and the two-dimensional image is moved. When displaying, the image display surface transferred by the second optical means and the main plane of the first optical means are substantially aligned with each other so that the refracting power of the first optical means becomes substantially zero. The structure in which the optical unit 1 moves Due to the two-dimensional image display and the three
Switching to three-dimensional image display is possible, and even in the case of performing two-dimensional image display, it is possible to obtain an image in which the resolution is not much lower than the resolution of the LCD itself.
【図1】本発明の立体画像表示装置の第1の実施の形態
を示す図であり、(a)は3次元画像表示時を示す図、
(b)は2次元画像表示時を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a stereoscopic image display device of the present invention, in which (a) is a diagram showing a three-dimensional image display,
(B) is a diagram showing a two-dimensional image display.
【図2】図1に示したレンチキュラーシートの形状と配
置の関係を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the relationship between the shape and arrangement of the lenticular sheet shown in FIG.
【図3】図1に示したファイバーフェースプレートの要
部拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the fiber face plate shown in FIG.
【図4】本発明の立体画像表示装置の第2の実施の形態
を示す図であり、(a)は3次元画像表示時を示す図、
(b)は2次元画像表示時を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the stereoscopic image display device of the present invention, (a) showing a three-dimensional image display,
(B) is a diagram showing a two-dimensional image display.
【図5】従来のレンチキュラー方式の立体画像表示装置
による立体画像表示例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a stereoscopic image display example by a conventional lenticular stereoscopic image display device.
1,101 立体画像表示装置 2,102 レンチキュラーシート 3 ファイバーフェースプレート 5,105 アクチュエータ 6,106 制御回路 10,110 LCD 11,111 液晶層 12,112 基板ガラス 13,113 偏光板 14,114 バックライト光源 30 ファイバー 31 コア部 32 クラッド部 104 結像面 133 屈折率分布型レンズアレイ 1,101 Stereoscopic image display device 2,102 Lenticular sheet 3 Fiber face plate 5,105 Actuator 6,106 Control circuit 10,110 LCD 11,111 Liquid crystal layer 12,112 Substrate glass 13,113 Polarizing plate 14,114 Backlight light source 30 fiber 31 core part 32 clad part 104 imaging surface 133 gradient index lens array
Claims (5)
とにより3次元に表示する第1の光学手段とを有し、 2次元画像表示と3次元画像表示との切り換えが可能な
立体画像表示装置において、 前記画像表示手段と前記第1の光学手段との間に設けら
れ、前記画像表示手段において表示された画像情報を転
送する第2の光学手段と、 前記第2の光学手段によって転送された画像表示面と前
記第1の光学手段との距離を変化させる制御手段とを具
備することを特徴とする立体画像表示装置。1. An image display means for displaying image information, and a first optical means for displaying a three-dimensional image by refracting an image displayed on the image display means. In a stereoscopic image display device capable of switching between three-dimensional image display, a second optical device that is provided between the image display device and the first optical device and transfers image information displayed on the image display device. A three-dimensional image display device comprising: means and a control means for changing a distance between the image display surface transferred by the second optical means and the first optical means.
いて、 前記制御手段は、前記第1の光学手段を移動させること
によって前記第2の光学手段によって転送された画像表
示面と前記第1の光学手段との距離を変化させることを
特徴とする立体画像表示装置。2. The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the control unit moves the first optical unit to transfer the image display surface transferred by the second optical unit and the first optical unit. A stereoscopic image display device, characterized in that the distance from the optical means is changed.
像表示装置において、 前記制御手段は、3次元画像表示を行う場合に、前記第
2の光学手段によって転送された画像表示面と前記第1
の光学手段の主平面との距離を前記第1の光学手段の焦
点距離に略等しくすることを特徴とする立体画像表示装
置。3. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the control unit and the image display surface transferred by the second optical unit when performing a three-dimensional image display. First
The stereoscopic image display device is characterized in that the distance from the main plane of the optical means is substantially equal to the focal length of the first optical means.
いて、 前記制御手段は、2次元画像表示を行う場合に、前記第
2の光学手段によって転送された画像表示面と前記第1
の光学手段の主平面とを略一致させることを特徴とする
立体画像表示装置。4. The three-dimensional image display device according to claim 3, wherein the control unit and the first image display surface transferred by the second optical unit when performing two-dimensional image display.
A stereoscopic image display device, characterized in that the main plane of the optical means is substantially coincident with the main plane.
立体画像表示装置において、 前記第2の光学手段は、周期構造を有する光学素子であ
ることを特徴とする立体画像表示装置。5. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the second optical unit is an optical element having a periodic structure.
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- 1996-01-23 JP JP00930196A patent/JP3647118B2/en not_active Expired - Fee Related
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