DE69735736T2

DE69735736T2 - Stereoskopische Bilddarstellungsvorrichtung mit verbreitertem Beobachtungsfeld

Info

Publication number: DE69735736T2
Application number: DE69735736T
Authority: DE
Inventors: Naosato Ohta-ku Taniguchi; Hiroyasu Ohta-ku Nose; Toshiyuki Ohta-ku Sudo; Hideki Ohta-ku Morishima; Kazutaka Ohta-ku Inoguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-31
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2017-01-30
Also published as: US20020113866A1; EP0788008B1; US6445406B1; DE69735736D1; EP0788008A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein stereoskopisches Anzeigegerät und insbesondere ein derartiges Gerät, das zur stereoskopischen Bildanzeige in einem Fernsehgerät, einer Videoanzeige, einem Computer-Monitor, einem Spielgerät oder dergleichen geeignet ist.
Verwandter Stand der Technik
Als herkömmliches stereoskopisches Anzeigegerät ist ein Gerät eines Systems polarisierender Gläser bekannt. In diesem System ist die Bildanzeigevorrichtung versehen mit einem Flüssigkristallverschluß zum Erzielen unterschiedlich polarisierter Zustände für ein rechtsäugiges Parallaxenbild R und ein linksäugiges Parallaxenbild L. Der polarisierte Zustand wird in Synchronisation mit dem Feldsignal des angezeigten Bilds geschaltet und der Betrachter, der polarisierende Gläser trägt, beobachtet eine derart geschaltete Anzeige, wobei die stereoskopische Betrachtung realisiert wird, indem die linken und rechten Bilder zu den jeweiligen Augen in zeitlich aufeinanderfolgender Weise aufgeteilt werden. Jedoch ist ein derartiges System für den Anwender lästig, indem ständig das Tragen der polarisierenden Gläser erforderlich ist.
Andererseits ist unter den stereoskopischen Bildanzeigegeräten, die nicht derart polarisierende Gläser verwenden, ein System bekannt, welches ein linsenförmiges Objektiv vor der Anzeigevorrichtung vorsieht, wobei die Bilder für das linke und rechte Auge räumlich getrennt werden. 1A und 1B sind schematische Ansichten, welche ein derart herkömmliches System mit dem linsenförmigen Objektiv zeigen, und sind jeweils eine von oberhalb des Betrachters gesehene Querschnittansicht und eine Stirnansicht der Anzeigepixel bzw. Anzeigebildelemente der Flüssigkristallanzeige.
In diesen Zeichnungen bezeichnet 501 einen Anzeigepixelabschnitt einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, aus der ein Glas-Substrat, Farbfilter, Elektroden, polarisierende Filter, eine Rücklichtquelle etc. aus der Darstellung weggelassen sind. Der Anzeigepixelabschnitt 501 ist aus Öffnungen 502, welche Farbfilter aufweisen und Bildelemente bzw. Pixel bilden, und aus einer schwarzen Matrix 503 gebildet, welche derartige Bildelemente trennt. Die Flüssigkristallanzeige ist darauf an der Seite des Betrachters mit einem linsenförmigen Objektiv 504 vorgesehen, das aus zylindrischen Linsen besteht, die einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen, wie veranschaulicht ist, und sich senkrecht zu der Zeichnungsebene erstrecken, und der Anzeigepixelabschnitt bzw. Anzeigebildelementabschnitt 501 der Flüssigkristallanzeige ist an der Brennebene eines derart linsenförmigen Objektivs positioniert.
In dem Anzeigepixelabschnitt 501 werden streifenförmige Bildelemente Ri für das rechte Auge und streifenförmige Bildelemente Li für das linke Auge abwechselnd in einer derartigen Weise angezeigt, daß jedes Paar von derartigen Bildelementen einem Abstand bzw. einer Teilung des linsenförmigen Objektivs entspricht, wobei derart abgepaarte Bildelemente optisch getrennt sind und jeweils auf das rechte Auge E_R und das linke Auge E_L des Betrachters mittels des linsenförmigen Objektivs 504₀ fokussiert werden, wobei eine stereoskopische Betrachtung ermöglicht wird.
In 1A und 1B sind räumliche Bereiche dargestellt, wo die Streifenbildelemente für das rechte und linke Auge jeweils durch das zylindrische Objektiv 504 an dem Zentralabschnitt der Anzeige gesehen werden können. Ebenso überlappen für andere zylindrische Linsen des linsenförmigen Objektivs ähnlich getrennte räumliche Bereiche an dem rechten und linken Auge des Betrachters. Somit können die Streifenbildelemente für das rechte Auge und jene für das linke Auge gleichmäßig getrennt werden und über das gesamte Bild betrachtet werden und Parallaxenbilder R und L, wobei jedes aus einer Gruppe von Streifenbildelementen gebildet werden, können jeweils durch das rechte Auge und das linke Auge betrachtet werden.
In diesem System sind die zwei Parallaxenbilder R, L jeweils in vertikale streifenförmige Bildelemente bzw. Pixel untergeteilt, welche abwechselnd von dem linken oder rechten Ende des Bildbereichs angeordnet sind als ein einzelnes gestreiftes Bild zur Anzeige auf dem Anzeigepixelabschnitt 501, so daß die Auflösung der Bildanzeigevorrichtung zwangsläufig auf 1/2 reduziert ist.
Andererseits offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 5-107663 und 7-234459 ein stereoskopisches Bildanzeigegerät des linsenförmigen Systems ohne eine derartige Reduktion der Auflösung.
2A, 2B und 2C sind Ansichten, welche die Basiskonfiguration des stereoskopischen Bildanzeigegeräts zeigen, welche in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 5-107663 offenbart ist. Dieses stereoskopische Bildanzeigegerät besteht aus einer Lichtrichtungsschaltvorrichtung 601, die aus einer planaren Matrixlichtquelle 602 und aus einer linsenförmigen Platte 603 gebildet ist, und aus einer lichtdurchlässi gen Anzeigevorrichtung 604. Die planare Matrixlichtquelle 602 ist innerhalb der Breite eines linsenförmigen Objektivs, welches die linsenförmige Platte 603 bildet, mit einer streifenförmigen Lichtquelle für das rechte Auge (eine mit „R" von 602R in 2B markierte Spalte) und einer streifenförmigen Lichtquelle für das linke Auge (eine mit „L" von 602L in 2B markierte Spalte) als ein Paar vorgesehen.
Dieses Anzeigegerät arbeitet auf die folgende Weise. Wenn die streifenförmige Lichtquelle für das rechte Auge (602R in 2B) eingeschaltet wird, um das Beleuchtungslicht von dem gesamten Bereich der linsenförmigen Platte auf den Bereich für das rechte Auge zu emittieren, wird ein Parallaxenbild für das rechte Auge (604R in 2C) in einem ungeradzahligen Rahmen bei der Synchronisation angezeigt und, wenn die streifenförmige Lichtquelle für das linke Auge (602L in 2B) eingeschaltet wird, um das Beleuchtungslicht von dem gesamten Bereich der linsenförmigen Platte auf den Bereich für das linke Auge zu emittieren, wird ein Parallaxenbild für das linke Auge (604L in 2C) in einem geradzahligen Rahmen bei der Synchronisation angezeigt. Somit muß das Parallaxenbild R und L nicht in Streifenbildelemente unterteilt werden, sondern kann vollständig in den geraden und ungeraden Rahmen bzw. Frames angezeigt werden, so daß die stereoskopische Bildanzeigevorrichtung ohne den Verlust der Auflösung realisiert werden kann.
Das herkömmliche stereoskopische Bildanzeigegerät des linsenförmigen Objektivsystems, welches in 1A und 1B dargestellt ist und welches das linsenförmige Objektiv auf der Flüssigkristallanzeige an dessen Betrachterseite aufweist, ist mit Nachteilen verbunden, daß die Bildqualität durch die Oberflächenreflexion des linsenförmigen Objektivs verschlech tert wird und daß Moire-Ränder durch die schwarze Matrix der Flüssigkristallanzeige gebildet werden.
Das in 2A, 2B und 2C dargestellte herkömmliche stereoskopische Bildanzeigegerät verwirklicht die stereoskopische Sicht durch zeitlich aufgeteilte Anzeige des rechtsäugigen Parallaxenbilds R und des linksäugigen Parallaxenbilds L, jedoch mußte der Bildschaltungsvorgang bei einer hohen Geschwindigkeit vollzogen werden, um eine Flimmererscheinung zu vermeiden.
Isono et al. („Condition für time-divided stereoscopic view", J. of Television Association, Vol. 41, No. 6(1987), pp549–555) berichteten, daß die stereoskopische Sicht nicht in der zeitlich aufgeteilten Anzeige einer Feldfrequenz von 30 Hz in dem 2:1-Zwischenzeilenabtast-Anzeigesystem des gegenwärtigen Fernsehens erzielt werden konnte. Es wurde ebenso berichtet, daß im Falle des abwechselnden Öffnens und Schließens beider Augen die Grenzfrequenz, die nicht das Flimmern (CFF: kritische Flimmer-Frequenz) wahrnimmt, ungefähr 55 Hz betrug und daß die Feldfrequenz wenigstens 110 Hz im Hinblick auf das Flimmern sein sollte.
Somit ist ein derart herkömmliches Gerät mit einem Nachteil verbunden, daß eine zur Hochgeschwindigkeitsanzeige geeignete Anzeigevorrichtung für die lichtdurchlässige Anzeigevorrichtung 604 benötigt wird.
WO 97/22033, welche einen Teil des Stands der Technik gemäß Art. 54(3) bezüglich DE, FR und GB bildet, offenbart ein Gerät für die Anzeige von stereoskopischen Bildern mit:
einer Lichtquelleneinrichtung zum Emittieren von Licht aus mehreren Öffnungen;
einer Optikelementanordnung mit zumindest einer Linsenanordnung von entlang der Horizontalrichtung angeordneten Linsen, damit dem von den Lichtemissionsabschnitten austretenden Licht eine Richtcharakteristik in der horizontalen Ebene gegeben wird; und einer lichtdurchlässigen Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Streifenbildes, das erhalten wird, indem sowohl ein Parallaxenbild für das rechte Auge als auch ein Parallaxenbild für das linke Auge in Streifen unterteilt wird, damit Streifen aus rechten Bildelementen und Streifen aus linken Bildelementen erhalten werden, und indem die Streifen aus rechten Bildelementen und die Streifen aus linken Bildelementen in einer vorbestimmten Reihenfolge abwechselnd angeordnet werden; wobei die mehreren Lichtemissionsabschnitte entsprechend jeder der Linsen für jeden Streifen aus rechten Bildelementen oder jeden Streifen aus linken Bildelementen bereitgestellt und dazu angeordnet sind, damit das durch einen Streifen aus rechten Bildelementen oder einen Streifen aus linken Bildelementen passierende Licht dazu gebracht wird, einen vorbestimmten Bereich zu erreichen;
dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen von rechten Bildelementen und die Streifen von linken Bildelementen als horizontale Streifen angeordnet sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht eine stereoskopische Bildanzeige vor, welche gemäß Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
Die Bildanzeige gemäß der Erfindung weist den Vorteil auf, daß sie einem Betrachter erlaubt, ein ausreichendes stereoskopisches Bild zu beobachten, sogar mit einer Anzeigevorrichtung mit einer niedrigen Anzeigegeschwindigkeit (niedrige Frame-Frequenz), indem die linken und rechten Parallaxenbil der gleichmäßig über den gesamten Bildbereich an der Betrachtungsposition einer vorbestimmten Höhe getrennt werden, und mit dem in der vertikalen Richtung verbreiterten Betrachtungsbereich.
Der Abstand bzw. die Teilung der zylindrischen Linse in der horizontalen Richtung ist kleiner als der Abstand bzw. die Teilung der seitlich benachbarten Öffnungen von den Öffnungen in dem vorstehend angeführten karierten Muster.
Es ist ferner eine Einrichtung vorgesehen zur Steuerung der Öffnungen mit einem vorbestimmten Signal.
Die Steuereinrichtung ist dazu geeignet, die vielfachen Öffnungen in einem vorbestimmten Bereich in der Lichtquelleneinrichtung auzubilden und eine Lichtemission in allen anderen Bereichen herbeizuführen.
Die Lichtquelleneinrichtung ist eine lichtemittierende Anzeigevorrichtung und die Steuereinrichtung ist dazu geeignet, die lichtemittierende Anzeigevorrichtung zu steuern.
Ansonsten umfaßt die Lichtquelleneinrichtung einen Oberflächenleuchtstoff und eine lichtdurchlässige räumliche Lichtmodulationsvorrichtung; und die Steuereinrichtung ist dazu geeignet, die räumliche Lichtmodulationsvorrichtung zu steuern.
Ein erstes Streifenbild, das kombiniert ist durch abwechselndes Anordnen eines ungeradzahligen Bildelements aus den rechten Streifenbildelementen, die durch Unterteilen des Parallaxenbilds für das rechte Auge erhalten werden, und eines geradzahligen Bildelements aus den linken Streifenbildelementen, die durch Unterteilen des Parallaxenbilds für das linke Auge erhalten werden, und ein zweites Streifenbild, das kom biniert wird durch abwechselndes Anordnen ungeradzahliger Bildelemente aus den linken Streifenbildelementen und geradzahliger Bildelemente aus den rechten Streifenbildelementen, werden abwechselnd über den gesamten Bereich der Anzeigevorrichtung oder in einem vorbestimmten Bereich davon angezeigt.
Die Anzeige wird ausgeführt beim Schalten der zwei Streifenbilder, die auf der Anzeigevorrichtung anzuzeigen sind, und der vielfachen Öffnungen, die auf der Lichtemissionsseite der Lichtquelleneinrichtung bei Zeilenabtastung ausgebildet sind, durch Schalten für jede Abtastzeile oder für jedes Bildelement bzw. Pixel auf der entsprechenden Abtastzeile.
Zwischen der Lichtquelleneinrichtung und der Anzeigevorrichtung ist eine zweite Maske vorgesehen, die mehrere laterale streifenförmige Öffnungen aufweist, die jeweils den Streifenbildelementen entsprechen, welche das Streifenbild bilden.
Der Abstand der Öffnungen der zweiten Maske in der vertikalen Richtung entsprechend den vertikal benachbarten Streifenbildelementen ist größer als der vertikale Abstand der Streifenbildelemente, ist jedoch kleiner als der vertikale Abstand der Öffnungen der Lichtquelleneinrichtung und die Breite in der vertikalen Richtung der Öffnungen der zweiten Maske ist kleiner als die vertikale Breite der Streifenbildelemente.
Die Streifenbildelemente, welche das Streifenbild bilden, werden in einer Abtastzeile der Anzeigevorrichtung angezeigt.
Die Streifenbilder werden in einer 2:1-Zwischenzeilenanzeige auf der Anzeigevorrichtung angezeigt und ein Streifenbild, das ausschließlich aus den rechten Streifenbildelementen besteht, und ein anderes Streifenbild, das ausschließlich aus den linken Streifenbildelementen besteht, werden in jeweiligen Feldern angezeigt.
Die Optikelementanordnung ist dazu geeignet, die Lichtstrahlenbündel aus den Öffnungen der Lichtquelleneinrichtung in im wesentlichen parallele Lichtstrahlenbündel in dem horizontalen Querschnitt und in gebündelte Lichtstrahlenbündel, welche im wesentlichen auf die Anzeigevorrichtung gebündelt sind, in dem vertikalen Querschnitt umzuwandeln.
Die Optikelementanordnung ist mit einer vertikalen zylindrischen Linsenanordnung versehen, welche aus einer Anordnung in der Horizontalrichtung aus einer Vielzahl von vertikal erstreckten zylindrischen Linsen gebildet wird, und mit einer horizontalen zylindrischen Linsenanordnung, welche aus einer Anordnung in der vertikalen Richtung aus einer Vielzahl von horizontal erstreckten zylindrischen Linsen gebildet wird.
Die Teilung VL in der vertikalen Richtung der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung, die Teilung bzw. der Abstand Vd in der vertikalen Richtung der Streifenbildelemente, die auf der Anzeigevorrichtung angezeigt sind, die Teilung bzw. der Abstand Vm der Öffnungen in der vertikalen Richtung, der Abstand L1 zwischen der Anzeigevorrichtung und der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung, der Abstand L2 zwischen der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung und der Lichtquelleneinrichtung, und die Brennweite fv in dem vertikalen Querschnitt der horizontalen zylindrischen Linsen, welche die horizontale zylindrische Linsenanordnung bilden, erfüllen die nachstehenden Beziehungen: Vd : Vm = L1 : L2 Vd : VL = (L1 + L2)/2 : L2 1/fv = 1/L1 + 1/L2.
Ein vorbestimmter Abstand von der Anzeigevorrichtung zu dem Betrachter steht in der nachstehenden Beziehung mit den vorstehend angeführten Parametern: Vd : Vm = L : (L + L1 + L2).
Die Optikelementanordnung umfaßt eine torische Linsenanordnung, welche aus einer zweidimensionalen Anordnung von torischen Linsen mit verschiedenen Brennweiten in der vertikalen und horizontalen Richtung gebildet ist.
Die Optikelementanordnung ist mit einer vertikalen zylindrischen Linsenanordnung versehen, welche von einer Anordnung in der horizontalen Richtung aus einer Vielzahl von vertikal erstreckten zylindrischen Linsen gebildet ist, und einer horizontalen zylindrischen Linsenanordnung, welche von einer Anordnung in der vertikalen Richtung aus einer Vielzahl von horizontal erstreckten zylindrischen Linsen gebildet ist.
Die Teilung VL in der vertikalen Richtung der torischen Linsenanordnung, die Teilung bzw. der Abstand Vd in der vertikalen Richtung der Streifenbildelemente, die auf der Anzeigevorrichtung angezeigt sind, die Teilung bzw. der Abstand Vm der Öffnungen in der vertikalen Richtung, der Abstand L1 zwischen der Anzeigevorrichtung und der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung, der Abstand L2 zwischen der torischen Linsenanordnung und der Lichtquelleneinrichtung, und die Brennweite fv in dem vertikalen Querschnitt der torischen Linsen, welche die torische Linsenanordnung bilden, erfüllen die nachstehenden Beziehungen: Vd : Vm = L1 : L2 Vd : VL = (L1 + L2)/2 : L2 1/fv = 1/L1 + 1/L2.
Ein vorbestimmter Abstand von der Anzeigevorrichtung zu dem Betrachter steht in der nachstehenden Beziehung mit den vorstehend angeführten Parametern: Vd : Vm = L : (L + L1 + L2).
Die Teilung P_3x der Optikelementanordnung in der horizontalen Richtung, die Teilung bzw. der Abstand P_0x der Öffnungen der Lichtquelleneinrichtung, der Abstand L0 zwischen der Optikelementanordnung und der vorbestimmten Betrachterposition und der Abstand d1 zwischen der Optikelementanordnung und der Lichtquelleneinrichtung erfüllen die nachstehende Beziehung: L0 : (L0 + d1) = P3x : P9x
Das vorstehend angeführte Ziel kann erreicht werden gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung mittels eines stereoskopischen Bildanzeigegeräts mit:
einer Lichtquelleneinrichtung zum Emittieren von Licht aus mehreren Öffnungen;
einer Optikelementanordnung von einer Anordnung von Optikelementen mit verschiedenen optischen Funktionen in der horizontalen und vertikalen Richtung, damit dem Licht aus den Öffnungen eine Richtcharakteristik gegeben wird; und
einer lichtdurchlässigen Anzeigevorrichtung zum Anzeigen eines Streifenbildes, das gebildet wird, indem abwechselnd in einer vorbestimmten Reihenfolge rechte Streifenbildelemente und linke Streifenbildelemente angeordnet werden, die erhalten werden, indem sowohl ein Parallaxenbild für das rechte Auge als auch ein Parallaxenbild für das linke Auge in der lateralen Richtung unterteilt werden;
wobei die mehreren Öffnungen vorgesehen sind für jedes Streifenbildelement entsprechend jeweils den Optikelementen, welche die Optikelementanordnung bilden und geeignet sind, das gesamte Licht, das von dem linken oder rechten Streifenbildelementen durchgelassen wird, auf die vorbestimmten jeweiligen Bereiche zu richten.
Das Optikelement ist vorzugsweise als eine zylindrische Linse ausgebildet, welche eine optische Brechkraft in der horizontalen Richtung aufweist, wobei die Optikelementanordnung vorzugsweise aus einer horizontalen Anordnung von derart zylindrischen Linsen zusammengesetzt ist.
Die Zentren der Öffnungen, welche den rechten und linken Streifenbildelementen entsprechen, sind in wechselseitig entgegengesetzten Richtungen versetzt bezüglich der optischen Achse der zylindrischen Linsen, welche jeweils den Streifenbildelementen entsprechen.
Die Breite I des rechten oder linken Streifenbildelements, der Abstand C von der Anzeigevorrichtung zu dem lichtgebündelten Bereich, der Abstand E zwischen den Zentren der lichtgebündelten Bereiche und der Abstand t von der Hauptebene der zylindrischen Linse an der Seite der Anzeigevorrichtung zu der Anzeigeoberfläche der Anzeigevorrichtung erfüllen die nachstehende Beziehung: t = IC/(E/2 – I)
Es ist ferner eine Einrichtung zum Steuern der Öffnungen mit einem vorbestimmten Signal vorgesehen.
Die Steuereinrichtung ist dazu geeignet, die vielfachen Öffnungen in einem vorbestimmten Bereich in der Lichtquellenein richtung auszubilden und eine Lichtemission in allen anderen Bereichen zu bewirken.
Die Lichtquelleneinrichtung ist eine lichtemittierende Anzeigevorrichtung und die Steuereinrichtung ist dazu geeignet, die lichtemittierende Anzeigevorrichtung zu steuern.
Ansonsten umfaßt die Lichtquelleneinrichtung einen Oberflächenleuchtstoff und eine lichtdurchlässige räumliche Lichtmodulationsvorrichtung, wobei die Steuereinrichtung dazu geeignet ist, die räumliche Lichtmodulationsvorrichtung zu steuern.
Ein erstes Streifenbild, das kombiniert ist durch abwechselndes Anordnen eines ungeradzahligen Bildelements aus den rechten Streifenbildelementen, die durch Unterteilen des Parallaxenbilds für das rechte Auge erhalten werden, und eines geradzahligen Bildelements aus den linken Streifenbildelementen, die durch Unterteilen des Parallaxenbilds für das linke Auge erhalten werden, und ein zweites Streifenbild, das kombiniert ist durch abwechselndes Anordnen ungeradzahliger Bildelemente aus den linken Streifenbildelementen und geradzahliger Bildelemente aus den rechten Streifenbildelementen, werden abwechselnd über den gesamten Bereich der Anzeigevorrichtung oder in einem vorbestimmten Bereich davon angezeigt.
Die Anzeige wird durchgeführt bei Schalten der zwei Streifenbilder, die auf der Anzeigevorrichtung anzuzeigen sind, und der vielfachen Öffnungen, welche auf der lichtemittierenden Seite der Lichtquelleneinrichtung bei Rasterabtastung gebildet werden, indem für jede Abtastzeile oder für jedes Bildelement bzw. Pixel auf der entsprechenden Abtastzeile geschaltet wird.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen vollständig ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B sind schematische Ansichten eines herkömmlichen Beispiels;
2A, 2B und 2C sind schematische Ansichten, welche die Konfiguration eines anderen herkömmlichen Beispiels zeigen;
3 ist eine schematische Ansicht, welche die hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Draufsicht, welche das Prinzip einer stereoskopischen Bildanzeige der Ausführungsform 1 zeigt;
5A und 5B sind Seitenansichten, welche das Prinzip einer stereoskopischen Bildanzeige der Ausführungsform 1 zeigen;
6 ist eine Vorderansicht eines Maskenmusters 9, eines linsenförmigen Objektivs 4 und einer Bildanzeige-Ebene 1 in der Ausführungsform 1;
7 ist eine schematische Ansicht, welche den stereoskopischen Sichtbereich der Ausführungsform 1 zeigt;
8 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung;
9A und 9B sind schematische Seitenansichten, welche das stereoskopische Bildanzeigeverfahren der Ausführungsform 2 zeigen;
10 ist eine Vorderansicht von Maskenmustern 9 und 13 der Ausführungsform 2;
11 ist eine schematische Ansicht, welche den stereoskopischen Sichtbereich der Ausführungsform 2 zeigt;
12 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung;
13A, 13B und 13C sind schematische Seitenansichten, welche das stereoskopische Bildanzeigeverfahren der Ausführungsform 3 zeigen;
14A und 14B sind schematische Ansichten einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung;
15 ist eine schematische auseinandergezogene Perspektivansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 5 der stereoskopischen Bildanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung;
16 ist eine horizontale Querschnittansicht der Ausführungsform 5;
17 ist eine schematische Ansicht der Ausführungsform 5 in einem vertikalen Querschnitt;
18 ist eine vertikale Querschnittansicht der Ausführungsform 5;
19 ist eine schematische Ansicht in einem vertikalen Querschnitt einer Ausführungsform 6 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung;
20 ist eine vertikale Querschnittansicht der Ausführungsform 6;
21 ist eine schematische auseinandergezogene Perspektivansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 7 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung;
22 ist eine schematische auseinandergezogene Perspektivansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 8 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung;
23A, 23B und 23C sind schematische Ansichten, welche das stereoskopische Bildanzeigeverfahren der Ausführungsform 8 zeigen;
24A und 24B sind schematische Ansichten, welche das Bildanzeigeverfahren in einer Ausführungsform 9 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung zeigen;
25A und 25B sind schematische Ansichten der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 10 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung;
26 ist eine Perspektivansicht der Ausführungsform 10;
27A und 27B sind schematische Ansichten, welche das Kombinationsverfahren von horizontalen Streifenbildern in der Ausführungsform 10 zeigen;
28A und 28B sind Ansichten, welche eine Variation der die Lichtquelle der Ausführungsform 10 zeigen;
29 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 11 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung;
30A, 30B und 30C sind schematische Ansichten, welche das stereoskopische Bildanzeigeverfahren der Ausführungsform 11 zeigen;
31 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 12 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung;
32 ist eine Perspektivansicht der Ausführungsform 12;
33 ist eine Ansicht, welche eine Variation der Ausführungsform 12 zeigt;
34 ist eine schematische Ansicht, welche eine Anzeigevorrichtung und die Anordnung von deren Bildelementen in einer anderen Variation der Ausführungsform 12 zeigt;
35 ist eine Ansicht, welche noch eine andere Variation der Ausführungsform 12 zeigt;
36A und 36B sind schematische Ansichten, welche das stereoskopische Bildanzeigeverfahren einer Ausführungsform 13 zeigen;
37 ist eine schematische Ansicht, welche das Kombinationsverfahren von Streifenbildern in der Ausführungsform 13 zeigt;
38 ist eine schematische Ansicht eines Anzeigezustands im Verlauf der Abtastung der Ausführungsform 13; und
39 ist eine schematische Ansicht, welche das Anzeigeverfahren mit vertikalen Streifenbildern in dem stereoskopischen Bildanzeigegerät der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
3 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wobei eine lichtdurchlässige Flüssigkristallanzeige (Anzeigevorrichtung) 6 zum Anzeigen eines Bildes aus einer Bildanzeige-Ebene (Anzeigepixelabschnitt) 1 gebildet ist, welche beispielsweise aus einer Flüssigkristallschicht zusammengesetzt ist und zwischen zwei Glas-Substraten 5 eingeklemmt ist. In 3 sind bestimmte Komponenten wie Polarisationsplatten, Farbfilter, Elektroden, eine schwarze Matrix und ein Antireflexionsfilm aus der Darstellung weggelassen. Eine Rücklichtquelle (Oberflächenleuchtstoff) 10 bildet eine beleuchtende Lichtquelle. Ein Maskensubstrat (Maske) 7, welches aus Glas oder Kunstharzmaterial gebildet ist, ist entgegengesetzt zu der Lichtemissionsebene der Rücklichtquelle 10 positioniert und ist auf seiner Oberfläche mit einem Maskenmuster 9 versehen, welches Lichtdurchlaßöffnungen (Öffnungen A) 8 in einem karierten bzw. schachbrettartigen Muster aufweist. Das Maskenmuster 9 ist aus einem aufgedampften Metallfilm wie aus Chrom oder aus einem lichtabsorbierenden Material gebildet und wird durch Strukturieren auf dem Maskensubstrat 7 präpa riert. Die Rücklichtquelle 10, das Maskensubstrat 7 etc. bilden Komponenten der Lichtquelleneinrichtung und die Öffnungen aufweisende Stirnfläche des Maskensubstrats 7 kann als eine Lichtemissionsebene betrachtet werden, da das Licht daraus emittiert wird. Das Maskensubstrat 7 fungiert als eine Maske, welche Öffnungen 8 in dem karierten Muster trägt bzw. aufweist.
Ein linsenförmiges Objektiv 4 ist mit transparentem Kunstharz oder Glas ausgebildet und besteht aus einer Anordnung in der Horizontalrichtung von einer Vielzahl von vertikal erstreckten zylindrischen Linsen, wobei jede aus einer flachen Oberfläche und einer zylindrischen konvexen Oberfläche gebildet ist. Das linsenförmige Objektiv 4 ist zwischen dem Maskensubstrat 7 und der Flüssigkristallanzeige 6 angeordnet und die Krümmung der zylindrischen Linsen, welche das linsenförmige Objektiv 4 bilden, ist derart gewählt, daß das Maskenmuster 9 im wesentlichen an der fokalen Position bzw. dem Brennpunkt der zylindrischen Linsen angeordnet ist. Ebenso sind die Öffnungen 8 in einer horizontalen Reihe des Maskenmusters 9 vorgesehen, und zwar jeweils den zylindrischen Linsen, welche das linsenförmige Objektiv 4 bilden, entsprechend.
Eine Bildverarbeitungseinrichtung 75 holt ein Parallaxenbild für das rechte Auge (rechtes Parallaxenbild) R und ein Parallaxenbild für das linke Auge (linkes Parallaxenbild) L von einer nicht-dargestellten Parallaxenlichtquelle oder erzeugt derartige Parallaxenbilder darin, teilt dann die zwei Parallaxenbilder jeweils in der vertikalen Richtung auf, um rechte Streifenbildelemente R₁, R₂, R₃, R₄, ... und linke Streifenbildelemente L₁, L₂, L₃, L₄, ... von horizontaler Streifenform zu erzeugen und ordnet diese Streifenbildelemente in alternierender Weise R₁L₂R₃L₄R₅L₆ ... beispielsweise von dem oberen Ende des Bildbereichs an, um ein horizontales Streifenbild zu kombinieren und sendet das entsprechende Bildsignal an eine Anzeigetreiberschaltung 75, welche in Reaktion die Flüssigkristallanzeige 6 treibt, um ein horizontales Streifenbild auf der Bildanzeige-Ebene 1 anzuzeigen, wie in 3 dargestellt ist. E_R und E_L bezeichnen jeweils das rechte und linke Auge des Betrachters.
4 ist eine schematische Ansicht, welche das Prinzip der Betrachtung der Parallaxenbilder in horizontal getrennter Weise jeweils durch das linke und rechte Auge des Betrachters zeigt, und zeigt einen Querschnitt der vorliegenden Ausführungsform aus der Sicht von oben, wodurch die Funktion der vorliegenden Ausführungsform erläutert werden wird. Das Maskensubstrat 7 wird durch die Rücklichtquelle 10 beleuchtet und das Licht tritt aus den Öffnungen 8 aus. Die beleuchteten Öffnungen entsprechen den linken Streifenbildelementen Li unter dem horizontalen Streifenbild, das auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigt ist. Dem aus den Öffnungen 8 austretenden Licht wird eine Richtcharakteristik durch das linsenförmige Objektiv 4 gegeben, wird dann durch die linken Streifenbildelemente Li der Flüssigkristallanzeige 6 moduliert und tritt daraus heraus, wie durch durchgezogene Linien dargestellt ist. Somit können die linken Streifenbildelemente Li, die auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigt sind, nur in einem Bereich beobachtet werden, der durch einen Pfeil bezeichnet ist, welcher das linke Auge E_L enthält.
Bezüglich des rechten Auges E_R sind die Positionen der Öffnungen 8 und die lichtundurchlässigen bzw. opaken Abschnitte des Maskenmusters 9 zu denjenigen, die in 4 dargestellt sind, invertiert, so daß die Öffnungen 8 den rechten Streifenbildelementen Ri, die auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigt sind, entsprechen. Dem aus den Öffnungen 8 austretenden Licht ist durch das linsenförmige Objektiv 4 eine Richt charakteristik gegeben, wird dann von den rechten Streifenbildelementen Ri der Flüssigkristallanzeige 6 moduliert und tritt daraus heraus, wie durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Somit können die rechten Streifenbildelemente Ri, die auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigt sind, nur in einem Bereich beobachtet werden, welcher durch einen das linke Auge E_R enthaltenden Pfeil angezeigt ist.
Damit das Licht von den Öffnungen 8 über den gesamten Bildbereich gleichmäßig von dem linken Auge E_L oder dem rechten Auge E_R empfangen werden kann, wird der Abstand bzw. die Teilung P_4x des linsenförmigen Objektivs 4 geringfügig kleiner gewählt als der horizontale Abstand bzw. die horizontale Teilung P_8x der Öffnungen 8 des Maskenmusters 9.
Durch die vorstehend angeführte Funktion wird das durch die linken und rechten Streifenbildelemente Li, Ri transmittierte Licht insgesamt in horizontal getrennter Weise den beiden Bereichen zugeführt und der Betrachter kann, indem das linke und rechte Auge jeweils in diesen beiden Bereichen angeordnet wird, linke und rechte Parallaxenbilder L, R betrachten, wobei jedes aus einer Gruppe von Streifenbildelementen besteht, wobei ein stereoskopisches Bild beobachtet bzw. betrachtet wird.
5A und 5B sind Querschnittansichten in der vertikalen Richtung der vorliegenden Ausführungsform, welche jeweils den optischen Beobachtungsweg der rechten Streifenbildelemente Ri, welche von dem rechten Auge E_R betrachtet werden, und jenen der linken Streifenbildelemente Li, die von dem linken Auge E_L betrachtet werden, zeigen und 6 ist eine Vorderansicht des Maskenmusters 9, des linsenförmigen Objektivs 4 und der Bildanzeige-Ebene 1. Der Betrachtungsbereich in der vertikalen Richtung wird unter Bezugnahme auf diese Zeichnun gen erläutert werden. Die Öffnungen 8 des Maskenmusters 9 sind in einem karierten Muster, wie in 1 dargestellt ist, angeordnet und entsprechen jeweils in der vertikalen Richtung den auf der Flüssigkristallanzeige 6 dargestellten Streifenbildelementen und in der horizontalen Richtung den zylindrischen Linsen für jede Art der Streifenbildelemente. Da der Abstand bzw. die Teilung P_8Y der Öffnungen 8 in der vertikalen Richtung geringfügig größer gewählt ist als der Abstand bzw. die Teilung P_1Y der auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigten Streifenbildelemente, kann der Betrachter in einem vorbestimmten Betrachtungsabstand von der Flüssigkristallanzeige 6 die Öffnungen 8 durch die auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigten Streifenbildelemente betrachten. Somit kann dort ein Betrachtungsbereich erzielt werden, in dem die Augen des Betrachters bei einer bestimmten Höhe die linken und rechten Streifenbildelemente in einer gleichförmig getrennten Weise über die gesamte vertikalen Breite des Bildbereichs betrachten können.
Ebenso wird die vertikale Breite da der Öffnungen 8 kleiner gewählt als die Breite d₁ des Streifenbildelements, so daß, auch wenn die Augen des Betrachters sich in der vertikalen Richtung bewegen, um eine bestimmte Verschiebung zwischen der relativen Position der Streifenbildelemente und den entsprechenden Öffnungen 8, die von dem Betrachter gesehen werden, zu bewirken, derartige Streifenbildelemente noch betrachtet werden können, da die vertikal benachbarten Streifenbildelemente nicht in die Öffnungen 8 kommen. Folglich kann der Betrachtungsbereich in der vertikalen Richtung bis zu einer Reichweite erweitert werden, was durch einen Pfeil in 5A und 5B dargestellt ist.
Indem die in 4, 5A und 5B dargestellten Situationen kombiniert werden, kann die stereoskopische Sicht in den in 7 dargestellten Bereichen erzielt werden, wobei das Bezugszeichen 41 das stereoskopische Bildanzeigegerät der Ausführungsform 1 bezeichnet. Das Bezugszeichen 42 bezeichnet einen Zentralbereich, wo die stereoskopische Betrachtung möglich ist, welcher räumlich aus einem Paar aus einem Bereichs, wo nur das rechte Parallaxenbild R beobachtet werden kann, und einem Bereichs zusammengesetzt ist, wo nur das linke Parallaxenbild L beobachtet werden kann. Falls sich der Betrachter in der vertikalen Richtung von dem zentralen stereoskopischen Betrachtungsbereich 42 bewegt, werden die Bereiche, die zum Betrachten der linken und rechten Parallaxenbilder möglich sind, invertiert. Demgemäß ist die stereoskopische Betrachtung in den Bereichen 43–46 möglich. Derartige stereoskopische Betrachtungsbereiche werden periodisch in der vertikalen und horizontalen Richtung ausgebildet und es gibt noch andere derartige Bereiche, obgleich sie nicht veranschaulicht sind.
Wie vorstehend erläutert wurde, erlaubt die vorliegende Ausführungsform wegen passender Wahl des horizontalen Abstands und der vertikalen Breite der Öffnungen 8 eine gleichmäßige Konzentration der linken und rechten Streifenbildelemente, welche den stereoskopischen Betrachtungsbereich bilden, und erlaubt ebenso, einen breiten stereoskopischen Betrachtungsbereich in der vertikalen Richtung sicherzustellen.
Ebenso erlaubt die vorliegende Ausführungsform, welche das linsenförmige Objektiv 4 und das Maskenmuster 9 hinter der Flüssigkristallanzeige 6 aus der Sicht von der Betrachterseite aufweist, um ein gerichtetes Beleuchtungslicht zu erzielen, eine klare Anzeige des stereoskopischen Bilds ohne die Oberflächenreflexion durch das linsenförmige Objektiv oder die Moire-Ränder mit einem hohen Kontrast zu erzielen, was durch die schwarze Matrix der Flüssigkristallanzeige 6 erzeugt wird.
Die Streifenbildelemente, welche das auf der Flüssigkristallanzeige anzuzeigende horizontale Streifenbild bilden, können durch abwechselnde Anordnung durch die Breite einer einzelnen Abtastzeile oder durch die Breite von mehreren Abtastzeilen erzielt werden.
Im Fall der abwechselnden Anzeige der rechten und linken Streifenbildelemente durch jede Abtastzeile ist es ebenso möglich, die in der Fernsehtechnologie bekannte 2:1-Zwischenzeilenabtastung anzuwenden und die rechten Streifenbildelemente in einem Feld und die linken Streifenbildelemente in einem nächsten Feld anzuzeigen. Ein derartiges Verfahren ist insbesondere geeignet zur stereoskopischen Anzeige eines natürlichen Bilds, das beispielsweise mit Fernsehkameras erzielt wird.
Es ist ebenso möglich, anstelle der Rücklichtquelle 10 und des Maskensubstrats 7 eine lichtemittierendes Anzeigevorrichtung wie ein CRT oder eine fluoreszierende Anzeigeröhre als die Lichtquelleneinrichtung zu verwenden, um Öffnungen eines karierten Musters ähnlich wie das Maskenmuster 9 auf der Lichtemissionsseite einer derartigen Anzeigevorrichtung auszubilden und um die Richtcharakteristik dem aus derartigen Öffnungen austretenden Licht zu geben.
Die vorliegende Ausführungsform verwendet das linsenförmige Objektiv, welches aus zylindrischen Linsen besteht, wobei jede aus einer flachen Oberfläche und einer konvexen zylindrischen Oberfläche gebildet ist, jedoch kann ebenso eine zylindrische Linsenanordnung verwendet werden, die aus zylindrischen Linsen zusammengesetzt ist, von denen zwei Außenflächen aus gekrümmten Außenflächen zusammengesetzt sind.
8 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung, wobei ein anderes zweites Maskensubstrat (zweite Maske) 11 zwischen dem Maskensubstrat 7 und dem linsenförmigen Objektiv 4 der Ausführungsform 1 vorgesehen ist.
Das zweite Maskensubstrat 11 ist mit einem Maskenmuster 13 darauf versehen, welches mehrere horizontale streifenförmige Öffnungen 12 (Öffnungen B) mit einem Abstand P_12Y entsprechend den Streifenbildelementen auf der Flüssigkristallanzeige 6 aufweist.
Das Prinzip der horizontalen Trennung der Parallaxenbilder R, L jeweils an dem rechten und linken Auge des Betrachters ist gleich jenem in der Ausführungsform 1. Noch genauer ist das Maskenmuster 9 des Maskensubstrats 7 im wesentlichen an den fokalen Positionen bzw. Brennpunkten der zylindrischen Linsen angeordnet, welche das linsenförmige Objektiv 4 bilden. Das aus den Öffnungen 8 des Maskenmusters 9 austretende Licht wird teilweise durch Öffnungen 12 des zweiten Maskensubstrats 11 durchgelassen, dann wird ihm eine Richtcharakteristik durch das linsenförmige Objektiv 4 gegeben, wird ferner durch die auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigten linken und rechten Streifenbildelemente moduliert und erreicht das linke oder rechte Auge des Betrachters, wobei die linken und rechten Parallaxenbilder L, R in der horizontalen Richtung getrennt werden und von dem Betrachter betrachtet werden.
Das zweite Maskensubstrat 11 ist vorgesehen, die stereoskopische Betrachtungsreichweite in der vertikalen Richtung auszudehnen. 9A und 9B sind Querschnittansichten der vorliegenden Ausführungsform in der vertikalen Richtung, welche das stereoskopische Bildanzeigeverfahren der vorliegenden Ausführungsform zeigen. 9A zeigt die optischen Betrachtungswe ge der rechten Streifenbildelemente Ri, die von dem rechten Auge E_R betrachtet werden, und 9B zeigt die optischen Betrachtungswege der linken Streifenbildelemente Li, die von dem linken Auge E_L betrachtet werden. Ebenso ist 10 eine Vorderansicht der Maskenmuster 9 und 13 der vorliegenden Ausführungsform. Deren Funktion wird nunmehr unter Bezugnahme auf diese Zeichnungen erläutert werden.
Die Öffnungen 12 des Maskenmusters 13 des Maskensubstrats 11 entsprechen jeweils den auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigten Streifenbildelementen und der vertikale Abstand P_12Y der Öffnungen 12 ist geringfügig größer gewählt als der Abstand P_1Y der auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigten Streifenbildelemente. Somit beobachtet der Betrachter die Öffnungen 8 durch die auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigten Streifenbildelemente und ebenso durch die horizontalen streifenförmigen Öffnungen 12, so daß der Betrachter bei einer vorbestimmten Augenhöhe die linken und rechten Streifenbildelemente in horizontal getrennter Weise gleichförmig über die gesamte vertikale Breite des Bildbereichs betrachten kann.
Das auf die Augen des Betrachters durch die Öffnungen 12 des Maskenmusters 13 einfallende Licht wurde durch die entsprechenden kariert-gemusterten Öffnungen 8 des Maskenmusters 9 durchgelassen, dann wird ihm eine Richtcharakteristik in Richtung auf das linke und rechte Auge des Betrachters durch das linsenförmige Objektiv 4 gegeben und wird dann nur durch die entsprechenden Streifenbildelemente durchgelassen.
In einer derartigen Anordnung ist der vertikale Abstand P_8Y der kariert-gemusterten Öffnungen 8 des Maskenmusters 9 geringfügig größer gewählt als der vertikale Abstand P_12Y der Öffnungen 12 des Maskenmusters 13, wobei der Betrachter bei einer vorbestimmten Augenhöhe das stereoskopische Bild gleichmäßig ohne Aberration in der Zuordnung von den Öffnungen zu den linken und rechten Streifenbildelementen in der vertikalen Richtung über die gesamte vertikale Breite des Bildbereichs betrachten kann.
Ebenso ist die vertikale Breite d₁₂ der Öffnungen 12 des Maskenmusters 13 kleiner gewählt als die Breite d₁ der Streifenbildelemente, wobei, auch wenn die Augenhöhe des Betrachters in der vertikalen Richtung verschoben ist, um eine Verschiebung in der relativen Position zwischen einem gegebenen Streifenbildelement und einer entsprechenden Öffnung 12 zu bewirken, der Betrachter noch ein derartiges Streifenbildelement betrachten kann, ohne daß das vertikal benachbarte Streifenbildelement in den Bereich der entsprechenden Öffnung 12 kommt, so daß der Betrachtungsbereich in der vertikalen Richtung auf eine Reichweite erweitert werden kann, die durch einen Pfeil in 7 angezeigt ist.
In dieser Situation mußte der Abstand zwischen den Maskenmustern 13 und 9 optimiert werden, damit das durch die Öffnungen 12 des Maskenmusters 13 durchgelassene Licht nicht mit dem Licht von verschiedenen Richtcharakteristiken gemischt wird, was von einer Öffnung des Maskenmusters 9 kommt, die vertikal benachbart zu der jeweiligen Öffnung 8 ist.
Wenn die Höhe der Augen des Betrachters von dem in 9A und 9B dargestellten stereoskopischen Betrachtungsbereich zu einem vertikalen benachbarten stereoskopischen Betrachtungsbereich versetzt ist, entspricht nunmehr das durch die Öffnungen 12 des Maskenmusters 13 durchlaufende Licht einer Öffnung des Maskenmusters 9 des Maskensubstrats 7, was vertikal benachbart zu der ursprünglich entsprechenden Öffnung 8 ist, wobei die Bündelung in der horizontalen Richtung invertiert ist und gleichzeitig die Zuordnung zu den Streifenbildelementen, die an jene angrenzen, welche betrachtet wurden, hergestellt wird, so daß die Bereiche bzw. Flächen der linken und rechten Parallaxenbilder nicht invertiert sind.
Indem die in 4, 9A und 9B dargestellten Situationen kombiniert werden, kann die stereoskopische Sicht in Bereichen erzielt werden, die in 11 dargestellt sind, wobei das Bezugszeichen 45 das stereoskopische Bildanzeigegerät der Ausführungsform 2 bezeichnet. Das Bezugszeichen 46 bezeichnet einen zentralen stereoskopischen Betrachtungsbereich, welcher räumlich aus einem Paar von einem Bereich, wo nur das rechte Parallaxenbild R betrachtet werden kann, und einem Bereich gebildet ist, wo nur das linke Parallaxenbild L betrachtet werden kann.
In der vorliegenden Ausführungsform, die sich von der Ausführungsform 1 unterscheidet, sind die Bereiche, die zum jeweiligen Betrachten des linken Parallaxenbilds L und des rechten Parallaxenbilds R geeignet sind, nicht invertiert, auch wenn sich der Betrachter vertikal von dem zentralen stereoskopische Betrachtungsbereich 46 bewegt, so daß stereoskopische Betrachtungsbereiche 47, 48 erzielt werden. Derartige stereoskopische Betrachtungsbereiche werden periodisch in der vertikalen und horizontalen Richtung ausgebildet und es gibt noch andere derartige Bereiche, obgleich sie nicht dargestellt sind.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform 1 darin, daß die Öffnungen 8 des Maskenmusters 9 an den fokalen Positionen bzw. Brennpunkten des linsenförmigen Objektivs 4 angeordnet sind und daß das Maskenmuster 13, das die Öffnungen 12 zum Steuern des stereoskopischen Betrachtungsbereich in der vertikalen Richtung auf weist, unabhängig vorgesehen ist, um den stereoskopischen Betrachtungsbereich in der vertikalen Richtung auszudehnen.
Ebenso erlaubt es die vorliegende Ausführungsform, welche das linsenförmige Objektiv 4 und die zwei Maskenmuster hinter der Flüssigkristallanzeige 6 aus der Sicht von der Seite des Betrachters aufweist, um ein gerichtetes Beleuchtungslicht zu erzielen, eine klare Anzeige des stereoskopischen Bilds ohne Oberflächenreflexion durch das linsenförmige Objektiv oder die Moire-Ränder mit einem hohen Kontrast zu erzielen, was durch die schwarze Matrix der Flüssigkristallanzeige 6 erzeugt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das zweite Maskenmuster 13, welches die horizontalen streifenförmigen Öffnungen aufweist, zwischen dem linsenförmigen Objektiv 4 und dem Maskenmuster 9 mit den kariert-gemusterten Öffnungen positioniert, jedoch kann ein ähnlicher Effekt ebenso erzielt werden, indem das Maskenmuster 13 zwischen der Flüssigkristallanzeige 6 und dem linsenförmigen Objektiv 4 angeordnet wird.
12 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung, wobei das Maskensubstrat 7 der Ausführungsform 1, welches das feste karierte Maskenmuster aufweist, ersetzt wird durch ein lichtdurchlässiges räumliches Lichtmodulationselement 71 wie eine lichtdurchlässige Flüssigkristallanzeigevorrichtung, um darauf ein Maskenmuster mit kariert-gemusterten Lichtdurchlaßabschnitten (Öffnungen) auszubilden, was in Synchronisation mit dem auf der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigten Streifenbild geändert wird.
Eine Bildverarbeitungseinrichtung 74 holt ein Parallaxenbild für das rechte Auge (rechtes Parallaxenbild) R und ein Paral laxenbild für das linke Auge (linkes Parallaxenbild) L von einer nicht dargestellten Parallaxenbildquelle oder erzeugt derartige Parallaxenbilder darin, unterteilt dann die zwei Parallaxenbilder jeweils in der vertikalen Richtung, um rechte Streifenbildelemente R₁, R₂, R₃, R₄, ... und linke Streifenbildelemente L₁, L₂, L₃, L₄, ... von horizontaler Streifenform zu erzeugen und ordnet diese Streifenbildelemente in abwechselnder Weise R₁L₂R₃L₄R₅L₆ ... beispielsweise von dem oberen Ende des Bildbereichs an, um ein horizontales Streifenbild zu kombinieren und sendet das entsprechende Bildsignal an eine Anzeigetreiberschaltung 73, welche in Reaktion die Flüssigkristallanzeige 6 treibt, um ein horizontales Streifenbild auf der Bildanzeige-Ebene 1 anzuzeigen, wie in 12 dargestellt ist. Zugleich erzeugt die Bildverarbeitungseinrichtung 74 ein Maskenmuster mit Öffnungen entsprechend dem horizontalen Streifenbild, und sendet das entsprechende Bildsignal an eine Lichtmodulationselementtreiberschaltung 72, welche ein räumliches Lichtmodulationselement 71 treibt, um das Maskenmuster darauf anzuzeigen. E_R und E_L bezeichnen jeweils das rechte und linke Auge des Betrachters.
Die Rücklichtquelle 10, das räumliche Lichtmodulationselement 71 etc. bilden Komponenten der Lichtquelleneinrichtung und die Anzeigeebene des räumlichen Lichtmodulationselements 71 kann als eine Lichtemissionsebene betrachtet werden, da das Licht daraus emittiert wird.
13A, 13B und 13C sind schematische Ansichten, welche das stereoskopische Bildanzeigeverfahren der vorliegenden Ausführungsform zeigen. 13A zeigt das Muster der Lichtdurchlaßabschnitte (Öffnungen) und der Lichtunterbrechungsabschnitte des räumlichen Lichtmodulationselements 71, während 13B und 13C die Bildanzeigeebene 1 der Flüssigkristallanzeige 6 zeigen, auf der ein Streifenbild angezeigt wird, das durch jeweiliges Unterteilen der linken und rechten Parallaxenbilder L, R in horizontale Streifenbildelemente und durch Anordnen von derartigen Streifenbildelementen abwechselnd von dem oberen Ende des Bildbereichs erzielt wird.
Wenn das räumliche Lichtmodulationselement 71 ein Muster der Lichtdurchlaßabschnitte 81 bildet, was durch durchgezogene Linien in 13A bezeichnet ist, zeigt die Bildanzeigeebene 1, wie in 13B dargestellt ist, ein erstes horizontales Streifenbild PI an, das aus einem rechten Streifenbildelement R1 in einer ersten Abtastzeile Y1, einem linken Streifenbildelement L2 in einer zweiten Abtastzeile Y2, einem rechten Streifenbildelement R3 in einer dritten Abtastzeile Y3 etc. kombiniert ist. Somit werden die linken und rechten Streifenbildelemente Li, Ri jeweils von dem linken und rechten Auge durch die horizontal getrennten Lichtstrahlenbündel betrachtet und das stereoskopische Bild wird von den linken und rechten Parallaxenbildern betrachtet, wobei jedes durch eine Gruppe von Streifenbildelementen gebildet wird.
Dann zeigt, wenn das räumliche Lichtmodulationselement 71 geschaltet wird, um ein Muster der Lichtdurchlaßabschnitte 82 auszubilden, was durch gestrichelte Linien in 13A bezeichnet ist, die Bildanzeigeebene 1, wie in 13C dargestellt ist, ein zweites horizontales Streifenbild PII an, das aus einem linken Streifenbildelement L1 in einer ersten Abtastzeile Y1, einem rechten Streifenbildelement R2 in einer zweiten Abtastzeile Y2, einem linken Streifenbildelement L3 in einer dritten Abtastzeile Y3 etc. kombiniert ist. Somit werden die linken und rechten Streifenbildelemente Li, Ri jeweils von dem linken und rechten Auge durch die horizontal getrennten Lichtstrahlenbündel betrachtet und das stereoskopische Bild wird von den linken und rechten Parallaxenbildern betrachtet, wobei jedes von einer Gruppe von Streifenbildelementen gebildet wird.
Indem abwechselnd die vorstehend angeführten zwei Zustände auf zeitlich aufgeteilter Basis angezeigt werden, können die linken und rechten Parallaxenbilder L, R ohne den Verlust an Auflösung angezeigt werden im Gegensatz zu den vorstehenden Ausführungsformen, in denen die Auflösung auf die Hälfte durch die Kombination des horizontalen Streifenbilds reduziert wird.
In dem herkömmlichen stereoskopischen Anzeigesystem, bei dem die linken und rechten Parallaxenbilder Feld um Feld auf zeitlich aufgeteilter Basis angezeigt werden, musste die Frame-Frequenz auf ungefähr 120 Hz zur Vermeidung der Flimmer-Erscheinung erhöht werden, jedoch erlaubt das stereoskopische Bildanzeigegerät der vorliegenden Ausführungsform die Betrachtung mit einer hohen Auflösung ohne die Flimmer-Erscheinung auch mit einer Frame-Frequenz von 60 Hz, da die linken und rechten Parallaxenbilder durch Kombination zu einem horizontalen Streifenbild angezeigt werden.
Im Falle daß die Neu-Schreibgeschwindigkeit der Bildanzeigeebene 1 der Flüssigkristallanzeige 6 und jene des räumlichen Lichtmodulationselements 71 wechselseitig unterschiedlich sind, werden der Neuschreibvorgang der Anzeigetreiberschaltungen 73 und jener der Lichtmodulationselementtreiberschaltung 72 vorzugsweise kombiniert, wie in 12 dargestellt ist, um die Neuschreibung des Streifenbilds und jene des Maskenmusters der Öffnungen zu kombinieren, so daß der Betrachter nicht den Unterschied bemerkt.
Ein derartiger Neu-Schreibvorgang kann für jedes Bildelement bzw. Pixel auf der entsprechenden Abtastzeile auf der Bildan zeigeebene der Flüssigkristallanzeige 6 und des räumlichen Lichtmodulationselements 71 oder für jede entsprechende Abtastzeile davon durchgeführt werden.
Die vorliegende Ausführungsform wird realisiert, indem das Maskensubstrat 7 der Ausführungsform 1 durch das räumliche Lichtmodulationselement 71 ersetzt wird, jedoch ist es ebenso möglich, die Auflösung der Ausführungsform 2 zu verbessern, indem deren Maskensubstrat 7 durch das räumliche Lichtmodulationselement 71 ersetzt wird und indem der Vorgang in einer ähnlichen Weise wie in der vorliegenden Ausführungsform bewirkt wird.
14A und 14B sind schematische Ansichten einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung, welche nahezu dieselbe Konfiguration wie die Ausführungsform 3 aufweist, jedoch hinsichtlich des Bildanzeigeverfahrens unterschiedlich ist. Im Unterschied zu den vorangegangenen Ausführungsformen zeigt die vorliegende Ausführungsform ein stereoskopisches Bild nur in einem vorbestimmten Bereich in der Bildanzeigeebene 1 der Flüssigkristallanzeige 6 an und zeigt ein gewöhnliches zweidimensionales Bild in dem restlichen Bereich an.
14A zeigt das Muster der Lichtdurchlaßabschnitte (Öffnungen) und die Lichtunterbrechungsabschnitte des räumlichen Lichtmodulationselements 71 und 14B zeigt ein auf der Bildanzeigeebene 1 der Flüssigkristallanzeige 6 angezeigtes Bildmuster.
In einem stereoskopischen Anzeigebereich 91 in der Bildanzeigeebene 1 ist, wie in der Ausführungsform 3 erläutert ist, ein erstes horizontales Streifenbild PI oder ein zweites horizontales Streifenbild PII angezeigt, was durch abwechselnde Anordnung der linken und rechten Streifenbildelemente kombi nert wird, und ein gewöhnliches zweidimensionales Bild S wird in anderen Bereichen angezeigt.
Auf dem räumlichen Lichtmodulationselement 71 ist ein Maskenmuster mit den kariert-gemusterten Öffnungen in einem Bereich 92 ausgebildet, welcher dem Bereich 91 entspricht, und dem durch diese Öffnungen durchgelassenen Licht wird so eine Richtcharakteristik gegeben, daß die Lichtstrahlenbündel von den linken und rechten Streifenbildelementen Li, Ri jeweils auf das linke und rechte Auge in wechselweise getrennter Weise gerichtet werden. Das räumliche Lichtmodulationselement 71 wird lichtdurchlässig mit Ausnahme des Bereichs 92 gemacht, wobei das zweidimensionale Bild S sowohl das linke wie auch das rechte Auge erreicht. Ein derart lichtdurchlässiger Zustand des räumlichen Lichtmodulationselements 71 mit Ausnahme des Bereichs 92 entspricht der Lichtemission in all den Bereichen mit Ausnahme des Bereichs 92 in der Lichtemissionsebene der Lichtquelleneinrichtung.
Die stereoskopische Bildanzeige ermöglicht nur in dem Bereich 91 durch abwechselndes Anzeigen des ersten horizontalen Streifenbilds PI und des zweiten horizontalen Streifenbilds PII und durch Schalten des Öffnungsmusters des Bereichs 92 in Synchronisation wie in der dritten Ausführungsform die Betrachtung des stereoskopischen Bilds mit einer hohen Auflösung in dem zweidimensionalen Bild.
Es ebenso möglich, das stereoskopische Bild nur in einem Teil des Bildbereichs wie in der Ausführungsform 4 anzuzeigen, indem das räumliche Lichtmodulationselement 71 durch das Maskensubstrat 7 der Ausführungsform 1 ersetzt wird, was das feste Muster aufweist und kariert-gemusterte Öffnungen in dem Bereich zum Anzeigen des stereoskopischen Bilds ausbildet.
Die vorstehenden Ausführungsformen ermöglichen eine Betrachtung des ausreichenden stereoskopischen Bilds auch mit einer Anzeigevorrichtung einer geringen Anzeigegeschwindigkeit (Frame-Frequenz), da die linken und rechten Parallaxenbilder L, R, welche aus Streifenbildelementen gebildet sind, in konstanter Weise in die jeweiligen Augen gelangen im Gegensatz zu dem herkömmlichen zeitlich aufgeteilten Anzeigeverfahren der linken und rechten Parallaxenbilder, bei denen die Frame-Frequenz der Anzeigevorrichtung erhöht werden mußte, um die linken und rechten Parallaxenbilder durch den verbleibenden Bildeffekt der Augen zu verschmelzen. Folglich kann das stereoskopische Bildanzeigegerät noch leichter konstruiert werden.
Ebenso wird der vertikale Abstand der Öffnungen 8 des Maskenmusters 9 größer gewählt als der vertikale Abstand der auf der Anzeigevorrichtung angezeigten Streifenbildelemente, wobei der Betrachter an der Beobachtungsposition bei einer vorbestimmten Höhe das stereoskopische Bild betrachten kann, indem die linken und rechten Parallaxenbilder L, R gleichmäßig über den gesamten Bildbereich getrennt werden.
Ebenso wird die vertikale Breite d₈ der Öffnungen 8 des Maskenmusters 9 kleiner gewählt als die Breite der Streifenbildelemente, um den Betrachtungsbereich in der vertikalen Richtung auszudehnen.
15 ist eine Perspektivansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung, wobei eine Anzeigevorrichtung 6 zum Anzeigen eines Bilds beispielsweise aus einer Flüssigkristallanzeige gebildet ist. Ein Anzeigepixelabschnitt 1, der beispielsweise aus einer Flüssigkristallschicht besteht, ist zwischen zwei Glassubstraten 5 eingeklemmt und dient dazu, ein dreidimensionales Bild anzu zeigen, wie später erläutert werden wird. In 15 sind bestimmte Komponenten wie Polarisationsplatten, Farbfilter, Elektroden, eine schwarze Matrix und ein Antireflexionsfilm aus der Darstellung weggelassen.
Eine Rücklichtquelle (Oberflächenleuchtstoff) 10 bildet eine Beleuchtungslichtquelle. Ein Maskensubstrat (Maske) 7, das mit einem Maskenmuster 9, welches kariert-gemusterte Öffnungen 8 aufweist, versehen ist, ist zwischen der Anzeigevorrichtung 6 und der Rücklichtquelle 10 angeordnet. Das Maskenmuster 9 wird präpariert, indem ein aufgedampfter Metallfilm wie aus Chrom oder einem lichtabsorbierenden Material auf dem Maskensubstrat 7 aus Glas oder Kunstharz strukturiert wird. Die Rücklichtquelle 10, das Maskensubstrat 7 etc. bilden Komponenten der Lichtquelleneinrichtung.
Zwischen dem Maskensubstrat 7 und der Anzeigevorrichtung 6 sind ein erstes linsenförmiges Objektiv 4 und ein zweites linsenförmiges Objektiv 3 vorgesehen, welche aus transparentem Kunstharz oder Glas gebildet sind. Das erste linsenförmige Objektiv 4 ist eine vertikale zylindrische Linsenanordnung, die aus einer Anordnung in der horizontalen Richtung von vertikal erstreckten zylindrischen Linsen besteht, während das zweite linsenförmige Objektiv 3 eine horizontale zylindrische Linsenanordnung ist, die aus einer Anordnung in der vertikalen Richtung von horizontal erstreckten zylindrischen Linsen besteht. Das erste und zweite linsenförmige Objektiv 4, 3 bilden eine Komponente eines mikrooptischen Elements 3H.
Die Anzeigevorrichtung 6 zeigt, wie in 15 dargestellt ist, ein horizontales Streifenbild an, das erzielt wird, indem die linken und rechten Parallaxenbilder R, L in der vertikalen Richtung jeweils in mehrere horizontale streifenför mige Bildelemente bzw. Pixel Ri, Li unterteilt werden und indem diese Bildelemente bzw. Pixel abwechselnd wie L₁R₂L₃R₄L₅R₆ ... beispielsweise von der Oberseite des Bildbereichs angeordnet werden.
Das Licht von der Rücklichtquelle 10 wird durch die Öffnungen 8 des Maskensubstrats 7 und durch das mikrooptische Element 3H durchgelassen und beleuchtet die Anzeigevorrichtung 6, wobei die linken und rechten Streifenbildelemente Ri, Li getrennt werden und jeweils von den Augen des Betrachters betrachtet werden.
16 ist eine horizontale Querschnittansicht der Ausführungsform 5, welche das Prinzip der horizontalen Trennung des Lichts von den linken und rechten Streifenbildelementen jeweils zu den Augen des Betrachters zeigt. Das Maskensubstrat 7 wird von der Rücklichtquelle 10 beleuchtet und das Licht tritt aus den Öffnungen 8 aus. Vor dem Maskensubstrat 7 ist an der Seite des Betrachters das erste linsenförmige Objektiv 4 vorgesehen, bei dem die Krümmung von dessen Linsen derart gewählt ist, daß das Maskenmuster 9 im wesentlichen an den fokalen Positionen bzw. Brennpunkten der zylindrischen Linsen positioniert ist. In diesem Querschnitt übt das zweite linsenförmige Objektiv 3 keine optische Funktion aus, so daß das von einem Punkt in der Öffnung 8 austretende Licht umgewandelt wird, und zwar in diesem Querschnitt, in ein im wesentlichen paralleles Strahlenbündel bei Durchlaufen des mikrooptischen Elements 3H. Das parallele Lichtstrahlenbündel in diesem Querschnitt muß nicht exakt parallel sein und das Ziel der vorliegenden Erfindung kann erreicht werden, solange wie die stereoskopische Beobachtung durch Übersprechen verhindert wird, was durch Mischen des linken und rechten Bildbereichs an der Position des Betrachters hervorgerufen wird.
Ein Paar aus dem Öffnungsabschnitt und dem lichtundurchlässigen Abschnitt in dem Maskenmuster 9 entspricht im wesentlichen einer Teilung des ersten linsenförmigen Objektivs 4. Das veranschaulichte Muster des Öffnungsabschnitts und des lichtundurchlässigen Abschnitts entspricht den linken Streifenbildelementen Li unter den horizontalen linken und rechten Streifenbildelementen, die auf der Bildanzeigevorrichtung 6 angezeigt werden, so daß das aus den Öffnungen 8 austretende Licht durch das erste linsenförmige Objektiv 4 durchgelassen wird und die linken Streifenbildelemente Li auf der Anzeigevorrichtung 6 mit einer Bündelung in einer Reichweite beleuchtet, was durch durchgezogene Linien bezeichnet ist.
E_L bezeichnet das linke Auge des Betrachters. Der Abstand bzw. die Teilung P_4X des ersten linsenförmigen Objektivs 4 wird geringfügig kleiner gewählt als der Abstand P_9X der Öffnungsabschnitte und der lichtundurchlässigen Abschnitte des Maskenmusters 9, damit das Licht aus den Öffnungen 8 auf das linke Auge E_L gleichmäßig von der gesamten Breite des Bildbereichs konzentriert wird. Noch spezifischer ist die Teilung P_4X derart bestimmt, um eine Beziehung zu erfüllen: L0 : (L0 + d1) = P4X : P9X (5)wobei L0 der optische Abstand von der vorbestimmten Betrachterposition zu dem ersten linsenförmigen Objektiv 4 ist und d1 der optische Abstand von dem ersten linsenförmigen Objektiv 4 zu dem Maskenmuster 9 ist. Somit können die auf der Anzeigevorrichtung 6 angezeigten linken Streifenbildelemente Li nur in einem Bereich nahe dem linken Auge E_L beobachtet bzw. betrachtet werden.
Bezüglich der rechten Streifenbildelemente Ri wird die Anordnung der Öffnungen und der lichtundurchlässigen Abschnitte des Maskenmusters 9 invertiert und entspricht den rechten Streifenbildelementen Ri unter den horizontalen linken und rechten Streifenbildelementen, die auf der Anzeigevorrichtung 6 angezeigt werden, so daß die rechten Streifenbildelemente Ri durch das erste linsenförmige Objektiv 4 mit einer Bündelung in Richtung auf eine Reichweite nahe dem rechten Auge E_R beleuchtet werden. Somit können die auf der Anzeigevorrichtung 6 angezeigten rechten Streifenbildelemente Ri nur in einem Bereich nahe dem rechten Auge E_R betrachtet werden. In der vorliegenden Ausführungsform werden die linken und rechten Streifenbildelemente auf der Anzeigevorrichtung 6 somit in der horizontalen Richtung getrennt in die Bereiche und beobachtet bzw. betrachtet in den Bereichen des linken und rechten Auges.
17 ist eine schematische vertikale Querschnittansicht der Ausführungsform 5 und der Betrachtungsbereich in der vertikalen Richtung wird unter Bezugnahme auf diese Zeichnung erläutert werden. In 17 sind das erste linsenförmige Objektiv 4, welches keine optische Funktion in diesem Querschnitt aufweist, und das nicht unmittelbar mit der optischen den Wirkung verknüpfte Glas-Substrat weggelassen und das zweite linsenförmige Objektiv 3 ist ebenso begrifflich veranschaulicht. Die Öffnungen 8 des Maskenmusters sind in einem karierten Muster angeordnet, wie in 15 dargestellt ist, so daß sie in der vertikalen Richtung jeweils den linken und rechten horizontalen Streifenbildelementen entsprechen, die in einer abwechselnden Anordnung auf der Anzeigevorrichtung 6 angezeigt sind.
Das karierte Muster der Öffnungen 8 wird verwendet, um die linken oder rechten Streifenbildelemente zu beleuchten. In 17 wird von den veranschaulichten Öffnungen angenommen, daß sie beispielsweise die linken Streifenbildelemente Li beleuchten, und die schwarzen Abschnitte des Maskenmusters 9 bezeichnen lichtundurchlässige Abschnitte, die kein Licht durchlassen. Auf der Anzeigevorrichtung 6 bezeichnen weiße Abschnitte und schwarze Abschnitte jeweils die linken Streifenbildelemente Li, welche mit dem linken Auge korrespondieren, und die rechten Streifenbildelemente Ri, welche mit dem rechten Auge korrespondieren.
In der veranschaulichten Anordnung sind die vertikale Breite (Teilung) Vm der Öffnung des Maskenmusters, die gleich der Breite des lichtundurchlässigen Abschnitts ist, und zwar in einem bestimmten vertikalen Querschnitt, die vertikale Teilung VL des zweiten linsenförmigen Objektivs 3, die Bildelementteilung Vd der Anzeigevorrichtung 6 in der vertikalen Richtung (ist gleich der vertikalen Teilung der auf der Anzeigevorrichtung 6 angezeigten Streifenbildelemente), die Brennweite fv von jeder der zylindrischen Linsen, welche das zweite linsenförmige Objektiv 3 in der Ebene von 17 bilden, der Abstand L1 von der Anzeigeebene der Anzeigevorrichtung 6 zu der Hauptebene des zweiten linsenförmigen Objektivs 3 an der Seite des Betrachters und der Abstand L2 von der Hauptebene des zweiten linsenförmigen Objektivs 3 an der Maskenseite zu dem Maskenmuster 9 so gewählt, um die nachstehenden Bedingungen zu erfüllen: Vd : Vm = L1 : L2 (1) Vd : VL = (L1 + L2)/2 : L2 (2) 1/fv = 1/L1 + 1/L2 (3)
In dieser Anordnung konzentrieren die Öffnungen 8 des Maskenmusters 9 das Licht auf die jeweils entsprechenden Streifenbildelemente in senkrecht zu der Ebene der Zeichnungen verlaufenden Zeilen. Indem eine der kariert-gemusterten Öffnungen 8 als ein Beispiel genommen wird, wird das Licht, das von einem zentralen Punkt A der zentralen Öffnungen 8-1 austritt und in die entsprechende zylindrische Linse 3-1 des zweiten linsenförmigen Objektivs 3 eintritt, als horizontale Linie bzw. Zeile auf einen zentralen Punkt A' der jeweiligen Bildelementreihe 6-1 der Anzeigevorrichtung 6 gebündelt. Ebenso wird das Licht, das von dem zentralen Punkt A der zentralen Öffnungen 8-1 austritt und in irgendeine zylindrische Linse außer jener 3-1 des zweiten linsenförmigen Objektivs 3 eintritt, linear in dem Zentrum eines anderen linken Streifenbildelements Li der Anzeigevorrichtung 6 gebündelt.
Ebenso wird das Licht, das von einem Endpunkt B oder C der zentralen Öffnungen 8-1 austritt und in die zylindrische Linse 3-1 eintritt, als horizontale Zeile auf einem Endpunkt B' oder C' der Streifenbildelementreihe 6-1 gebündelt. In ähnlicher Weise wird das Licht, das von einem anderen Punkt der Öffnungen 8-1 austritt und in die zylindrische Linse 3-1 eintritt, als eine horizontale Zeile auf dem Streifenbildelement 6-1 der Anzeigevorrichtung 6 gebündelt. Ebenso werden die Lichtstrahlenbündel, die von den Öffnungen 8-1 austreten und in die zylindrischen Linsen außer 3-1 eintreten, alle auf andere linke Streifenbildelemente der Anzeigevorrichtung 6 konzentriert.
Ebenso werden die Lichtstrahlenbündel, die von den Punkten in anderen Öffnungen als 8-1 austreten, alle auf die linken Streifenbildelemente der Anzeigevorrichtung 6 gebündelt, beleuchten somit derartige Bildelemente und werden von derartigen Bildelementen durchgelassen, und divergieren nur in der vertikalen Richtung entsprechend der numerischen Apertur bei der Bündelung, wobei ein Betrachtungsbereich vorgesehen wird, wo der Betrachter bei einer vorbestimmten Augenhöhe die linken und rechten Streifenbildelemente bei gleichmäßiger Trennung über die gesamte vertikalen Breite des Bildbereichs betrachten kann.
Wie vorstehend erläutert wurde, wird das von einem Punkt in der Öffnung des Maskenmusters 9 austretende Licht umgewandelt, und zwar in dem vertikalen Querschnitt, von dem mikrooptischen Element 3H in ein konvergierendes Lichtstrahlenbündel, welches sich im wesentlichen auf die Anzeigevorrichtung 6 konzentriert.
Ein derart konvergierendes Lichtstrahlenbündel kann das Ziel der vorliegenden Erfindung insoweit erfüllen als das aus den Öffnungen 8-1 austretende und von der zylindrischen Linse 3-1 durchgelassene Lichtstrahlenbündel innerhalb des Streifenbildelements 6-1 auf die Anzeigevorrichtung 6 gebündelt wird.
Die vorstehende Erläuterung wurde auf die Streifenbildelemente Li für das linke Auge des Betrachters beschränkt, jedoch ist die Funktion ebenso ähnlich für die Streifenbildelemente Ri für das rechte Auge.
18 ist eine vertikale Querschnittansicht der Ausführungsform 5, wobei ebenso die in 17 weggelassenen Komponenten umfaßt sind.
In 18 sind die Parameter Vm, VL, Vd, fv, L1 und L2 dieselben wie jene, die in 17 dargestellt sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind die vorstehenden Bedingungen (1), (2) und (3) von Beziehungen Vd = Vm = VL, L1 = L2 und fv = L1/2 erfüllt, wobei, wie bezüglich 17 erläutert wurde, ein Betrachtungsbereich vorgesehen ist, in dem der Betrachter bei einer vorbestimmten Augenhöhe die linken und rechten Bilder bei gleichförmiger Trennung über die gesamte vertikale Breite des Bildbereichs betrachten kann.
In der vorliegenden Erfindung kann deren Ziel erreicht werden, falls die relative Differenz zwischen den rechtsseitigen und linksseitigen Termen der Beziehungen (1) und (2) nicht 5% überschreitet und falls jene der Beziehung (3) nicht 15% überschreitet.
In der vorliegenden Ausführungsform wird das stereoskopische Bildanzeigegerät von einer Anordnung in der Reihenfolge der Anzeigevorrichtung 6, des zweiten linsenförmigen Objektivs 3, des ersten linsenförmigen Objektivs 4 und des Maskenmusters 9 aus der Sicht von der Seite des Betrachters gebildet, jedoch kann ein stereoskopisches Bildanzeigegerät einer ähnlichen Wirkung wie in der Ausführungsform 5 ebenso erzielt werden, auch durch Auswechseln der Positionen des ersten und zweiten linsenförmigen Objektivs 4, 3, falls die Abstände bzw. Teilungen und die Brennweiten davon und die vertikalen und horizontalen Abstände bzw. Teilungen der kariert-gemusterten Öffnungen des Maskenmusters 9 neu konzipiert werden, um all die vorstehend angeführten Bedingungen (1), (2), (3) zu erfüllen.
Ebenso kann im Falle der farbigen stereoskopischen Bildanzeige die vorliegende Ausführungsform eine Flüssigkristallanzeige verwenden, in welcher rote, grüne und blaue Farbfilter horizontal in einem Bildelement bzw. Pixel angeordnet werden wie in der gewöhnlichen Flüssigkristallanzeige für die zweidimensionale Bildanzeige.
19 ist eine schematische vertikale Querschnittansicht einer Ausführungsform 6 der stereoskopischen Bildanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu der Ausführungsform 5 soll die vorliegende Ausführungsform eine größere Menge von Beleuchtungslicht auf das Auge E des in der Nähe des Zentrums des Anzeigebildbereichs positionierten Betrachters konzentrieren und 19 zeigt die Funktion der vorliegenden Ausführungsform. Die vorliegende Ausführungsform ist im wesentlichen dieselbe bezüglich der Konfiguration wie die Ausführungsform 5, ist jedoch unterschiedlich in den Einstellungsbedingungen des zweiten linsenförmigen Objektivs 3 und des Maskenmusters 9. Im folgenden werden in prinzipieller Weise die Unterschiede zu der Ausführungsform 5 erläutert werden. In 19 sind das erste linsenförmige Objektiv 4, welches keine optische Funktion in diesem Querschnitt aufweist, und das Glas-Substrat, welches nicht unmittelbar mit der optischen Wirkung verknüpft ist, weggelassen und das zweite linsenförmige Objektiv 3 ist ebenso begrifflich veranschaulicht.
Die Ausführungsform 5 verwendet in dem vertikalen Querschnitt eine Bedingung Vd = Vm = VL derart, daß das Hauptlichtstrahlenbündel unter dem die Bildelemente bzw. Pixel auf der Anzeigevorrichtung 6 beleuchtenden Lichtstrahlenbündel in die Anzeigevorrichtung 6 im wesentlichen senkrecht eintritt. Die Ausführungsform 6 unterscheidet sich darin, daß das linsenförmige Objektiv 4 und das Maskenmuster 9 so eingestellt werden, um eine größere Menge des Beleuchtungslichtes auf die Augen des Betrachters zu konzentrieren, der in der Nähe des Zentrums des Anzeigebildbereichs positioniert ist, wobei der Beleuchtungswirkungsgrad verbessert wird.
Nunmehr wird die Betrachtungsreichweite in der vertikalen Richtung unter Bezugnahme auf 19 erläutert werden. Die Augenposition E des Betrachters ist um L von der Anzeigevorrichtung 6 entfernt. Die zylindrischen Linsen, welche das zweite linsenförmige Objektiv 3 bilden, und die Öffnungen 8 des Maskenmusters 9 sind so positioniert, daß deren Zentren auf doppelt-gepunkteten strichpunktierten Linien sind, welche die Augenposition E und die Zentren der Streifenbildelemente auf der Anzeigevorrichtung 6 verbinden. Mit einer derartigen Anordnung kann ein stereoskopisches Bildanzeigegerät erzielt werden, in welcher das aus dem Zentrum von jeder Öffnung aus tretende Licht durch das Zentrum des zweiten linsenförmigen Objektivs 3 durchgelassen wird und jedes Streifenbildelement auf der Anzeigevorrichtung 6 beleuchtet, wobei es auf die Augenposition E des Betrachters konzentriert wird.
In der veranschaulichten Anordnung sind der vertikale Abstand Vm der Öffnungen 8 des Maskenmusters in einem bestimmten vertikalen Querschnitt, die Teilung VL des zweiten linsenförmigen Objektivs 3, der Bildelementabstand Vd der Anzeigevorrichtung 6 in der vertikalen Richtung (ist gleich dem Abstand der horizontalen Streifenbildelemente) auf der Anzeigevorrichtung 6, die Brennweite fv von jeder der zylindrischen Linsen, welche das zweite linsenförmige Objektiv 3 in der Ebene von 19 bilden, der Abstand L1 von der Anzeigeebene der Anzeigevorrichtung 6 zu der Hauptebene des zweiten linsenförmigen Objektivs 3 an der Seite des Betrachters, der Abstand L2 von der Hauptebene des zweiten linsenförmigen Objektivs 3 an der Maskenseite zu dem Maskenmuster 9 und der Abstand L von der Augenposition E zu der Anzeigevorrichtung 6 so gewählt, um die nachstehende Bedingung zu erfüllen: Vd : Vm = L : (L + L1 + L2) (4)zusätzlich zu den vorstehenden Bedingungen (1), (2) und (3).
20 ist eine vertikale Querschnittansicht der Ausführungsform 6, wobei ebenso die in 17 weggelassenen Komponenten umfaßt sind. In 20 sind die Parameter Vm, VL, Vd, fv, L1, L2 und L dieselben wie jene, die in 19 dargestellt sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind diese Parameter so gewählt, um die vorstehenden Bedingungen (1), (2), (3) und (4) zu erfüllen. Die Konfiguration in dem horizontalen Querschnitt ist dieselbe wie jene der Ausführungsform 5, die in 15 und 16 dargestellt ist.
Somit ist ein Betrachtungsbereich vorgesehen, in welchem der Betrachter bei einer vorbestimmten Augenhöhe die linken und rechten Bilder bei gleichmäßiger Trennung über die gesamte vertikale Breite des Bildbereichs beobachten bzw. betrachten kann.
In der vorliegenden Erfindung kann deren Ziel erreicht werden, falls die relative Differenz zwischen den rechts- und linksseitigen Termen der Beziehung (4) nicht 10% überschreitet.
Ebenso kann in der vorliegenden Ausführungsform ein stereoskopisches Bildanzeigegerät von einer ähnlichen Wirkung wie in der vorliegenden Ausführungsform erzielt werden, indem ebenso die Positionen des ersten und zweiten linsenförmigen Objektivs 4, 3 wie in der Ausführungsform 5 ausgetauscht werden.
21 ist eine Perspektivansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 7 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung. Das mikrooptische Element 3H, das aus den gegenseitig senkrechten zwei linsenförmigen Objektiven 3, 4 in der Ausführungsform 5 gebildet ist, wird in der vorliegenden Ausführungsform aus einer einzelnen torischen Linsenanordnung gebildet, welche aus einer zweidimensionalen Anordnung von einer Vielzahl von torischen Linsen besteht, die unterschiedliche Krümmungen in der vertikalen und horizontalen Richtung aufweisen. Andere Aspekte der Konfiguration sind dieselben wie jene in Ausführungsform 5.
In 21 wird eine torische Linsenanordnung 84 (mikrooptische Elemente 3H) aus torischen Linsen 85 gebildet. Die Brennweite fv der torischen Linsen in dem vertikalen Querschnitt, der Abstand L1 in dem vertikalen Querschnitt von der Anzeigevorrichtung 6 zu der Hauptebene der torischen Linsenanordnung 84 an der Betrachterseite und der Abstand L2 von der Hauptebene der torischen Linsenanordnung 84 an der Maskenseite zu dem Maskenmuster 9 sind so gewählt, um die vorstehend aufgeführten Bedingungen (1), (2) und (3) zu erfüllen. Ebenso ist die Krümmung der torischen Linsen 85 in dem horizontalen Querschnitt so gewählt, daß die fokale Position bzw. der Brennpunkt in dem horizontalen Querschnitt im wesentlichen mit dem Maskenmuster 9 zusammenfällt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist somit ein Betrachtungsbereich vorgesehen, in welchem der Betrachter bei einer vorbestimmten Augenhöhe die linken und rechten Bilder bei gleichmäßiger Trennung über die gesamte vertikale Breite der Bildfläche bzw. des Bildbereichs betrachten kann.
Ebenso ist es in der vorliegenden Ausführungsform durch Einstellen der torischen Linsenanordnung 84 und der kariert-gemusterten Öffnungen 8, um die vorstehend aufgeführte Bedingung (4) zu erfüllen, möglich, einen größeren Abschnitt des Beleuchtungslichts auf das Auge E des Betrachters, der in der Nähe des Zentrums des Anzeigebildbereichs wie in der Ausführungsform 6 positioniert ist, zu konzentrieren, wobei der Beleuchtungswirkungsgrad verbessert wird.
22 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 8 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Maskenmuster 9 des Maskensubstrats 7, welches feste kariert-gemusterte Öffnungen aufweist, durch ein lichtdurchlässiges räumliches Lichtmodulationselement 71 wie eine lichtdurchlässige Flüssigkristallvorrichtung ersetzt. Andere Teile der Konfiguration sind dieselben wie jene in der Ausführungsform 5. Die Rücklichtquelle 10, das räumli che Lichtmodulationselement 71 etc. bilden Komponenten der Lichtquelleneinrichtung.
Eine Bildverarbeitungseinrichtung 74 erzeugt Bilddaten eines Streifenbilds durch Extrahieren von Streifenbildelementen von nicht-dargestellten linken und rechten Parallaxenbildern R und L, sendet danach die Streifenbild-Daten an eine Anzeigetreiberschaltung 73, welche in Reaktion die Flüssigkristallanzeige 6 treibt, um ein horizontales Streifenbild auf der Bildanzeigeebene 1 anzuzeigen, und veranlaßt zur gleichen Zeit eine Treiberschaltung 72 dazu, ein Maskenmuster entsprechend den Streifenbild-Daten auf einem räumlichen Lichtmodulationselement 71 anzuzeigen.
Die Funktion zum Ausbilden des stereoskopischen Betrachtungsbereichs, indem eine Bündelung dem Licht von der Lichtquelleneinrichtung gegeben wird und indem die Streifenbildelemente beleuchtet werden, ist dieselbe wie jene der Ausführungsform 5.
23A, 23B und 23C sind schematische Ansichten, welche das stereoskopische Bildanzeigeverfahren der vorliegenden Ausführungsform zeigen. 23A zeigt die Muster bzw. Strukturen der Öffnungen 86, (noch exakter als Lichttransmissionsabschnitte zu bezeichnen, jedoch als Öffnungen der Vereinfachung wegen bezeichnet) und lichtundurchlässige Abschnitte 82 des räumlichen Lichtmodulationselements 71, während 23B und 23C ein Streifenbild zeigen, das aus einer abwechselnden Anordnung der linken und rechten horizontalen Streifenbildelemente auf dem Anzeigepixelabschnitt 1 der Anzeigevorrichtung 6 zusammengesetzt ist.
Wenn die Öffnungen des räumlichen Lichtmodulationselements 71 durchgehend-linierte Abschnitte 86 sind und die lichtundurch lässigen Abschnitte sind Abschnitte 87, wie in 23A dargestellt ist, ist ein erstes horizontales Streifenbild angezeigt, das, wie in 23B dargestellt ist, aus einem rechten Streifenbildelement R1 in der ersten Abtastzeile Y1, einem linken Streifenbildelement L2 in der zweiten Abtastzeile Y2, einem rechten Streifenbildelement R3 in der dritten Abtastzeile Y3 und so weiter zusammengesetzt ist. In diesem Zustand werden die linken und rechten Streifenbildelemente jeweils in getrennter Weise von dem linken und rechten Auge des Betrachters beobachtet bzw. betrachtet.
Wenn die Öffnungen des räumlichen Lichtmodulationselements 71 strichlinierte Abschnitte 87 sind und die lichtundurchlässigen Abschnitte, wie in 23A dargestellt ist, Abschnitte 86 sind, ist ein zweites horizontales Streifenbild angezeigt, das, wie in 23C dargestellt ist, aus einem linken Streifenbildelement L1 in der ersten Abtastzeile Y1, einem rechten Streifenbildelement R2 in der zweiten Abtastzeile Y2, einem linken Streifenbildelement L3 in der dritten Abtastzeile Y3 und so weiter zusammengesetzt ist. In diesem Zustand werden die linken und rechten Streifenbildelemente jeweils in getrennter Weise von dem linken und rechten Auge des Betrachters beobachtet bzw. betrachtet.
Alle die linken und rechten Parallaxenbilder R, L können durch abwechselndes Anzeigen der vorstehend angeführten Zustände auf zeitlich aufgeteilter Basis betrachtet werden, so daß das stereoskopische Bild ohne den Verlust in der Auflösung im Gegensatz zu der herkömmlichen stereoskopischen Bildanzeige angezeigt werden kann, in welcher die Auflösung auf die Hälfte durch die Synthese des Streifenbilds reduziert wird.
Im Falle daß die Neu-Schreibgeschwindigkeit der Bildanzeige-Ebene 1 der Flüssigkristallanzeige 6 und jene des räumlichen Lichtmodulationselements 71 wechselweise verschieden sind, wird der Neuschreibvorgang der Anzeigetreiberschaltung 73 und jener der Lichtmodulationselement-Treiberschaltung 72 vorzugsweise synchronisiert, wie in 12 dargestellt ist, um das Neuschreiben des Streifenbilds und jenes des Maskenmusters der Öffnungen zu synchronisieren, so daß der Betrachter nicht den Unterschied bemerkt. Ein derartiger Neuschreibvorgang kann für jedes Pixel bzw. Bildelement auf den entsprechenden Abtastzeilen auf der Bildanzeige-Ebene der Flüssigkristallanzeige 6 und des räumlichen Lichtmodulationselements 71 oder für jede entsprechende Abtastzeile davon durchgeführt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform werden, wie in der Ausführungsform 5, der Abstand Vm der Öffnungen 8 des Maskenmusters in einem vertikalen Querschnitt, die Teilung VL des zweiten linsenförmigen Objektivs 3, der Abstand Vd der Pixel bzw. Bildelemente (Streifenbildelemente) der Anzeigevorrichtung 6 in der vertikalen Richtung, die Brennweite fv von jeder der zylindrischen Linsen, die das zweite linsenförmige Objektiv 4 in der Ebene von 19 bilden, der Abstand L1 von der Anzeigeebene der Anzeigevorrichtung 6 zu der Hauptebene des zweiten linsenförmigen Objektivs 4 an der Seite des Betrachters und der Abstand L2 von der Hauptebene des zweiten linsenförmigen Objektivs 3 an der Maskenseite zu dem Maskenmuster 9 derart gewählt, um die nachstehenden Beziehungen Vd = Vm = VL, L1 = L2 und fv = L1/2 zu erfüllen.
Da Vd = Vm ist, kann das räumliche Lichtmodulationselement 71 aus einer Flüssigkristallvorrichtung gebildet werden, welche einen Bildelementabstand aufweist, der gleich jenem der Anzeigevorrichtung 6 für die Bildanzeige ist. Die vorliegende Ausführungsform wurde als eine Variation der Ausführungsform 5 erläutert, jedoch kann die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform ebenso auf die Ausführungsform 6 oder 7 angewandt werden, um in ähnlicher Weise die Auflösung zu verbessern.
Die Ausführungsform 8 zeigt das stereoskopische Bild über den gesamten Anzeigepixelabschnitt 1 an, jedoch ist es ebenso möglich, das stereoskopische Bild nur in einem spezifizierten Bereich des Anzeigepixelabschnitts 1 anzuzeigen und ein gewöhnliches zweidimensionales Bild in anderen Bereichen anzuzeigen.
Eine Ausführungsform 9 verwendet die Konfiguration der Ausführungsform 8, verändert jedoch das Maskenmuster 9, um ein stereoskopisches Bild in einem vorbestimmten Bereich des Anzeigepixelabschnitts 1 und ein zweidimensionales Bild in anderen Bereichen anzuzeigen, wobei eine gemischte Anzeige des stereoskopischen Bilds und des zweidimensionalen Bilds vorgesehen wird.
24A und 24B sind schematische Ansichten, welche die Bildanzeige einer Ausführungsform 9 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung zeigen. Die vorliegende Ausführungsform ist dieselbe wie die Ausführungsform 8 mit Ausnahme der Konfiguration des Maskenmusters und jener der Bildanzeige auf der Anzeigevorrichtung 6. 24A zeigt das Muster der Öffnungen und die lichtundurchlässigen Abschnitte des räumlichen Lichtmodulationselements 71 der Ausführungsform 9, während 24B das Bildmuster auf dem Anzeigepixelabschnitt 1 der Anzeigevorrichtung 6 zeigt. In dem Anzeigepixelabschnitt 1 zeigt ein Bereich 88 zum Anzeigen des stereoskopischen Bilds ein horizontales Streifenbild an, welches erhalten wird durch Unterteilen der linken und rechten Parallaxenbilder jeweils in horizontale Streifenbildelemente Li, Ri und abwechselndes Anordnen dieser Pixel bzw. Bildelemente beispielsweise in der Reihenfolge von R₁L₂R₃ ... und ein gewöhnliches zweidimensionales Bild S wird in dem anderen Bereich angezeigt. Das entsprechende Maskenmuster 9 des räumlichen Lichtmodulationselements 71 wird als ein kariertes Muster in einem Bereich 89 ausgebildet, welcher mit dem stereoskopischen Bildanzeigebereich 88 korrespondiert, um dem durchgelassenen Licht eine Bündelung zu geben, wobei die durch die linken und rechten Streifenbildelemente durchlaufenden Lichtstrahlenbündel jeweils zu dem linken und rechten Auge getrennt werden, und als ein insgesamt offener (lichtdurchlassender) Zustand in dem verbleibenden Bereich, wobei das durch das zweidimensionale Bild S durchgelassene Licht das linke und rechte Auge erreicht.
Auf diese Weise kann das stereoskopische Bild nur in dem Bereich 88 angezeigt werden. Es ist ebenso möglich, die Auflösung des stereoskopischen Bilds durch abwechselndes Anzeigen der ersten und zweiten horizontalen Streifenbilder und durch Variieren des Maskenmusters bei der Synchronisation wie in der vorhergehenden Ausführungsform zu verbessern.
Ebenso kann in den Ausführungsformen 5 bis 7 das stereoskopische Bild in einem Teil des Bildbereichs wie in der vorliegenden Ausführungsform angezeigt werden, indem ein kariertes Maskenmuster in einem Bereich 89 entsprechend dem stereoskopischen Bildanzeigebereich 88 ausgebildet wird.
In der simultan gemischten Anzeige des stereoskopischen Bilds und des zweidimensionalen Bilds können diese Bilder unterschiedliche Luminanzen zeigen, da ungefähr die Hälfte des Beleuchtungslichts durch die kariert-gemusterten Öffnungen des Maskenmusters 9 in der stereoskopischen Bildanzeige unterbro chen wird. Um eine derartige Differenz zu vermeiden, kann der Bereich des Maskenmusters 9 entsprechend der zweidimensionalen Bildanzeige bei einem intermediären Anzeigezustand zwischen weiß und schwarz anstatt des vollständig transparenten Zustands zum Zwecke der Lichtmengeneinstellung aufrechterhalten werden.
In den vorherigen Ausführungsformen ist die Breite Vm der Öffnungen des Maskenmusters der vertikalen Richtung geringfügig größer gewählt als der vertikale Abstand Vd der auf der Anzeigevorrichtung angezeigten horizontalen Streifenbildelemente, wobei der Betrachter bei einer vorbestimmten Höhe der Betrachtung das stereoskopische Bild betrachten kann, indem die linken und rechten Streifenbildelemente über den gesamten Bildbereich gleichmäßig getrennt werden.
Ebenso ist die stereoskopische Beobachtungsreichweite in der vertikalen Richtung erweitert durch geeignete Einstellung der Position und der optischen Brechkraft in dem vertikalen Querschnitt der horizontalen zylindrischen oder torischen Linsenanordnung, welche die mikrooptischen Elemente bildet.
Ebenso kann, da das mikrooptische Element 3H hinter der Anzeigevorrichtung 6 aus der Sicht von der Seite des Betrachters positioniert ist, das stereoskopische Bild von hoher Qualität ohne die Oberflächenreflexion durch das linsenförmige Objektiv oder die Moire-Ränder, die durch die schwarze Matrix der Anzeigevorrichtung 6 gebildet werden, betrachtet werden.
Im Gegensatz zu dem herkömmlichen stereoskopischen Bildanzeigeverfahren zum Anzeigen der rechten und linken Parallaxenbilder auf zeitlich aufgeteilter Basis Frame um Frame, wo die Frame-Frequenz auf ungefähr 120 Hz zur Verhinderung der Flim mer-Erscheinung erhöht werden mußte, ermöglicht ferner das System der vorliegenden Erfindung eine stereoskopische Betrachtung mit einer hohen Auflösung ohne Flimmer-Gefühl auch bei einer Frame-Frequenz von 60 Hz, da die linken und rechten Parallaxenbilder zu einem horizontalen Streifenbild kombiniert werden.
In den vorstehenden Ausführungsformen ist in der Anzeige des horizontalen Streifenbilds auf der Anzeigevorrichtung 6 die Breite des horizontalen Streifenbildelements, welches das Streifenbild bildet, als die Breite einer Abtastzeile gewählt, jedoch kann sie ebenso als die Breite von mehreren Abtastzeilen gewählt sein.
Im Fall daß die linken und rechten Streifenbildelemente abwechselnd in jeden Abtastzeilen angezeigt werden, kann die 2:1-Zwischenzeilenabtastung des herkömmlichen Fernsehens verwendet werden, um all die rechten Streifenbildelemente Ri oder all die linken Streifenbildelemente Li eines Streifenbilds in jedem Feld anzuzeigen. Ein derartiges Verfahren ist insbesondere geeignet für die stereoskopische Anzeige eines natürlichen Bilds, das beispielsweise mit Fernsehkameras aufgenommen wurde.
Es ist ebenso möglich, ein lichtemittierendes Anzeigeelement wie ein CRT oder eine Fluoreszenzanzeigeröhre anstatt der Rücklichtquelle 10 und des Maskensubstrats 7 in den Ausführungsformen 5 bis 8 oder die Rücklichtquelle 10 und das räumliche Lichtmodulationselement 71 in den Ausführungsformen 8 und 9 zu verwenden, und auf der Lichtemissionsebene eines derartigen Anzeigeelements ein kariertes Muster von Lichtemissionsabschnitten und Abschnitten, die kein Licht emittieren, ähnlich wie das Maskenmuster 9 auszubilden, wobei dem von derartigen Lichtemissionsabschnitten austretenden Licht eine Bündelung mittels des mikrooptischen Elements 3H gegeben wird.
25A und 25B sind schematische Ansichten der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 10 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung und 26 ist eine Perspektivansicht davon.
25A ist eine horizontale Querschnittansicht entlang einer horizontalen Abtastzeile, was durch eine Linie 25A-25A in 26 bezeichnet ist, und 25B ist eine horizontale Querschnittansicht entlang einer Linie 25B-25B entsprechend einer Abtastzeile unmittelbar unter der Abtastzeile der Linie 25A-25A.
E_R und E_L bezeichnen jeweils das rechte und linke Auge des Betrachters des stereoskopischen Bildanzeigegeräts und korrespondieren mit den Zentren der zwei Lichtbündelungsbereiche, welche später zu erläutern sind. Eine Rücklichtquelle (Oberflächenleuchtstoff) 101 emittiert das Licht in Richtung des Betrachters. Eine Maske 102 ist mit einem Muster von Öffnungsabschnitten und lichtundurchlässigen bzw. opaken Abschnitten in einem vorbestimmten karierten Muster versehen, was präpariert ist, indem Chrom oder ein lichtabsorbierendes Material auf einem Substrat wie Glas oder Plastik strukturiert wird. Eine linsenförmige Objektivplatte (zylindrische Linsenanordnung) 103 ist aus einer Anordnung in der horizontalen Richtung von einer Vielzahl von vertikal erstreckten zylindrischen Linsen gebildet, die jeweils eine planare Außenfläche auf einer Seite aufweisen und eine konvexe zylindrische Außenfläche auf der anderen Seite aufweisen.
Eine lichtdurchlässige Anzeigevorrichtung 104 wie eine lichtdurchlässige Flüssigkristallanzeigen-(LCD)-Vorrichtung zeigt ein Bild auf deren Bildanzeige-Ebene, wie schematisch in 25A und 25B dargestellt ist, welche jeweils einen Zustand zum Anzeigen des rechten Streifenbildelements R1 und einen Zustand zum Anzeigen des linken Streifenbildelements L2 anzeigen.
Die Rücklichtquelle 101 und die Maske 102 bilden Komponenten der Lichtquelleneinrichtung und die Öffnungen aufweisende Stirnfläche der Maske 102 kann als die Lichtemissionsseite der Lichtquelleneinrichtung angesehen werden, da strukturiertes bzw. gemustertes Licht (was die von den regelmäßig angeordneten Öffnungen austretenden Lichtstrahlenbündel bezeichnet) von einer solchen Öffnungen aufweisenden Stirnfläche austritt. Die Maske 102 fungiert als eine Maske mit kariert-gemusterten Öffnungen.
Im folgenden wird ein Fall zum Anzeigen von rechnerbearbeiteten Bildern erläutert, wie computergraphische Bilder als Parallaxenbilder, jedoch können ebenso natürliche Bilder verwendet werden, die mit einer doppellinsigen Kamera oder einer stereoskopischen Kamera aufgenommen wurden.
Eine Bildverarbeitungseinrichtung 105 synthetisiert ein horizontales Streifenbild aus einem rechten Parallaxenbild R und einem linken Parallaxenbild L von einer nicht-dargestellten Parallaxenbildquelle und sendet das entsprechende Bildsignal an eine Anzeigetreiberschaltung 106, welche in Reaktion eine Anzeigevorrichtung 104 treibt, um ein horizontales Streifenbild auf der Bildanzeige-Ebene davon anzuzeigen.
Unter Bezugnahme auf 25A gelangt das von der Rücklichtquelle 101 emittierte Licht durch die Öffnungen H_R der Maske 102, die Zentren mit einer vorbestimmten Beziehung zu den optischen Achsen der zylindrischen Linsen aufweist, welche die linsenförmige Linsenplatte 103 bilden, wird dann von der linsenförmigen Objektivplatte 103 abgelenkt, und wird auf eine vertikale Linie bzw. Zeile in einem Bereich konzentriert, welcher der Position des rechten Auges E_R des Betrachters entspricht, wobei es somit in das rechte Auge E_R eintritt. Das in das rechte Auge E_R eintretende Licht wird von dem rechten Streifenbildelement R1 moduliert, das auf der zwischen der linsenförmigen Objektivplatte 103 und dem Betrachter vorgesehenen Anzeigevorrichtung 104 angezeigt wird, wobei das rechte Streifenbildelement R1 von dem rechten Auge E_R beobachtet wird. Anders ausgedrückt wird dem von der Lichtquelle in der Öffnung H_R der Maske 102 emittierten Licht eine Bündelung durch die linsenförmige Objektivplatte 103 gegeben und es beleuchtet das rechte Streifenbildelement R1 der Anzeigevorrichtung 104 und das derartige Beleuchtungslicht wird auf der Position des rechten Auges E_R konzentriert.
In dem Querschnitt, welcher einer Abtastzeile unmittelbar unter jener, die in 25A dargestellt ist, entspricht, wird das durch die Öffnungen H_R der Maske 102 durchgelassene Licht abgelenkt, wie in 25B dargestellt ist, und zwar von der linsenförmigen Objektivplatte 103, wird danach von dem auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigten linken rechten Streifenbildelement L2 moduliert und wird auf eine vertikale Linie bzw. Zeile in einem Bereich entsprechend der Position des linken Auges E_L des Betrachters konzentriert, wobei es somit in das linke Auge E_L gelangt.
Wie in 26 dargestellt ist, sind die Maskenöffnungen H_R in dem Querschnitt, der in 25A dargestellt ist, und jene H_L in dem Querschnitt, der in 25B dargestellt ist, wechselweise komplementär, so daß die Öffnungen auf der Maske 102 in einem karierten Muster ausgebildet sind.
Die Anzeigevorrichtung 104 zeigt ein horizontales Streifenbild an, das aus den Parallaxenbildern R und L kombiniert ist. 27A und 27B zeigen das Verfahren zum Kombinieren des auf der Anzeigevorrichtung 104 der Ausführungsform 10 anzuzeigenden horizontalen Streifenbilds an. Wie in 27A und 27B dargestellt ist, sind zumindest zwei Parallaxenbilder R, L durch die Bildverarbeitungseinrichtung 105 in der vertikalen Richtung mit einer Breite aufgeteilt, welche einer Abtastzeile entspricht, um rechte Streifenbildelemente R₁, R₂, R3, ... und linke Streifenbildelemente L₁, L₂, L₃, ... von horizontaler Streifenform zu erhalten, und ein erstes horizontales Streifenbild PI wird durch Kombinieren dieser Streifenbildelemente in der Reihenfolge von R₁, L₂, R₃, L₄, R₅, L₆ ... erzeugt bzw. erstellt.
Die Bilddaten des horizontalen Streifenbilds PI, welches somit von der Bildverarbeitungseinrichtung 105 erstellt wurde, werden der Anzeigetreiberschaltung 106 zugeführt, um das horizontale Streifenbild PI auf der Anzeigevorrichtung 104 anzuzeigen. Somit beobachtet der Betrachter die Streifenbildelemente Li und Ri abwechselnd in den Abtastzeilen jeweils durch das linke und rechte Auge, wobei eine stereoskopische Beobachtung bzw. Betrachtung durch die Parallaxenbilder L, R, wobei jedes aus einer Gruppe von den Streifenbildelementen besteht, erzielt wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wird im Fall des Schaltens des horizontalen Streifenbilds auf der Anzeigevorrichtung 104 zu einem nächsten horizontalen Streifenbild ein derartiges Schalten vorzugsweise nacheinander von dem oberen Ende des Bildbereichs ausgeführt, damit das Bild auf der Anzeigevorrichtung 104 nicht teilweise unterbrochen wird. Ein derartiges Schaltverfahren vermeidet die von dem Betrachter wahrnehmbare Flimmer-Erscheinung.
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht eine Beobachtung des ausreichenden stereoskopischen Bilds auch mit einer Anzeigevorrichtung von einer niedrigen Anzeigegeschwindigkeit (Frame-Frequenz), da die linken und rechten Parallaxenbilder L, R, die aus Streifenbildelementen gebildet sind, in konstanter Weise in die jeweiligen Augen gelangen im Gegensatz zu dem herkömmlichen zeitlich aufgeteilten Anzeigeverfahren der linken und rechten Parallaxenbilder, bei denen die Frame-Frequenz der Anzeigevorrichtung erhöht werden mußte. Folglich kann das stereoskopische Bildanzeigegerät noch einfacher konstruiert werden.
Ebenso kann in der vorliegenden Ausführungsform, da das horizontale Streifenbild aus den rechten und linken Streifenbildelementen von horizontaler Streifenform gebildet wird, jedes Streifenbildelement aus einer Abtastzeile der Anzeigevorrichtung 104 gebildet werden, so daß das horizontale Streifenbild in äußerst einfacher Weise kombiniert werden kann.
Ebenso kann in der vorliegenden Ausführungsform, da die linken und rechten Streifenbildelemente abwechselnd in allen Abtastzeilen angezeigt werden, die 2:1-Zwischenzeilenabtastung des herkömmlichen Fernsehens angewandt werden, um all die rechten Streifenbildelemente Ri oder all die linken Streifenbildelemente Li eines Streifenbilds in jedem Feld anzuzeigen. Ein derartiges Verfahren ist insbesondere geeignet für die stereoskopische Anzeige eines natürlichen Bildes, das beispielsweise mit Fernsehkameras aufgenommen wird.
Ebenso ist in der vorliegenden Ausführungsform die Maske 102 mit einem festen Muster der Öffnungsabschnitte und der lichtundurchlässigen Abschnitte versehen. Eine derartige Konfiguration verhindert in Kombination mit der Anordnung, daß die linsenförmige Objektivplatte 103 zwischen der Maske 102 und der Anzeigevorrichtung 104 positioniert ist, das Starren auf die Anzeigeebene, wobei ein noch angenehmeres stereoskopisches Bild vorgesehen wird im Vergleich mit dem stereoskopischen Bildanzeigegerät des herkömmlichen linsenförmigen Systems.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Fall zum Ausbilden jedes Streifenbildelements mit der Breite einer Abtastzeile und zum Kombinieren des horizontalen Streifenbilds durch abwechselndes Anordnen von derartigen Streifenbildelementen erläutert, jedoch ist es ebenso möglich, jedes Streifenbildelement mit der Breite von mehreren Abtastzeilen auszubilden und das horizontale Streifenbild mit derartigen Streifenbildelementen zu synthetisieren.
Ebenso kann beim Kombinieren des horizontalen Streifenbilds aus den Streifenbildelementen ein anderes (zweites) horizontales Streifenbild PII verwendet werden, das durch Synthese der Streifenbildelemente in der Reihenfolge von L₁, R₂, L₃, R₄, L₅, R₆, ... von dem oberen Ende des Bildbereichs erhalten wird, wie in 27B dargestellt ist, und in einem derartigen Fall kann die Maske 102 anstelle des ersten Öffnungsmusters zum Anzeigen des ersten horizontalen Streifenbilds PI mit einem zweiten Öffnungsmuster versehen sein, in dem jede Öffnung bei dem Zentrum der horizontal benachbarten Öffnungen in dem ersten Öffnungsmuster positioniert ist. Anders formuliert kann ein Öffnungsmuster verwendet werden, dessen Anordnung der Öffnungsabschnitte und der lichtundurchlässigen Abschnitte komplementär zu jener des ersten Öffnungsmusters ist.
Ebenso verwendet die vorliegende Ausführungsform die linsenförmige Objektivplatte 103 als die Ablenkungseinrichtung für das Lichtstrahlenbündel, jedoch ist es im allgemeinen bevorzugt, eine zylindrische Linsenanordnung zu verwenden, die aus zylindrischen Linsen besteht, die jeweils zylindrische Außenflächen an beiden Seiten aufweisen, da eine derartige Anordnung beim Bündeln des Lichts von der Rücklichtquelle auf die Bereiche des linken und rechten Auges effektiv ist.
In der vorliegenden Ausführungsform bedeuten die Öffnungen des karierten Musters eine Anordnung, in welcher in vertikal benachbarten zwei Reihen von Öffnungen jede Öffnung in einer Reihe bei dem Zentrum der zwei benachbarten Öffnungen in der anderen Reihe positioniert ist.
28A und 28B sind schematische Ansichten von Variationen der Ausführungsform 10. Die Lichtquelleneinrichtung in der Ausführungsform 10 wird gebildet aus der Rücklichtquelle 101 und der Maske 102, welche vorbestimmte Öffnungsabschnitte aufweist, jedoch sind in der in 28A und 28B dargestellten Variation diese zwei Elemente integriert.
In 28A sind eine Lichtquelle 109 wie eine Fluoreszenzlampe, ein Spiegel 110, ein aus transparentem Kunststoff wie PMMA gebildetes Lichtleitungselement 111 und Öffnungsabschnitte 113, die durch Strukturieren eines auf der Oberfläche des Lichtleitungselements 111 ausgebildeten reflektierenden Materials präpariert sind, dargestellt. Diese Komponenten bilden die Lichtquelleneinrichtung und die Öffnungen aufweisende Stirnfläche des Lichtleitungselements 111 wird als die Lichtemissionsseite der Lichtquelleneinrichtung angesehen.
Die vorliegende Ausführungsform fungiert in der folgenden Weise. Das Licht von der Lichtquelle 109 wird von dem geeigneten Spiegel 110 reflektiert, tritt somit in das Lichtleitungselement 111 von einer Endfläche davon ein und breitet sich darin aus. Das Licht wird von den Öffnungen 113 durchgelassen und beleuchtet die Anzeigevorrichtung 104 durch eine linsenförmige Objektivplatte 103. Eine derartige Anordnung sieht ein stereoskopisches Bildanzeigegerät von einem hohen Wirkungsgrad der Lichtausbeute vor.
Das Lichtleitungselement 111 kann ebenso mit einem reflektierenden Element auf der Rückseite versehen werden und ein derart reflektierendes Element kann mit einer bestimmten Verteilung bei Berücksichtigung der Lichtausbreitungseigenschaften versehen werden. Ebenso ist das Lichtleitungselement 111 vorzugsweise auf dessen Oberfläche mit einem schwarzen Antireflexionsbeschichtungsfilm oder einem Chromoxid-Film versehen, um eine unnötige Reflexion zu vermeiden.
28B zeigt eine andere Variation, bei der eine lichtemittierende Anzeigevorrichtung 123 wie ein CRT als die Lichtquelleneinrichtung verwendet wird. Ein Effekt, welcher derselbe ist wie jener der Ausführungsform 10, kann erzielt werden, indem ein Öffnungsmuster (Lichtemissionsmuster), welches dasselbe wie die vorstehend angeführte Maske 102 auf der Lichtemissionsseite der lichtemittierenden Anzeigevorrichtung 123 ist, gebildet wird und indem die Anzeigevorrichtung 104 beleuchtet wird, indem das Licht von der Anzeigevorrichtung 123 mit der linsenförmigen Objektivplatte 103 abgelenkt wird. In einer derartigen Anordnung sind die lichtemittierende Anzeigevorrichtung 123 und die Anzeigevorrichtung 104 vorzugsweise für jedes Pixel bzw. Bildelement auf der Abtastzeile oder für jede Abtastzeile synchronisiert.
29 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 11 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung. Der Ausführungsform 10 verwendet die Maske 102 mit einem festen Öffnungsmuster, so daß die Auflösung des Bildanzeigegeräts auf die Hälfte reduziert ist. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht eine Anzeige des stereoskopischen Bilds mit einer höheren Auflösung im Vergleich zu der Ausführungsform 10.
In 29 besteht ein lichtdurchlässiges räumliches Lichtmodulationselement 114 beispielsweise aus einer lichtdurchlässigen Flüssigkristallvorrichtung und dient dazu, ein Öffnungsmuster zu bilden, welches aus Öffnungs-(Lichtdurchlaß-) Abschnitten und lichtundurchlässigen Abschnitten eines karierten Musters anstelle der Maske 102 in der Ausführungsform 10 gebildet ist, und das Öffnungsmuster wird in Synchronisation mit dem auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigten horizontalen Streifenbild verändert. Eine Lichtmodulationselement-Treiberschaltung 115 treibt das räumliche Lichtmodulationselement 114, um die Öffnungs- und lichtundurchlässigen Abschnitte darauf auszubilden, und zwar in Reaktion auf ein Bilddatensignal des Öffnungsmusters, das von der Bildverarbeitungseinrichtung 105 freigegeben wurde.
Die Rücklichtquelle 101 und das räumliche Lichtmodulationselement 114 bilden Komponenten der Lichtquelleneinrichtung und die Anzeigeebene des räumlichen Lichtmodulationselements 114 wird als die Lichtemissionsebene der Lichtquelleneinrichtung angesehen, da das Licht aus den darauf ausgebildeten Lichtdurchlaßabschnitten austritt. Das räumliche Lichtmodulationselement 114 fungiert als eine Maske, welche Öffnungen des karierten Musters aufweist.
30A, 30B und 30C sind schematische Ansichten, welche das stereoskopische Bildanzeigeverfahren der vorliegenden Ausführungsform zeigen, wobei linksseitige Abschnitte auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigte horizontale Streifenbilder bezeichnen und rechtsseitige Abschnitte bezeichnen entspre chende Muster der Öffnungs- und lichtundurchlässigen Abschnitte, die auf dem räumlichen Lichtmodulationselement 114 ausgebildet sind.
Die in 30A und 30B dargestellten horizontalen Streifenbilder sind jeweils die ersten und zweiten horizontalen Streifenbilder PI, PII, die kombiniert sind, wie schon in Bezugnahme auf 27A und 27B erläutert wurde. In diesen Zuständen bildet das räumliche Lichtmodulationselement 114 erste und zweite Öffnungsmuster, welche wechselseitig komplementär in dem karierten Muster der Öffnungs- und lichtundurchlässigen Abschnitte sind.
Die horizontalen Streifenbilder und die Öffnungsmuster, die in 30A und 30B dargestellt sind, ermöglichen eine stereoskopische Beobachtung in den jeweiligen Fällen.
Bezüglich der ersten Abtastzeile Y1, und zwar in einem in 30A dargestellten Zustand, ist das erste Öffnungsmuster 116 auf dem räumlichen Lichtmodulationselement 114 in einem Zustand "offen-geschlossen-offen-geschlossen- ..." entsprechend dem rechten Streifenbildelement R1 in dem ersten horizontalen Streifenbild PI. Dann wird, wenn die erste Abtastzeile Y1 erneut nach dem Abtastvorgang des gesamten Bildbereichs angezeigt wird (nämlich bei dem Start der Anzeige, was in 30B dargestellt ist), das linke Streifenbildelement L1 des zweiten horizontalen Streifenbilds PII angezeigt und das entsprechende zweite Öffnungsmuster 117 auf dem räumlichen Lichtmodulationselement 114 ist in einem Zustand "geschlossen-offen-geschlossen-offen ...".
Somit entsprechen diese Zustände einem Fall der Beobachtung von 2:1-Zwischenbildern abwechselnd mit dem linken und rechten Auge. Da die vorliegende Ausführungsform diese zwei Zustände abwechselnd anzeigt, können die ursprünglichen Parallaxenbilder R, L vollständig angezeigt werden und das stereoskopische Bild kann in der Auflösung verbessert werden.
30A und 30B zeigen die Anzeigezustände nach dem Abtastvorgang des gesamten Bildbereichs, während 30C einen Anzeigezustand im Verlauf des Abtastvorgangs zeigt, wobei beide vorstehend angeführten Anzeigezustände gemischt vorliegen. Noch spezifischer zeigt 30C einen Zustand, in dem der Neuschreibvorgang bis zu der dritten Abtastzeile Y3 ausgeführt worden ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird bei dem Neuschreiben des horizontalen Streifenbilds auf der Anzeigevorrichtung 104 mit einem nächsten horizontalen Streifenbild der Neuschreibvorgang nacheinander von dem oberen Ende des Bildbereichs in einer derartigen Weise ausgeführt, daß das angezeigte Bild nicht teilweise fehlerhaft wird, wobei die Flimmer-Erscheinung nicht von dem Betrachter wahrgenommen wird.
Ebenso sind die Treiberschaltungen 106, 115 wechselseitig synchronisiert, um in Synchronisation das auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigte Streifenbildelement und die entsprechende Abtastzeile des auf dem räumlichen Lichtmodulationselement 114 ausgebildeten Musters neu zuschreiben. Es ist ebenso möglich, die Anzeigen auf der Anzeigevorrichtung 104 und dem räumlichen Lichtmodulationselement 114 für jedes Bildelement auf jeder Abtastzeile zu synchronisieren. Eine derartige Konfiguration ermöglicht eine Beobachtung der linken und rechten Streifenbildelemente ohne Übersprechen jeweils durch das linke und rechte Auge.
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht eine Betrachtung des ausreichenden stereoskopischen Bilds auch mit einer Anzeigevorrichtung von einer niedrigen Anzeigegeschwindigkeit (Frame-Frequenz), da die linken und rechten Parallaxenbilder L, R, die aus Streifenbildelementen gebildet sind, in konstanter Weise in die jeweiligen Augen gelangen und da ferner die horizontalen Streifenbilder ohne Unterbrechung bei dem Neuschreiben angezeigt werden, im Gegensatz zu dem herkömmlichen zeitlich aufgeteilten Anzeigeverfahren der linken und rechten Parallaxenbilder, bei denen die Frame-Frequenz der Anzeigevorrichtung erhöht werden musste. Folglich kann das stereoskopische Bildanzeigegerät noch leichter konstruiert werden.
Ferner kann in der vorliegenden Ausführungsform, da das horizontale Streifenbild aus den rechten und linken Streifenbildelementen von horizontaler Streifenform gebildet ist, jedes Streifenbildelement aus einer Abtastzeile der Anzeigevorrichtung 114 gebildet werden, so daß das horizontale Streifenbild in äußerst leichter Weise kombiniert werden kann.
Die Lichtquelleneinrichtung wird aus der Rücklichtquelle 101 und dem räumlichen Lichtmodulationselement 114 in der vorliegenden Ausführungsform gebildet, jedoch kann sie stattdessen aus einer Lichtemissionsanzeigevorrichtung 123 wie einem CRT gebildet werden, wie in 28B dargestellt ist. In einem derartigen Fall werden die ersten und zweiten Öffnungsmuster 116, 117, welche in 30A und 30B dargestellt sind, auf dem CRT angezeigt und das gemusterte bzw. strukturierte Licht von den Öffnungs- (Lichtemissions-) Abschnitten davon wird in der Anzeigevorrichtung 104 durch die linsenförmige Objektivplatte 103 eingeführt, um das horizontale Streifenbild zu beleuchten.
Ebenso werden in einem derartigen Fall die Anzeigen auf der Lichtemissionsanzeigevorrichtung 123 und der Anzeigevorrich tung 104 vorzugsweise für jede Abtastzeile oder jedes Bildelement auf der Abtastzeile synchronisiert.
31 ist eine schematische Ansicht der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 12 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung und 32 ist eine Perspektivansicht davon. Im Gegensatz zu den vorstehenden Ausführungsformen, welche ein horizontales Streifenbild verwenden, das aus horizontalen Streifenbildelementen kombiniert ist, verwendet die vorliegende Ausführungsform ein vertikales Streifenbild, welches ausgebildet ist, indem die linken und rechten Parallaxenbilder L, R in der lateralen Richtung unterteilt werden, um vertikale Streifenbildelemente zu erzeugen, und indem derartige linke und rechte vertikale Streifenbildelemente abwechselnd von dem linksseitigen Ende des Anzeigebildbereichs angeordnet werden.
Komponenten, welche dieselben sind wie jene in 25A und 25B, werden durch dieselben Bezugsziffern dargestellt. Die vorliegende Ausführungsform verwendet ebenso eine linsenförmige Objektivplatte 103, welche in 31 durch eine zylindrische Linsenanordnung veranschaulicht ist, die aus zylindrischen Linsen mit konvexen zylindrischen Außenflächen auf beiden Seiten gebildet ist, um die später zu erläuternden Bedingungen zu erfüllen. In 31 sind die Lichtstrahlen von der Anzeigevorrichtung 104 zu dem linken und rechten Auge E_R und E_L weggelassen, da C » t ist.
Die Maske 102 der vorliegenden Ausführungsform wird präpariert, indem Chrom oder ein lichtabsorbierendes Material auf einem Substrat wie aus Glas oder Kunststoff wie in der Ausführungsform 10 gemustert bzw. strukturiert wird, jedoch weist sie ein Öffnungsmuster auf, welches aus mehreren vertikal-gestreiften Öffnungen gebildet ist.
Die Rücklichtquelle 101 und die Maske 102 bilden Komponenten der Lichtquelleneinrichtung und die Öffnungen aufweisende Stirnfläche der Maske 102 wird als die Lichtemissionsseite der Lichtquelleneinrichtung angesehen, da das Licht von der Öffnungen aufweisenden Stirnfläche der Maske 102 austritt, welche als eine Maske mit vertikal gestreiften Öffnungen fungiert.
Nunmehr wird das stereoskopische Bildanzeigeverfahren der vorliegenden Ausführungsform erläutert werden. Das von der Rücklichtquelle 101 emittierte Licht wird durch die Maske 102 durchgelassen, in welcher Zentren der Öffnungen in einer vorbestimmten Weise von den optischen Achsen der zylindrischen Linsen, welche die linsenförmige Objektivplatte 103 bilden, versetzt sind, dann wird ihm eine Bündelung durch die linsenförmige Objektivplatte 103 mitgegeben und es wird getrennt in Bereiche gebündelt, welche dem linken und rechten Auge E_R, E_L des Betrachters entsprechen.
Die in das linke und rechte Auge eintretenden Lichtstrahlenbündel werden jeweils von den vertikalen Streifenbildelementen Ri, Li moduliert, welche auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigt werden, die zwischen der linsenförmigen Objektivplatte 103 und dem Betrachter positioniert ist, wobei dem linken und rechten Auge E_R, E_L ermöglicht wird, die linken und rechten Parallaxenbilder L, R zu betrachten, die jeweils aus der Gruppe von Streifenbildelementen Li oder Ri gebildet sind, wobei eine stereoskopische Betrachtung realisiert wird.
In der vorliegenden Ausführungsform werden besondere Bedingungen eingestellt, damit das Licht zum Beleuchten des linken oder rechten Streifenbildelements nicht auf das benachbarte Streifenbildelement fällt. Noch spezifischer werden die Brei te I des linken oder rechten Streifenbildelements, der Abstand (Betrachtungsabstand) C von der Anzeigevorrichtung 104 zu dem vorstehend angeführten Lichtbündelungsbereich (Pupillenposition des Betrachters), der Abstand (Augenabstand) E zwischen den Zentren der vorstehend angeführten zwei Lichtbündelungsbereiche und der Abstand t von der Hauptebene der linsenförmigen Objektivplatte 103 an der Seite der Anzeigevorrichtung 104 zu der Anzeigevorrichtung 104 so gewählt, um die nachstehende Beziehung zu erfüllen: t = I·C/(E/2 – I)
Ferner erfüllt die Teilung P₃ der linsenförmigen Objektivplatte 103 und die Breite I des Streifenbildelements die nachstehende Beziehung: P3 = E·I/(E – 2I)
Ferner sind die Teilung bzw. der Abstand P_AP der Öffnungen der Maske 102 und die Teilungen bzw. Abstände P_R, P_L der Öffnungen H_R, H_L für das rechte und linke Auge wechselseitig gleich, nämlich: PAP = PR = PL und P_AP und die Breite I des vertikalen Streifenbildelements erfüllen die nachstehende Beziehung: PAP = 2I{E/(E – 2I) + t0/C}wobei t₀ der Abstand von der Hauptebene der linsenförmigen Objektivplatte 103 an der Maskenseite zu der Maske 102 ist.
Ferner sind die Öffnungen H_R und H_L wechselseitig um Δ versetzt, was definiert ist durch: Δ = (PAP/2) – 2I·t0/t.
Wegen der vorstehend erläuterten Konfiguration kann die vorliegende Ausführungsform ein ausreichendes stereoskopisches Bild ohne Übersprechen zwischen den linken und rechten Streifenbildelementen anzeigen.
In der vorliegenden Ausführungsform wird beim Schalten des auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigten vertikalen Streifenbilds zu einem nächsten vertikalen Streifenbild ein derartiges Schalten vorzugsweise nacheinander von dem oberen Ende des Bildbereichs ausgeführt werden, damit das angezeigte Bild nicht teilweise fehlerhaft wird. Auf diese Weise wird die Flimmer-Erscheinung nicht von dem Betrachter wahrgenommen.
Ebenso kann in der vorliegenden Ausführungsform wegen der Verwendung der Maske 102 mit einem festen Muster und der Positionierung der linsenförmigen Objektivplatte 103 zwischen der Maske 102 und der Anzeigevorrichtung 104 das Starren auf die Anzeigeebene verhindert werden, wobei ein noch angenehmeres stereoskopisches Bild im Vergleich zu dem stereoskopischen Bildanzeigegerät des herkömmlichen linsenförmigen Systems vorgesehen wird.
Die vorliegende Ausführungsform zeigt ferner ein Farbbild an. Die Anzeigeebene der Anzeigevorrichtung 104 der vorliegenden Ausführungsform ist in den vertikalen Streifenbildelementen Li, Ri, welche das in 32 dargestellte vertikale Streifenbild bilden, mit einem Filter F versehen, der aus einer vertikalen Anordnung von Farbfiltern r, g, b gebildet ist, wie in einer teilweise vergrößerten Ansicht 118 dargestellt ist. Basierend auf einer derartigen Konfiguration der Anzeigevorrichtung 104 erlaubt die vorliegende Ausführungsform eine Betrachtung eines ausreichenden stereoskopischen Farbbilds ohne Farberration.
Als eine Modifikation der vorliegenden Ausführungsform kann deren Wirkung ebenso erzielt werden, indem die Lichtquellen einrichtung mit einer Lichtemissionsanzeigevorrichtung 123 wie einem CRT gebildet wird, wie in 28B dargestellt ist, indem ein festes Öffnungsmuster (Lichtemissionsmuster) ausgebildet wird, welches dasselbe wie jenes der Maske 102 auf der Lichtemissionsebene der Anzeigevorrichtung ist, und indem dem gemusterten Licht, welches aus der Lichtemissionsebene durch die linsenförmige Objektivplatte 103 austritt, eine Bündelung gegeben wird.
In einem derartigen Fall sind die Anzeigen der Lichtemissionsanzeigevorrichtung 123 und der Anzeigevorrichtung 104 vorzugsweise für jede Abtastzeile oder jedes Bildelement auf der Abtastzeile synchronisiert.
23 zeigt eine Variation der Ausführungsform 12, welche die Beziehung zwischen der Bildelementanordnung und anderen Komponenten im Fall der Farbbildanzeige zeigt. Das stereoskopische Bildanzeigeverfahren ist dasselbe wie in Ausführungsform 12. Eine lichtdurchlässige Anzeigevorrichtung 119 ist auf deren Anzeigeebene mit einem Filter F versehen, der aus vertikal-gestreiften Farbfiltern r, g, b gebildet ist, um auf den vertikalen Streifenbildelementen zu überlagern, wobei ein Farbbildelement auf der Anzeigevorrichtung 119 einer zylindrischen Linse der linsenförmigen Objektivplatte 103 entspricht, und ein vertikales Streifenbild, welches aus vertikalen Streifenbildelementen L_rR_gL_bR_rL_gR_bL_rR_g ... gebildet ist, wird auf der Anzeigevorrichtung 119 angezeigt, wobei die Suffixe r, g, b die jeweiligen Farbbildelemente bezeichnen. Eine derartige Konfiguration erlaubt dem Betrachter, ein ausreichendes stereoskopisches Farbbild ohne Farberration zu betrachten.
Es ist ferner möglich, die Anzeigevorrichtung 119 durch eine Anzeigevorrichtung 120 mit einer modifizierten Anordnung des vertikal gestreiften Filters F zu ersetzen, wie in 34 dargestellt ist, und zwar in einer derartigen Weise, daß ein Farbbildelement der Anzeigevorrichtung 120 einer zylindrischen Linse der linsenförmigen Objektivplatte 103 entspricht, wobei ein vertikales Streifenbild, welches aus vertikalen Streifenbildelementen L_rR_rL_gR_gL_bR_bL_rR_r ... gebildet ist, auf der Anzeigevorrichtung 120 angezeigt wird. Ebenso kann in diesem Fall ein ausreichendes stereoskopisches Farbbild ohne Farberration betrachtet werden.
Jedoch kann, falls jedes Farbbildelement ausgebildet ist, um einer zylindrischen Linse der linsenförmigen Objektivplatte 103 zu entsprechen, wie in 33 und 34 dargestellt ist, die Herstellung der linsenförmigen Objektivplatte 103 wegen ihrer reduzierten Teilung und der daraus resultierenden reduzierten Plattendicke schwierig werden. In einem derartigen Fall ist, falls planar-konvexe linsenförmige Linsen verwendet werden, eine derart konvexe Außenflächenseite vorzugsweise an der Seite der Anzeigevorrichtung 120 vorgesehen.
Es ist ebenso möglich, die linsenförmige Objektivplatte 103 durch ein Linsensystem zu ersetzen, das aus mehreren Mikrolinsenplatten zusammengesetzt ist, von denen der Hauptpunkt an der Seite der Anzeigevorrichtung 120 außerhalb des Linsensystems positioniert ist.
35 zeigt eine andere Variation der Ausführungsform 12. In dieser Variation sind die Zentren der zwei Öffnungen H_R, H_L für das rechte und linke Auge in wechselseitig entgegengesetzten Richtungen um einen vorbestimmten Abstand von der optischen Achse von jeder der zylindrischen Linsen, welche die linsenförmige Objektivplatte 103 bilden, verschoben. Ebenso sind derartige Öffnungen H_R, H_L vorgesehen, welche jeden anderen zylindrischen Linsen auf der linsenförmigen Objektiv platte 103 entsprechen. Eine derartige Konfiguration erlaubt es, die Anzeigevorrichtung 104 näher an den Betrachter zu verschieben im Vergleich zu der Ausführungsform 12.
Ebenso kann in einem derartigen Fall die Farbbildelementanordnung verwendet werden, wie in der vorhergehenden Variation erläutert wurde, und ein ausreichendes stereoskopisches Farbbild kann ohne Farberration betrachtet werden.
36A und 36B sind schematische Ansichten der hauptsächlichen Teile einer Ausführungsform 13 des stereoskopischen Bildanzeigegeräts der vorliegenden Erfindung und 37 ist eine Ansicht, welche das Kombinationsverfahren des Streifenbilds der Ausführungsform 13 zeigt. In der Ausführungsform 12 ist die Auflösung des stereoskopischen Bilds auf 1/2 reduziert wegen der Verwendung der Maske 102 mit einem festen Öffnungsmuster. Im Gegensatz dazu ersetzte die vorliegende Ausführungsform die Maske 102 der Ausführungsform 12 durch ein lichtdurchlässiges räumliches Lichtmodulationselement 114 und schaltet das vertikal gestreifte Öffnungsmuster, das auf dem räumlichen Lichtmodulationselement 114 angezeigt wird, in Synchronisation mit dem Schaltvorgang des ersten vertikalen Streifenbilds PI und des zweiten vertikalen Streifenbilds PII, was auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigt ist, wobei die Auflösung des stereoskopischen Bilds verbessert wird.
In diesen Zeichnungen ist das räumliche Lichtmodulationselement 114 beispielsweise aus einer lichtdurchlässigen Flüssigkristallvorrichtung gebildet und dient anstelle der Maske 102 der Ausführungsform 12 dazu, ein Öffnungsmuster anzuzeigen, welches in Synchronisation mit dem vertikalen Streifenbild, das auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigt ist, verändert wird. Ein Bilddatensignal, welches das Öffnungsmuster darstellt, das aus vorbestimmten Lichtdurchlaß-(Öffnung) und lichtundurchlässigen Abschnitten gebildet ist, wird von der Bildverarbeitungseinrichtung 105 der Lichtmodulationselement-Treiberschaltung 115 zugeführt, welche in Reaktion ein vorbestimmtes Öffnungsmuster ausbildet, das aus den Lichtdurchlaßabschnitten und den lichtundurchlässigen Abschnitten auf dem räumlichen Lichtmodulationselement 114 gebildet ist.
Die Rücklichtquelle 101 und das räumliche Lichtmodulationselement 114 bilden Komponenten der Lichtquelleneinrichtung und die Anzeigeebene des räumlichen Lichtmodulationselements 114 wird als die Lichtemissionsebene der Lichtquelleneinrichtung angesehen, da das Licht aus den darauf ausgebildeten Lichtdurchlaßabschnitten austritt. Das räumliche Lichtmodulationselement 114 fungiert als eine Maske, die vertikal gestreifte Öffnungen aufweist.
37 zeigt das Verfahren zum Kombinieren des vertikalen Streifenbilds der vorliegenden Ausführungsform. Das rechte Parallaxenbild R ist in vertikale rechte Streifenbildelemente R₁, R₂, R₃, ... unterteilt und das linke Parallaxenbild L ist in vertikale linke Streifenbildelemente L₁, L₂, L₃, ... unterteilt und es sind ein erstes vertikales Streifenbild PI durch Anordnen dieser Streifenbildelemente in der Reihenfolge von L₁R₂L₃R₄L₅R₆ ... und ein zweites vertikales Streifenbild PII durch Anordnen dieser Streifenbildelemente in der Reihenfolge von R₁L₂R₃L₄R₅L₆ ... kombiniert.
Wie in 36A und 36B dargestellt ist, sind die Öffnungen H_R, H_L jeweils um einen vorbestimmten Abstand von der optischen Achse der jeweils entsprechenden zylindrischen Linsen versetzt. Noch spezifischer sind die Öffnung H_L zum Führen des Lichts von der Rücklichtquelle 101 zu dem linken Auge E_L und die Öffnung H_R zum Führen des Lichts zu dem rechten Auge E_R jeweils nach links und rechts um einen Abstand von einer halben Teilung versetzt, wie in 36A und 36B dargestellt ist, wobei ein erstes Öffnungsmuster PAT-1 und ein zweites Öffnungsmuster PAT-2 ausgebildet werden.
Das stereoskopische Bild kann sowohl in dem in 36A dargestellten Zustand, indem das erste vertikale Streifenbild PI und das erste Öffnungsmuster PAT-1 verwendet wird, als auch in dem in 36A dargestellten Zustand betrachtet werden, indem das zweite vertikale Streifenbild PII und das zweite Öffnungsmuster PAT-2 verwendet wird, und die vorliegende Ausführungsform erhöht die Auflösung des stereoskopischen Bilds durch abwechselndes Anzeigen dieser zwei Zustände.
36A und 36B zeigen die Anzeigezustände in einem Querschnitt entlang einer bestimmten Abtastzeile, während 38 den Anzeigezustand in dem Verlauf des Abtastvorgangs des Bildbereichs in der Ausführungsform 13 zeigt, wobei das vertikale Streifenbild auf der Anzeigevorrichtung neu geschrieben wird, so daß die zwei Anzeigezustände gemischt vorliegen. Noch spezifischer ist ein Zustand veranschaulicht, wo das erste vertikale Streifenbild PI in das zweite vertikale Streifenbild PII bis zu der dritten Abtastzeile Y3 neu geschrieben wird.
38 zeigt ebenso den Querschnitt der linsenförmigen Objektivplatte 103, um die Positionsbeziehung damit zu zeigen. Zum Zwecke der Vereinfachung ist der Abstand bzw. die Teilung P₃ der linsenförmigen Objektivplatte 103 dargestellt als derselbe wie der halbe Abstand P_m = P_AP/2 der Öffnungen und diese Parameter erfüllen die vorstehend angeführten Bedingungen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Treiberschaltungen derart synchronisiert, daß ein auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigtes vertikales Streifenbild und das auf dem räum lichen Lichtmodulationselement 114 ausgebildete Öffnungsmuster in Synchronisation neu geschrieben werden. Falls erforderlich kann die Synchronisation für jedes Bildelement auf der Abtastzeile durchgeführt werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird beim Schalten des auf der Anzeigevorrichtung 104 angezeigten vertikalen Streifenbilds zu einem nächsten vertikalen Streifenbild ein derartiges Schalten nacheinander von dem oberen Ende des Bildbereichs ausgeführt, damit das angezeigte Bild nicht teilweise fehlerhaft wird. Auf diese Weise wird die Flimmer-Erscheinung nicht von den Betrachter wahrgenommen.
Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht eine Betrachtung des ausreichenden stereoskopischen Bilds auch mit einer Anzeigevorrichtung einer niedrigen Anzeigegeschwindigkeit (Frame-Frequenz), da die linken und rechten Parallaxenbilder L, R, die aus Streifenbildelementen gebildet sind, in konstanter Weise in die jeweiligen Augen eintreten und ferner da die zwei vertikalen Streifenbilder ohne Unterbrechung bei dem Neuschreiben angezeigt werden, im Gegensatz zu dem herkömmlichen zeitlich aufgeteilten Anzeigeverfahren der linken und rechten Parallaxenbilder, bei denen die Frame-Frequenz der Anzeigevorrichtung erhöht werden mußte. Folglich kann das stereoskopische Bildanzeigegerät noch leichter konstruiert werden.
Ferner kann die Lichtquelleneinrichtung der vorliegenden Ausführungsform durch eine Lichtemissionsanzeigevorrichtung 123 wie durch ein CRT ersetzt werden, wie in 28B dargestellt ist. In einem derartigen Fall wird das Licht aus den Abschnitten emittiert, welche den Öffnungen H_L oder H_R entsprechen, die in 36A und 36B dargestellt sind, und dem aus tretenden Licht wird eine Bündelung durch die linsenförmige Objektivplatte 103 gegeben.
Die vorstehenden Ausführungsformen haben ein Gerät und Verfahren zum Anzeigen eines stereoskopischen Bilds auf der gesamten Anzeigefläche der Anzeigevorrichtung 104 aufgezeigt. Es ist jedoch möglich, in jeder der vorstehenden Ausführungsformen das stereoskopische Bild nur in einem spezifizierten Bereich anzuzeigen und ein gewöhnliches zweidimensionales Bild in anderen Bereichen anzuzeigen.
Derartige Ziele können erreicht werden in Ausführungsformen, welche die Maske 102 mit einem festen Muster verwenden, indem ein Streifenbild auf der Anzeigevorrichtung 104 nur in einem Bereich für die stereoskopische Bildanzeige und ein herkömmliches zweidimensionales Bild in anderen Bereichen angezeigt wird. In einem derartigen Fall wird jedoch die Auflösung des zweidimensionalen Bilds niedriger als jene der Anzeigevorrichtung 104, falls die Öffnungs- und lichtundurchlässigen Abschnitte auf dem gesamten Bereich der Maske 102 ausgebildet werden. Um eine derartige Reduktion der Auflösung zu vermeiden, werden die lichtundurchlässigen bzw. opaken Abschnitte aus den Bereichen der Maske 102 entsprechend dem zweidimensionalen Bild eliminiert.
In Ausführungsformen, welche das räumliche Lichtmodulationselement 114 zum Anzeigen des Öffnungsmusters anstelle der Maske 102 verwenden, wird das horizontale oder vertikale Streifenbild nur in einem stereoskopischen Bildanzeigebereich 121 der Anzeigevorrichtung 104 angezeigt, wie in 39 dargestellt ist, und das räumliche Lichtmodulationselement 114 bildet ein Öffnungsmuster der Öffnungs- und lichtundurchlässigen Abschnitte nur in einem entsprechenden Bereich 122 aus. Die Anzeigevorrichtung 104 zeigt das gewöhnliche zweidimen sionale Bild in anderen Bereichen an und das räumliche Lichtmodulationselement 114 hält die entsprechenden Bereiche in dem Lichtdurchlaßzustand aufrecht. Auf diese Weise kann das stereoskopische Bild nur in dem Bereich 121 der Anzeige des vertikalen oder horizontalen Streifenbilds gemäß dem vorstehend angeführten Prinzip der stereoskopischen Betrachtung beobachtet werden und das zweidimensionale Bild kann in anderen Bereichen beobachtet werden.
In einem derartigen Fall kann die Auflösung des stereoskopischen Bilds verbessert werden durch Anwenden des vorstehend angeführten Verfahrens zum abwechselnden Anzeigen eines Zustands, indem das erste horizontale oder vertikale Streifenbild PI und das erste Öffnungsmuster verwendet wird, und eines anderen Zustands, indem das zweite horizontale oder vertikale Streifenbild PII und das zweite Öffnungsmuster verwendet wird, in dem stereoskopischen Bildanzeigebereich.
39 veranschaulicht ein Anzeigeverfahren unter Verwendung des vertikalen Streifenbilds, jedoch kann die Auflösung des stereoskopischen Bilds ebenso verbessert werden durch das Anzeigeverfahren unter Verwendung des horizontalen Streifenbilds, wie in der Ausführungsform 11 dargestellt ist.
Ferner kann einem derartigen Fall die Lichtemissionsanzeigevorrichtung 123 wie zum Beispiel ein CRT, wie in 28B dargestellt ist, für die Lichtquelleneinrichtung verwendet werden und deren Lichtemissionsmuster kann in geeigneter Weise gesteuert werden, um das stereoskopische Bild nur in einem vorbestimmten Bereich anzuzeigen.
Die vorstehenden Ausführungsformen ermöglichen eine Betrachtung des ausreichenden stereoskopischen Bilds auch mit einer Anzeigevorrichtung einer niedrigen Anzeigegeschwindigkeit (Frame-Frequenz), da die linken und rechten Parallaxenbilder L, R, welche aus Streifenbildelementen gebildet sind, in konstanter Weise in die jeweiligen Augen gelangen im Gegensatz zu dem herkömmlichen zeitlich aufgeteilten Anzeigeverfahren der linken und rechten Parallaxenbilder, bei denen die Frame-Frequenz der Anzeigevorrichtung erhöht werden mußte, um die linken und rechten Parallaxenbilder zu verschmelzen. Folglich kann das stereoskopische Bildanzeigegerät noch leichter konstruiert werden.
Die Erfindung kann in anderen spezifischen Formen verkörpert sein, ohne von deren Erfindungsgedanken oder deren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die vorstehenden Ausführungsformen sind demgemäß in allen Aspekten als erläuternd und nicht beschränkend zu betrachten, wobei der Bereich der Erfindung eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorstehende Beschreibung bezeichnet wird, und alle Änderungen, welche innerhalb der Bedeutung und des Äquivalenzbereichs der Ansprüche gelangen, sollen demgemäß darin umfaßt sein.

Claims

Stereoskopisches Bildanzeigegerät mit: einer Lichtquelleneinrichtung (9, 10) zum Emittieren von Licht aus mehreren Lichtemissionsabschnitten (8), die in einem karierten Muster bereitgestellt sind, einer Optikelementanordnung (4) mit zumindest einer Linsenanordnung von entlang der Horizontalrichtung angeordneten Linsen, damit dem von den Lichtemissionsabschnitten austretenden Licht eine Richtcharakteristik in der horizontalen Ebene gegeben wird; und einer lichtdurchlässigen Anzeigevorrichtung (6) zum Anzeigen eines Streifenbildes, das erhalten wird, indem sowohl ein Parallaxenbild für das rechte Auge als auch ein Parallaxenbild für das linke Auge in Streifen unterteilt wird, damit Streifen aus rechten Bildelementen (Ri) und Streifen aus linken Bildelementen (Li) erhalten werden, und indem die Streifen aus rechten Bildelementen (Ri) und die Streifen aus linken Bildelementen (Li) in einer vorbestimmten Reihenfolge abwechselnd angeordnet werden; wobei die mehreren Lichtemissionsabschnitte entsprechend jeder der Linsen für jeden Streifen aus rechten Bildelementen oder jeden Streifen aus linken Bildelementen bereitgestellt und dazu angeordnet sind, damit das durch einen Streifen aus rechten Bildelementen (Ri) oder einen Streifen aus linken Bildelementen (Li) passierende Licht dazu gebracht wird, einen von zwei vorbestimmten Bereichen zu erreichen, von denen jeweils das Bild für das rechte Auge bzw. für das linke Auge betrachtet werden kann; wobei die Streifen aus rechten Bildelementen (Ri) und die Streifen aus linken Bildelementen (Li) als horizontale Streifen angeordnet sind, und die mehreren Lichtemissionsanschnitte entsprechend den horizontalen Streifen des Streifenbildes bezüglich der vertikalen Richtung bereitgestellt sind, und wobei der Abstand (P_8y) in der vertikalen Richtung der mehreren Lichtemissionsabschnitte entsprechend den vertikal benachbarten Streifen aus Bildelementen größer als der Abstand (P_1y) in der vertikalen Richtung der Streifen von Bildelementen ist, damit durch die Streifen passiertes Licht dazu gebracht wird, in vertikaler Richtung konzentriert zu sein.
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Optikelementanordnung eingerichtet ist, um das Licht von den Lichtemissionsabschnitten in einem horizontalen Querschnitt in einen im wesentlichen parallelen Lichtstrahl umzuwandeln.
Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Lichtquelleneinrichtung einen Oberflächenleuchtstoff (10) und eine Maske (9, 102) mit Öffnungen (8, 113) beinhaltet, damit das Licht gerichtet wird, um die mehreren Lichtemissionsabschnitte zu definieren.
Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Steuereinrichtung (72) zum Steuern einer Position der Lichtemissionsabschnitte, wobei die Lichtquelleneinrichtung ein lichtemittierendes Anzeigeelement ist, und die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das lichtemittierende Anzeigeelement zur Ausbildung der Lichtemissionsabschnitte zu steuern.
Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, ferner mit einer Steuereinrichtung (72) zum Steuern einer Position der Lichtemissionsabschnitte, wobei die Lichtquelleneinrichtung einen Oberflächenleuchtstoff (10) und ein lichtdurchlässiges räumliches Lichtmodulationselement (71) beinhaltet, und wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet ist, das räumliche Lichtmodulationselement (71) zur Ausbildung der Lichtemissionsabschnitte zu steuern.
Gerät nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die lichtdurchlässige Anzeigevorrichtung (6, 104) zum abwechselnden Anzeigen eines ersten Streifenbildes und eines zweiten Streifenbildes angeordnet ist, die jeweils Streifen aus rechten Bildelementen (Ri) und Streifen aus linken Bildelementen (Li) umfassen, die vorbestimmte Reihenfolge ist dabei derart, dass unter Aufteilung jedes Parallaxenbildes für das rechte Auge und für das linke Auge in aufeinanderfolgend nummerierte Streifen das erste Streifenbild ungeradzahlige Streifen aus rechten Bildelementen (Ri mit i ungerade) des Parallaxenbildes für das rechte Auge, die abwechselnd mit geradzahligen Streifen aus linken Bildelementen (Li mit i gerade) des Parallaxenbildes für das linke Auge angeordnet sind, umfasst, und das zweite Streifenbild ungeradzahlige Streifen aus linken Bildelementen (Li mit i ungerade) des Parallaxenbildes für das linke Auge, die abwechselnd mit geradzahligen Streifen aus rechten Bildelementen (Ri mit i gerade) des Parallaxenbildes für das rechte Auge angeordnet sind, umfasst, und wobei die Steuereinrichtung (72) die Position der Lichtemissionsabschnitte in Synchronisation mit einem Schaltvorgang zwischen dem ersten Streifenbild und dem zweiten Streifenbild steuert.
Gerät nach Anspruch 6, wobei das Schalten zwischen dem ersten Streifenbild und dem zweiten Streifenbild und das Steuern der Position der Lichtemissionsabschnitte für jedes Bildelement auf einer entsprechenden Abtastzeile oder für jede Abtastzeile synchron durchgeführt wird.
Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die lichtdurchlässige Anzeigevorrichtung zum Anzeigen der Streifen aus linken Bildelementen (Li), der Streifen aus rechten Bildelementen (Ri) sowie von einem gewöhnlichen zweidimensionalen Bild (S) angeordnet ist.
Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Abstand P_4x der Optikelementanordnung in horizontaler Richtung, der Abstand P_9x der Lichtemissionsabschnitte der Lichtquelleneinrichtung, der Abstand L0 zwischen der Optikelementanordnung und einer vorbestimmten Position eines Betrachters, und der Abstand d1 zwischen der Optikelementanordnung und der Lichtquelleneinrichtung die nachstehende Beziehung erfüllen: L0 : (L0 + d1) = P4x : P9x.
Gerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Optikelementanordnung eine vertikale Linsenanordnung (3) aus entlang der vertikalen Richtung angeordneten Linsen beinhaltet, so dass aus den Lichtemissionsabschnitten ausgetretenes Licht auf der Anzeigevorrichtung in einem vertikalen Querschnitt konvergiert.
Gerät nach Anspruch 10, wobei die vertikale Linsenanordnung eine Anordnung von horizontalen zylindrischen Linsen ist, und wobei der Abstand VL der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung in vertikaler Richtung, der vertikale Abstand Vd der auf der Anzeigevorrichtung angezeigten Streifen aus Bildelementen, die vertikale Breite Vm der Lichtemissionsabschnitte, der Abstand L1 zwischen der Anzeigevorrichtung und der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung, der Abstand L2 zwischen der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung und der Lichtquelleneinrichtung, und die Brennweite fv im vertikalen Querschnitt der die horizontale zylindrische Linsenanordnung bildenden horizontalen zylindrischen Linsen die nachstehenden Beziehungen erfüllen: Vd : Vm = L1 : L2 Vd : VL = (L1 + L2)/2 : L2 und 1/fv = 1/L1 + 1/L2.
Gerät nach Anspruch 11, wobei der Abstand L von der Anzeigevorrichtung zu einer vorbestimmten Position eines Betrachters und die vorstehend angeführten Parameter Vd, Vm, L1 und L2 die nachstehende Beziehung erfüllen: Vd : Vm = L : (L + L1 + L2).
Gerät nach Anspruch 1, wobei die Optikelementanordnung eine aus einer zweidimensionalen Anordnung von torischen Linsen (85) mit unterschiedlichen Brennweiten in vertikaler und horizontaler Richtung bestehende torische Linsenanordnung (84) umfasst.
Gerät nach Anspruch 13, wobei der Abstand VL der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung in vertikaler Richtung, der vertikale Abstand Vd der auf der Anzeigevorrichtung angezeigten Streifen aus Bildelementen, die vertikale Breite Vm der Lichtemissionsabschnitte, der Abstand L1 zwischen der Anzeigevorrichtung und der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung, der Abstand L2 zwischen der horizontalen zylindrischen Linsenanordnung und der Lichtquelleneinrichtung, und die Brennweite fv im vertikalen Querschnitt der die horizontale zylindrische Linsenanordnung bildenden horizontalen zylindrischen Linsen die nachstehend angeführten Beziehungen erfüllen: Vd : Vm = L1 : L2 Vd : VL = (L1 + L2)/2 : L2 und 1/fv = 1/L1 + 1/L2.
Gerät nach Anspruch 1, ferner mit einer zwischen der Lichtquelleneinrichtung und der lichtdurchlässigen Anzeigevorrichtung angeordneten horizontalen Maske mit mehreren horizontalen streifenförmigen Öffnungen entsprechend den das Streifenbild bildenden Streifen aus Bildelementen.