JP2000261833A

JP2000261833A - ３次元表示装置

Info

Publication number: JP2000261833A
Application number: JP11064711A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Ito; 克之伊藤
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2000-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】３次元画像を見ながら他の作業を容易に行な
うことができる３次元表示装置を提供する。【解決手段】外部装置１０は、各焦点位置毎の２次元
画像データを作成してカラー表示データ作成部８に供給
する。カラー表示データ作成部８のセレクタ８３は、画
面切り替え部９１からの選択信号に応じて所定時間毎に
各焦点位置の２次元画像データに基づいてセグメント駆
動部６、コモン駆動部７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを制御して３色
２次元表示部１に表示させる。レンズ焦点ドライバ９は
表示される２次元画像データに対応する焦点位置に応じ
て焦点可変レンズパネル４を構成する焦点可変レンズ３
の焦点距離を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、いわゆるＣＡＤ
やコンピュータ等の画像処理装置の出力装置として使用
される３次元表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、３次元の映像を表示する３次元表
示方法としてホログラムが知られている。

【０００３】このホログラムでは、レーザ等の光線と像
からの光線で干渉縞を記録しておき、再生するときに干
渉縞に光線を照射することにより３次元像を再現する。

【０００４】しかし、入力に応じた任意の３次元像を表
示することはできず、情報装置等の出力手段としてホロ
グラムを使うことは実用化されていない。

【０００５】また、３次元表示装置としては、他に左右
の目に対して別々の画像を表示し、擬似的に３次元像を
形成する表示装置（以下、バーチャルリアリティー表示
方式という。）が知られている。

【０００６】このような表示装置では、左右の目に対し
て各々液晶等の２次元表示装置（表示部）を設置し、情
報処理装置等により各々の表示部に表示する画像を、当
該画像中の表示物の３次元の位置に応じて補正すること
によって立体感を出している。

【０００７】このような表示装置は、左右の画像を補正
する補正値の変更等により、入力に応じた（任意の）３
次元像を表示させることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
バーチャルリアリティー表示方式では、表示部を顔部に
固定して使用するため、同時に他の作業をするのは非常
に困難であり、作業用の情報を表示するための出力装置
には適していなかった。

【０００９】本発明は、上述のような問題点に鑑みてな
されたものであり、作業用の情報を表示するのに適した
３次元表示装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る３次元表示
装置は、配列された複数の表示画素を有する表示手段
と、少なくとも１系統の電極と、各表示画素に対応して
設けられ、電極によって焦点が制御される焦点可変レン
ズとを有する焦点可変レンズパネルと、複数の焦点位置
に対応する画像データを保持する画像データ保持手段
と、画像データ保持手段から所定の焦点位置の画像デー
タを順次読み出して表示手段に供給し、当該読み出した
画像データに対応する焦点位置に応じて、焦点可変レン
ズパネルの焦点を制御する表示制御手段とを備えること
を特徴とする。

【００１１】焦点可変レンズが、対向して設けられた電
極の各表示画素に対応する位置に設けられた円形の開口
と、電極間に設けられた液晶層とを備え、表示制御手段
が、対向する電極間に印加する電圧を制御することによ
り、焦点可変レンズの焦点距離を制御するようにしても
よい。

【００１２】また、複数の対向する電極と、複数の液晶
層を備え、表示制御手段が、各々の対向する電極間に印
加する電圧を制御することにより、焦点可変レンズの焦
点距離を制御するようにしてもよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施形態に
係る３次元表示装置の構成を示す図である。

【００１４】この３次元表示装置は、像形成面を有する
３色２次元表示部１と、像形成面を構成する２次元に配
列された３色発光素子２と、各３色発光素子２に対応し
て設けられた焦点可変レンズ３と、これらの焦点可変レ
ンズ３が各３色発光素子２に対応して配列されて構成さ
れた焦点可変レンズパネル４と、カラムカウンタ、セグ
メントドライバ等を有し、３色発光素子２に対する表示
データの供給を制御するセグメント駆動部６と、シフト
レジスタ、コモンドライバ等を有し３色発光素子２に対
する表示データの供給を制御するコモン駆動部７Ｒ、７
Ｇ、７Ｂと、セグメント駆動部６、コモン駆動部７Ｒ、
７Ｇ、７Ｂに供給する表示データを作成するカラー表示
データ作成部８と、焦点可変レンズ３の焦点を制御する
レンズ焦点ドライバ９と、表示画像のデータを形成する
パーソナルコンピュータ、ワークステーション等の外部
装置１０と、画面切り替え部９１とを備えている。

【００１５】また、図２は、３色２次元表示装置１、焦
点可変レンズパネル４の構成を、１つの対応する３色発
光素子２、焦点可変レンズ３について示した断面図であ
る。

【００１６】３色２次元表示装置１を構成する３色発光
素子２は、赤色発光する発光チップ２ａ、緑色発光する
発光チップ２ｂ、青色発光する発光チップ２ｃの３色の
チップと、これらの発光チップ２ａ〜２ｃの動作を制御
する制御チップ５とを備えている。また、各３色発光素
子２は、３素子／ｍｍ以上の間隔で、縦横に各々４００
素子以上が配列されており、これらの３色発光素子２に
よって３色２次元表示装置１が構成されている。

【００１７】また、３色２次元表示部１は、公知の２次
元カラーデイスプレイと同様な構成を有しており、所定
の画面１画面毎の表示制御も公知の２次元カラーデイス
プレイと同様である。また、以下の説明では、３色発光
素子２として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた場合に
ついて説明するが、３色２次元画像（３原色を用いた２
次元画像）を表示するものであれば液晶、ＣＲＴ、プラ
ズマディスプレイ等も使用することができる。

【００１８】各３色発光素子２に対応する位置には各
々、焦点可変レンズ３が設けられている。各焦点可変レ
ンズ３にはレンズ焦点ドライバ９の出力が供給されてお
り、各焦点可変レンズ３の焦点位置はレンズ焦点ドライ
バ９の出力電圧Ｖに応じて変動する。また、各発光チッ
プ２ａ〜２ｃからの光は、これらの発光チップ２ａ〜２
ｃを有する３色発光素子２に対応する焦点可変レンズ３
にのみ入射し、他の焦点可変レンズ３には入射しないよ
うに遮光されている。

【００１９】図３は、焦点可変レンズ３等からなる光学
系の動作を示す概略図である。

【００２０】同図（Ａ）は焦点可変レンズ３の焦点距離
が無限遠のときの状態を模式的に示している。この状態
では、焦点可変レンズ３はレンズとして機能せずに、入
射した光をそのまま透過させる。このため、焦点可変レ
ンズ３を通過した光を観測すると各発光チップ２ａ〜２
ｃは実在する位置に見える。

【００２１】同図（Ｂ）は焦点可変レンズ３の焦点距離
をある値にしたときの状態を模式的に示している。この
状態では、焦点可変レンズ３を通過した光は各発光チッ
プ２ａ〜２ｃが実在する位置より焦点可変レンズ３から
レンズの光軸方向に離れた位置から発せられたようにな
る。このため、焦点可変レンズ３を通過した光を観測す
ると各発光チップ２ａ〜２ｃが実在する位置より奥の同
図中の符号Ａの位置に見える。

【００２２】同図（Ｃ）は焦点可変レンズ３の焦点距離
を最短にしたときの状態を模式的に示している。この状
態では、焦点位置は各発光チップ２ａ〜２ｃがある面に
ある。このため、焦点可変レンズ３を通過した光線を観
測すると各発光チップ２ａ〜２ｃは無限遠に見える。

【００２３】以上のように、焦点可変レンズ３の焦点距
離を変化させることにより、各発光チップ２ａ〜２ｃが
見える位置を変化させることができる。

【００２４】なお、焦点可変レンズ３の焦点距離の可変
範囲は、予め奥行きの画面数Ｎに応じて設定されてい
る。また、表示する画面が奥行き方向にＮ画面のうちの
ｎ番のときの焦点可変レンズ３の焦点距離はｎの値に応
じて予め設定しておく。

【００２５】図４は、この３次元表示装置を構成する焦
点可変レンズパネル４の構成を示す図である。

【００２６】同図（Ａ）に示すように、この焦点可変レ
ンズパネル４は、個々の焦点可変レンズ３が２次元に配
列されて構成されている。

【００２７】液晶を使用した焦点可変レンズは、例えば
文献“日本ＡＥＭ学会誌Ｖｏｌ．３、Ｎｏ．１、不均一
電界による液晶分子配向効果とその応用"において開示
されている。

【００２８】また、同図（Ｂ）にその断面を示すよう
に、液晶１３を挟む両側の電極１４は、例えば蒸着によ
り硝子等の透明板１２上に作成した金属薄膜から構成さ
れている。この電極１４はレンズになる部分に円形の穴
が２次元に配列されている。この円形の穴の位置を合わ
せて２枚の電極１４を内側に金属薄膜を向けて液晶１３
を挟む構成になっている。

【００２９】各電極１４の内側（液晶１３側）には、分
子配列が電極と平行になるように配向処理された配向膜
１７が設けられており、これらの配向膜１７間にネマチ
ック液晶からなる液晶１３が配置されている。

【００３０】また、表示面側の透明板１２上には、液晶
分子配列と同方向の直線偏光を通過させる偏光子１８が
設けられている。

【００３１】このように構成された焦点可変レンズパネ
ル４の電極１４間に駆動電圧を供給すると、穴の中央部
は電界が弱く、液晶分子の配向は変わらないが、穴の周
辺部に近づくにしたがって電界が強くなり、液晶分子の
配向は電極間の電界方向に変化する。

【００３２】従って、入射光の偏光に対して、穴の中央
部は液晶の屈折率が大きく、穴の周辺部に近づくに従っ
て屈折率が小さくなり、これにより凸レンズが形成され
る。

【００３３】また、駆動電圧が高くなると、これに従っ
て屈折率の差が大きくなるので焦点距離は短くなる。さ
らに駆動電圧が高くなると屈折率の差が小さくなるので
焦点距離は長くなる。

【００３４】このように、電極１４間に供給する駆動電
圧を変化させることにより凸レンズの焦点距離を変化さ
せることができ、円形の穴に相当する部分の液晶が焦点
可変レンズ３となる。

【００３５】また、２次元に配列された各々の円形の穴
に相当する部分の液晶は、各々焦点可変レンズ３として
機能し、電極１４は光を遮蔽する遮光部として機能す
る。

【００３６】電極１４は、上述のように一体に形成され
ているため、全ての焦点可変レンズ３は同一の電極１４
に印加される同一の駆動電圧で駆動される。

【００３７】また、上述のカラー表示データ作成部８
は、外部装置１０から供給された（画像）データを、例
えば奥行き順に近画面（近距離位置の画面データ）、中
画面（中距離位置の画面データ）、遠画面（遠距離位置
の画面データ）に分離して格納する。なお、画面数
（Ｎ）は、この３つに限定されるものではなく、上述の
カラー表示データ作成部８を、画面数（Ｎ）分の画像デ
ータを格納できるように構成すれば、適宜変更すること
ができる。

【００３８】図５はこのカラー表示データ作成部８のよ
り詳細な構成を示す図である。

【００３９】このカラー表示データ作成部８は、外部装
置１０から圧縮又はコード化されて供給される伝送デー
タを伸長又はデコードしてカラー表示データに変換する
データ伸長回路８１と、このカラー表示データを遠画
面、中画面及び近画面を構成する各色別のデータに変換
し、各色別に格納する表示データ格納部８２と、この表
示データ格納部８２に格納された近画面データ、中画面
データ及び遠画面データのいずれかを画面切り替え部９
１からの切り替え信号に基づいて読み出し、セグメント
駆動部６、コモン駆動部７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに供給するセ
レクタ８３とを備えている。

【００４０】また、上述の画面切り替え部９１は、例え
ば供給されたクロックＣＬＫをＮ分周するＮ進（この例
では３進）カウンタから構成されている。この切り替え
部９１によって分周されたクロックは、切り替え信号と
してセレクタ８３、レンズ焦点ドライバ９に供給されて
いる。

【００４１】以下、このように構成された３次元表示装
置の動作を説明する。

【００４２】上述の図１中の外部装置１０は、焦点位置
の数Ｎに対応する２次元の画像データをＮ画面分発生
し、カラー表示データ作成部８に供給する。

【００４３】カラー表示データ作成部８は、供給された
Ｎ画面分の画像データを、Ｎ画面分の表示データ格納部
８２に、各画像データに対応する焦点位置に応じて格納
する。

【００４４】各画像データが格納されると、セレクタ８
３は、切り替え部９１から供給された切り替え信号に基
づいて、表示データ格納部８２に格納された近画面デー
タ、中画面データ及び遠画面データのいずれかを読み出
し、セグメント駆動部６、コモン駆動部７Ｒ、７Ｇ、７
Ｂに供給する。

【００４５】具体的には、切り替え部９１は、切り替え
信号として、例えば０から２までの値を所定のタイミン
グで出力し、セレクタ８３は、切り替え信号が０である
ときは、例えば近画面データを、切り替え信号が１であ
るときには中画面データを、切り替え信号が２であると
きには遠画面データをそれぞれ読み出してセグメント駆
動部６、コモン駆動部７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに供給する。

【００４６】各々の画面データは、３色（赤：Ｒ、緑：
Ｂ、青：Ｂ）のデータからなり、カラー表示データ作成
部８は、セグメント駆動部６、コモン駆動部７Ｒ、７
Ｇ、７Ｂに、それぞれ対応する色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の画像
データを供給する。

【００４７】セグメント駆動部６は、表示用のクロック
に応じて所定のタイミングで、所定のセグメントを選択
し、当該選択に同期させて、各コモン駆動部７Ｒ、７
Ｇ、７Ｂが、選択されたセグメント内の対応する３色表
示素子２に各画素のデータを供給する。

【００４８】これにより、各々の３色発光素子２に各画
素のデータが供給される。データが供給されると、３色
発光素子２の制御チップ５は、供給されたデータを保持
する。これにより、各３色発光素子２に１枚のカラー画
像を構成するデータが供給された状態となる。

【００４９】一方、レンズ焦点ドライバ９は、画面切り
替え部９１からの切り替え信号に応じて、上述のように
セレクタ８３が読み出す画像データ（すなわち３色２次
元表示部１に表示される画像）に対応させて、焦点可変
レンズパネル４の駆動電圧を制御する。

【００５０】具体的には、レンズ焦点ドライバ９は、画
面切り替え部９１からの選択信号に基づいて、３色２次
元表示部１に上述の遠画面を表示するときは焦点可変レ
ンズ３に低い電圧を印加して図３（Ｃ）に示すように焦
点可変レンズ３の焦点を焦点距離を最短とし、中画面を
表示するときは焦点可変レンズ３に中程度の電圧を印加
して同図（Ｂ）に示すように最短値と無限遠の間の所定
値とし、近画面を表示するときは焦点可変レンズ３に高
い電圧を印加して同図（Ａ）に示すように無限遠とす
る。

【００５１】これにより、読み出された画像データの遠
近に対応して各焦点可変レンズ３の焦点を制御すること
ができる。

【００５２】このように各焦点可変レンズ３の焦点が調
整された後、３色発光素子２の制御チップ５は、上述の
ようにラッチしたデータに応じて発光チップ２ａ〜２ｃ
を発光させる。これにより、１枚のカラー画像が所定の
焦点位置で表示される。

【００５３】上述のようなカラー画像の表示を、画面切
り替え部９１からの選択信号に応じて、セグメント駆動
部６、各コモン駆動部７Ｒ、７Ｇ、７Ｂに供給する画像
データを、近画面データ、中画面データ、遠画面データ
の順に繰り返すことにより、焦点位置の異なる３枚のカ
ラー画像が表示される。

【００５４】従って、各焦点位置に対応した画像データ
を、視差等に応じて構成しておけば、看者に３次元画像
として認識される。

【００５５】ところで、上述のように、各発光チップ２
Ｒ〜２Ｂは制御チップ５がデータをラッチした後に発光
させられるため、発光時間中に次の画面の画像データを
セグメント駆動部６、各コモン駆動部７Ｒ、７Ｇ、７Ｂ
に供給することができる。

【００５６】このため、画像データの転送のオーバヘッ
ドを低減させ、発光時間を２次元画像の走査周期程度に
することができ、輝度の向上に寄与することができる。

【００５７】また、画面のフリッカ（ちらつき）をなく
すためには、３次元画像１画面の走査周期は３３ｍｓｅ
ｃ以下程度、すなわち３次元画像を毎秒３０画面以上程
度表示する必要がある。このため、各画像データの供給
及び焦点可変レンズ３の焦点の制御を、例えば３０回／
秒（従って、９０枚／秒）で繰り返し実行することによ
り、フリッカのない、３次元カラーの静止画像を表示す
ることができる。

【００５８】また、上述の例では静止画の表示を例に説
明したが、動画を表示するためには、例えば３０枚／秒
の３次元画像を表示する場合であれば、各各画像毎に近
画面データ、中画面データ、遠画面データを有するの
で、外部装置１０が９０枚／秒の２次元画像の画像デー
タを供給し、この画像データに基づいて上述と同様の表
示制御を行なえばよい。

【００５９】上述のように、この実施形態に係る３次元
表示装置は、表示する画像に対応させて焦点可変レンズ
の焦点距離を制御することにより、奥行きのある３次元
画像を表示することができる。

【００６０】また、この３次元表示装置では、３次元画
像は３色２次元表示部１の位置に表示されるため、３色
２次元表示部１の周りの視界を妨げない。このため、こ
の３次元表示装置は作業用の情報を表示するのに適して
いる。

【００６１】また、この３次元表示装置では、各焦点位
置の画像の表示毎に、１組の電極に印加する駆動電圧を
制御するだけで、全ての焦点可変レンズの焦点距離の調
整を行なうことができ、制御負荷の低減に寄与すること
ができる。

【００６２】また、この３次元表示装置は、高精細情報
を表示できるのでＣＡＤ等の表示に用いることができ
る。

【００６３】図６は本発明の第２の実施形態に係る３次
元表示装置を構成する焦点可変レンズパネルの構成を示
す図である。なお、この図６では、上述の図１と同一又
は対応する構成要素には同一の符号が付されている。

【００６４】上述の第１の実施形態では、２枚の電極の
間に凸レンズを形成する構成としていたが、この第２の
実施形態では、さらに、これらの電極間にさらに中間電
極を設け、各電極間に２つの凸レンズを形成する構成と
している。

【００６５】この焦点可変レンズパネル２１は、上述の
図４に示す構成の焦点可変レンズパネル４の構成に加え
て、図６（Ｂ）に示すように、２枚の共通電極１４の間
に、これらの電極１４に対して平行に設けられた中間電
極１５を備えている。

【００６６】この中間電極１５は透明なガラス等の基材
１６上に金属、例えばアルミニウム等を蒸着して形成さ
れており、共通電極１４と同様な配置で円形の穴が設け
られている。

【００６７】また、この焦点可変レンズパネル２１は、
カラー２次元表示装置１からの入射光に対して偏光子１
８を備えている。

【００６８】各共通電極１４の内側と中間電極１５の両
側には、液晶１３の分子配列が偏光方向と一致するよう
に配向処理された配向膜１７が設けられている。

【００６９】各電極１４、１５には、レンズ焦点ドライ
バ１９からの駆動電圧が供給されている。また、レンズ
焦点ドライバ１９は、上述の図１中のレンズ焦点ドライ
バ９と同様に、画面切り替え部９１からの切り替え信号
に応じて２枚の共通電極１４と中間電極１５間に電圧を
供給する。

【００７０】各電極１４、１５間の電圧を、上述の第１
の実施形態と同様に制御することにより、各電極１４、
１５間に２枚の凸レンズが形成され、これらの凸レンズ
の焦点距離が制御される。

【００７１】このように構成された３次元表示装置は、
上述の図１中のレンズ焦点ドライバ９が２枚の共通電極
１４に駆動電圧を供給する代わりに、図６中のレンズ焦
点ドライバ１９が２枚の共通電極１４と中間電極１５に
駆動電圧を供給する以外は、上述の第１の実施形態と同
様に動作する。

【００７２】すなわち、焦点位置の数Ｎに対応する２次
元の画像データをＮ画面表示させ、これに同期して焦点
可変レンズパネル２１をドライバー１９で駆動し、焦点
可変レンズパネル２１を構成する焦点可変レンズ３の焦
点距離を、表示する２次元画像に対応する焦点位置に応
じて制御することにより３次元画像を表示する。

【００７３】なお、焦点可変レンズパネル２１を駆動す
るための駆動電圧は、予め焦点位置に対応させて決定さ
れている。

【００７４】上述のように、この実施形態に係る３次元
表示装置は、焦点可変レンズを２層の液晶層によって構
成しているため、焦点距離は２枚の凸レンズの合成とな
り、焦点距離の可変範囲を広くすることができる。

【００７５】図７は本発明の第３の実施形態に係る３次
元表示装置を構成する焦点可変レンズパネルの構成を示
す図である。なお、この図７では、上述の図１又は図６
と同一又は対応する構成要素には同一の符号が付されて
いる。

【００７６】この第３の実施形態では、上述の第２の実
施形態と同様に２枚の凸レンズを形成するように構成さ
れているが、第２の実施形態が入射光の偏光方向を制限
するために偏光子１８を必要としていたのに対し、この
実施形態では偏光子を不要としている。

【００７７】この焦点可変レンズパネル３１は、上述の
図６に示す焦点可変レンズパネル２１と同様に、図７
（Ｂ）に示すように、２枚の共通電極１４の間に、これ
らの電極１４に対して平行に設けられた中間電極１５を
備えている。

【００７８】また、上述の図６に示された焦点可変レン
ズパネル２１とは異なり、この焦点可変レンズパネル３
１は偏光子１８を備えておらず、代わりに、第１の液晶
層、すなわち入射側の共通電極１４の内側（第１の凸レ
ンズを形成する液晶１３側）と対向する中間電極１５の
内側（第１の凸レンズを形成する液晶１３側）に液晶の
分子配列が平行になるように所定の方向に配向処理され
た配向膜１７ａと、第２の液晶層、すなわち出射側の中
間電極１５の内側と共通電極１４の内側に設けられ、配
向膜１７ａの配向方向と垂直方向に配向された配向膜１
７ｂとを備えている。

【００７９】各電極１４、１５には、第２の実施形態と
同様に、レンズ焦点ドライバ１９からの駆動電圧が供給
されている。また、レンズ焦点ドライバ１９は、上述の
図１中のレンズ焦点ドライバ９と同様に、画面切り替え
部９１からの切り替え信号に応じて２枚の共通電極１４
と中間電極１５間に電圧を供給する。

【００８０】各電極１４、１５間の電圧を、上述の第２
の実施形態と同様に制御することにより、各電極１４、
１５間に２枚の凸レンズが形成され、これらの凸レンズ
の焦点距離が制御される。これらの凸レンズは、上述の
配向膜１７ａ、１７ｂにより、第１の凸レンズの液晶分
子の配向方向と第２の凸レンズの液晶分子の配向方向が
垂直になっている。これにより、第１の凸レンズでレン
ズの作用を受けない偏光成分も第２の凸レンズによって
レンズの作用を受ける。このため、この焦点可変レンズ
パネル３１は偏光子が無くても凸レンズとしての機能を
発揮している。

【００８１】このように構成された３次元表示装置は、
上述の第２の実施形態と同様に動作する。すなわち、焦
点位置の数Ｎに対応する２次元の画像データをＮ画面表
示させ、これに同期して焦点可変レンズパネル３１をド
ライバー１９で駆動し、焦点可変レンズパネル３１を構
成する焦点可変レンズ３の焦点距離を、表示する２次元
画像に対応する焦点位置に応じて制御することにより３
次元画像を表示する。

【００８２】なお、焦点可変レンズパネル３１を駆動す
るための駆動電圧は、上述の第２の実施形態と同様に、
予め焦点位置に対応させて決定されている。

【００８３】上述のように、この実施形態に係る３次元
表示装置は、焦点可変レンズを２層の液晶層によって構
成しているため、焦点距離は２枚の凸レンズの合成とな
り、焦点距離の可変範囲を広くすることができる。

【００８４】また、この実施形態では、焦点可変レンズ
パネル３１に偏光子を用いていないため、偏光子による
明るさの損失を無くすことができる。これにより明るい
３次元画像の表示が可能となる。

【００８５】なお、上述の各実施形態では、カラー画像
を表示する場合について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば単色あるいは２色以上の
画像を表示させる場合にも適用することができる。

【００８６】

【発明の効果】表示制御手段が、画像データ保持手段か
ら所定の焦点位置の画像データを順次読み出して表示手
段に供給し、当該読み出した画像データに対応する焦点
位置に応じて、焦点可変レンズパネルの焦点を制御する
ことにより、３次元画像を表示することができる。３次
元画像は表示手段の位置に表示されるため、表示手段の
周りの視界を妨げず、作業用の情報を表示するのに適し
ている。

【００８７】また、焦点可変レンズが、対向して設けら
れた電極の各表示画素に対応する位置に設けられた円形
の開口と、電極間に設けられた液晶層とを備え、表示制
御手段が、対向する電極間に印加する電圧を制御するこ
とにより、焦点可変レンズの焦点距離を制御すれば、全
ての焦点可変レンズの焦点距離を１系統の駆動電圧の制
御に行なうことができ、制御の負荷を低減させることが
できる。

【００８８】また、複数の対向する電極と、複数の液晶
層を備え、表示制御手段が、各々の対向する電極間に印
加する電圧を制御することにより、複数の液晶層によっ
て焦点可変レンズを構成することができ、焦点距離の制
御範囲を広くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る３次元表示装
置の構成を示すブロック図である。

【図２】３次元表示装置を構成する発光素子及び焦点
可変レンズの構成を示す断面図である。

【図３】３次元表示装置を構成する光学系の動作を示
す概略図である。

【図４】３次元表示装置を構成する焦点可変レンズパ
ネルの構成を示す図である。

【図５】３次元表示装置を構成するカラー表示データ
作成部の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の第２の実施形態に係る３次元表示装
置を構成する焦点可変レンズパネルの構成を示す図であ
る。

【図７】本発明の第３の実施形態に係る３次元表示装
置を構成する焦点可変レンズパネルの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１３色２次元表示部、２３色発光素子、２Ｒ、２
Ｇ、２Ｂ表示チップ、３焦点可変レンズ、４、２
１、３１焦点可変レンズパネル、８カラー表示デー
タ作成部、９、１９レンズ焦点ドライバ、１０外部
装置、８３セレクタ、９１画面切り替え部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配列された複数の表示画素を有する表示
手段と、少なくとも１系統の電極と、前記各表示画素に対応して
設けられ、前記電極によって焦点が制御される焦点可変
レンズとを有する焦点可変レンズパネルと、複数の焦点位置に対応する画像データを保持する画像デ
ータ保持手段と、該画像データ保持手段から所定の焦点位置の画像データ
を順次読み出して前記表示手段に供給し、当該読み出し
た画像データに対応する焦点位置に応じて、前記焦点可
変レンズパネルの焦点を制御する表示制御手段とを備え
ることを特徴とする３次元表示装置。
【請求項２】前記表示手段が、各表示画素の画像デー
タをラッチするラッチ手段を備えることを特徴とする請
求項１記載の３次元表示装置。
【請求項３】前記焦点可変レンズが、対向して設けられた前記電極の前記各表示画素に対応す
る位置に設けられた円形の開口と、前記電極間に設けられた液晶層とを備え、前記表示制御手段は、前記対向する電極間に印加する電
圧を制御することにより、前記焦点可変レンズの焦点距
離を制御することを特徴とする請求項１記載の３次元表
示装置。
【請求項４】前記焦点可変レンズが、前記表示手段からの表示光の偏光成分を制限する偏光子
と、前記電極と前記液晶層の間に設けられ、液晶層の配向を
前記偏光子によって制限されない偏光方向とする配向膜
とを備えることを特徴とする請求項３記載の３次元表示
装置。
【請求項５】複数の前記対向する電極と、複数の前記
液晶層を備え、前記表示制御手段は、各々の前記対向する電極間に印加
する電圧を制御することにより、前記焦点可変レンズの
焦点距離を制御することを特徴とする請求項３記載の３
次元表示装置。
【請求項６】前記焦点可変レンズが、前記表示手段からの表示光の偏光成分を制限する偏光子
と、前記各電極と前記各液晶層の間に設けられ、液晶層の配
向を前記偏光子によって制限されない偏光方向とする配
向膜とを備えることを特徴とする請求項５記載の３次元
表示装置。
【請求項７】前記焦点可変レンズが、前記１の液晶層の挟んで対向する前記電極の間に設けら
れ、液晶層の配向を所定の偏光方向（第１の偏光方向）
とする第１の配向膜と、前記他の液晶層の挟んで対向する前記電極の間に設けら
れ、液晶層の配向を前記第１の偏光方向と垂直の偏光方
向とする第１の配向膜とを備えることを特徴とする請求
項５記載の３次元表示装置。
【請求項８】前記表示手段の表示画素が、２以上の色
の表示素子を備えることを特徴とする請求項１記載の３
次元表示装置。