JP2002169124A - Stereoscopic picture display device - Google Patents

Stereoscopic picture display device

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JP2002169124A
JP2002169124A JP2000365999A JP2000365999A JP2002169124A JP 2002169124 A JP2002169124 A JP 2002169124A JP 2000365999 A JP2000365999 A JP 2000365999A JP 2000365999 A JP2000365999 A JP 2000365999A JP 2002169124 A JP2002169124 A JP 2002169124A
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啓吾 飯塚
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芳己 飯野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stereoscopic image display device for displaying a stereoscopic images which hardly gives visual fatigue an whose image quality is high using with a simple constitution. SOLUTION: This stereoscopic image display device to display the stereoscopic image is provided with a two-dimensional image display device 1 to output light having a different wavelengths from plural pixels constituting a displayed two-dimensional image and a wavelength, depending type focus variable optical system 6 to carry out image formation with the light at a different point, according to the wavelength of the light.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、立体画像を表示す
る立体画像表示装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional image display device for displaying a three-dimensional image.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来においては、数多くの立体画像表示
方法が提案されているが、なかでも一般的な立体画像表
示方法として、図1に示されるような二眼立体表示方法
がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a number of stereoscopic image display methods have been proposed. Among them, as a general stereoscopic image display method, there is a binocular stereoscopic display method as shown in FIG.

【0003】この二眼立体表示方法は、図1に示される
ように、左眼46に対応した左眼用画像48と、右眼4
7に対応した右眼用画像49の2枚の視差画像を使用
し、観察者が偏光メガネまたは偏光切替シャッター50
を装着することにより、それぞれの眼に対応する画像の
みを提示し、再生立体画像51を該観察者に認識させる
方法である。
As shown in FIG. 1, this binocular stereoscopic display method uses a left eye image 48 corresponding to the left eye 46 and a right eye 4
Using two parallax images of the right-eye image 49 corresponding to 7, the observer can use polarized glasses or a polarization switching shutter 50.
Is a method of presenting only the image corresponding to each eye by wearing the image and allowing the observer to recognize the reproduced stereoscopic image 51.

【0004】この方法は、比較的少ない情報量で容易に
立体画像を表示することができるという特徴をもつが、
再生立体画像51を人間が観察する場合には、輻輳距離
52と焦点距離53の違いにより観察者に視覚疲労を生
じさせるという問題がある。なお、このことは視差画像
を提示する方法のみにより立体画像を表示する方法に共
通した問題とされる。
This method has a feature that a stereoscopic image can be easily displayed with a relatively small amount of information.
When the reproduced stereoscopic image 51 is observed by a human, there is a problem that a difference between the convergence distance 52 and the focal length 53 causes visual fatigue to the observer. This is a problem common to a method of displaying a stereoscopic image only by a method of presenting a parallax image.

【0005】ここで、視覚疲労を生じさせることの少な
い立体画像を表示させるには、空間上に立体画像を再生
させる方法が有効である。そして、このような方法に
は、ホログラム表示方法や、奥行き標本化方法がある。
このホログラム表示方法は、自然な立体表示を実現でき
る可能性を有するが、被写体の干渉縞情報が必要であり
情報量が膨大となるため、超高精細な表示装置が必要と
なり、動画立体像を表示するためには多くの問題があ
る。
Here, in order to display a three-dimensional image which does not cause visual fatigue, a method of reproducing the three-dimensional image in space is effective. Such methods include a hologram display method and a depth sampling method.
Although this hologram display method has the possibility of realizing a natural three-dimensional display, it requires interference fringe information of the subject and the amount of information is enormous, so an ultra-high-definition display device is required, and a moving image stereoscopic image can be formed. There are many problems to display.

【0006】一方、奥行き標本化方法は、物体の各奥行
き位置における二次元標本化画像を、空間上に体積的に
表示するものである。この方法では、奥行きを持った立
体像が三次元空間中に再現されるため、輻輳距離と焦点
距離が一致するため観察者に与える視覚疲労が少なくな
ると共に、観察者が移動した場合においても自然な立体
像を提供することができる。
On the other hand, in the depth sampling method, a two-dimensional sampled image at each depth position of an object is displayed volumetrically in space. In this method, since a stereoscopic image having a depth is reproduced in a three-dimensional space, the convergence distance and the focal length match, so that the visual fatigue given to the observer is reduced, and even when the observer moves, the image becomes natural. A three-dimensional image can be provided.

【0007】この奥行き標本化方法には、振動するミラ
ーに映像を映して立体画像を表示するバリフォーカルミ
ラー方式や、スクリーンが機械的に高速移動する移動ス
クリーン方式、あるいは回転する螺旋形のスクリーンを
使用する方式等があるが、いずれも機械的な駆動部分に
起因して実用化が困難となっている。
In this depth sampling method, a varifocal mirror system for displaying a stereoscopic image by displaying an image on a vibrating mirror, a moving screen system in which a screen moves mechanically at high speed, or a rotating spiral screen is used. Although there are methods to be used, it is difficult to put them into practical use due to mechanical driving parts.

【0008】また、機械的な駆動部分を持たない装置に
より立体像を表示する方法として、ハーフミラー合成方
法がある。この方法では、現在実用化されているテレビ
モニタを使用でき、比較的高い画質の映像表示が可能で
あり、また特殊な装置が不要で全体の装置構成が簡単と
なる特徴を有するが、奥行きの階調に相当する数多くの
表示装置が必要であり奥行き階調数を増やすことが困難
であることや、ハーフミラーによる光のロス及び装置の
大型化が問題となる。
As a method of displaying a three-dimensional image by a device having no mechanical driving part, there is a half mirror combining method. In this method, a television monitor currently in practical use can be used, a relatively high-quality image can be displayed, and a special device is not required and the entire device configuration is simplified. A large number of display devices corresponding to the gray scales are required, and it is difficult to increase the number of depth gray scales, and there are problems such as light loss due to a half mirror and an increase in the size of the apparatus.

【0009】近年においては、機械的な駆動部を持たな
い一台の二次元画像表示装置を用いて奥行き標本化立体
像を表示する方法が提案されている。図2は、液晶焦点
可変レンズを用いた従来の奥行き標本化方法を説明する
図である。この従来の奥行き標本化方法は、図2に示さ
れるように、二次元画像表示装置54に画像55,56
を順次表示し、その後方に配置した数cm以上の直径を
持った液晶焦点可変レンズ57の焦点距離を表示画像の
表示に同期して変化させ、空間上に各再生画像58,5
9を異なる奥行き位置に表示し、観察者60に立体画像
を提示する方法である。そして、この方法の特徴は、立
体画像表示装置に機械的な駆動部分が不要であり、また
観察者も特殊メガネを装着する必要がなく、自然な立体
画像を表示することができることにある。
In recent years, there has been proposed a method of displaying a depth-sampled stereoscopic image using one two-dimensional image display device having no mechanical drive unit. FIG. 2 is a diagram for explaining a conventional depth sampling method using a liquid crystal focus variable lens. As shown in FIG. 2, this conventional depth sampling method displays images 55 and 56 on a two-dimensional image display device 54.
Are sequentially displayed, and the focal length of a liquid crystal focus variable lens 57 having a diameter of several centimeters or more disposed behind the lens is changed in synchronization with the display of the display image, and the reproduced images 58 and 5 are displayed in space.
9 is displayed at different depth positions, and a stereoscopic image is presented to the observer 60. The feature of this method is that a three-dimensional image display device does not require a mechanical driving part, and the observer does not need to wear special glasses, and can display a natural three-dimensional image.

【0010】しかし、奥行き画像を順次高速に切り替え
表示してゆく時間分割方法による奥行き標本化表示は、
人間の眼における残像時間内に立体画像の表示を完了し
ないとフリッカが観察者に知覚されてしまう。一方、一
つの奥行き画像の表示時間が短くなると画像の輝度が低
下してしまう。また、従来のビデオ信号で1画像を表示
する時間内、つまり例えば1/60秒間に、奥行き階調
数に相当する多数の画像を高速表示する特殊な表示装置
が必要となる。
However, the depth sampling display by the time division method in which the depth images are sequentially switched and displayed at high speed is as follows.
If the display of the stereoscopic image is not completed within the afterimage time of the human eye, flicker will be perceived by the observer. On the other hand, if the display time of one depth image is reduced, the brightness of the image is reduced. In addition, a special display device that displays a large number of images corresponding to the number of depth gradations at high speed within the time required to display one image with a conventional video signal, that is, for example, within 1/60 second, is required.

【0011】ここで、画素単位で奥行きを再現する空間
分割表示方法では、上記の時間分割方法における奥行き
標本化表示の問題点を解決し、視覚疲労の少ない自然な
動画立体像表示が可能である。そして、この空間分割方
法の一例として、微小な焦点可変光学素子を画素単位で
設けることにより個々に焦点位置を変え、奥行きを表現
する方法がある。
Here, the space division display method for reproducing the depth in pixel units solves the problem of the depth sampling display in the above-described time division method, and enables a natural moving image three-dimensional image display with little visual fatigue. . As an example of the space division method, there is a method in which a minute focus variable optical element is provided for each pixel to individually change a focal position and express depth.

【0012】しかしながら、この方法では画素数に匹敵
する多数の焦点可変レンズの製作や、それを駆動する方
法に極めて高度な技術が必要となる。また、焦点可変素
子として大きな屈折率変化を伴い電気制御が可能な素子
として液晶レンズを用いることも考えられるが、現在提
案されている液晶レンズの構造では、駆動電圧が高く応
答速度が遅いことなどが問題となる。
However, this method requires a very high degree of technology for manufacturing a large number of variable focus lenses equivalent to the number of pixels and for driving the same. It is also conceivable to use a liquid crystal lens as an electrically controllable element with a large refractive index change as a focus variable element, but the currently proposed liquid crystal lens structure has a high driving voltage and a low response speed. Is a problem.

【0013】さらに、視野角については、各画素に設け
られた焦点可変レンズの焦点距離とレンズ径の関係に依
存するため、画素に相当する極めて微細なサイズの焦点
可変素子では、立体画像の奥行き再現範囲もしくは視野
角が制限され、奥行き感のある立体画像表示を実現する
ことは難しいと思われる。
Further, since the viewing angle depends on the relationship between the focal length and the lens diameter of the variable focus lens provided for each pixel, a very small size variable focus element corresponding to a pixel requires a depth of a stereoscopic image. It is considered that it is difficult to realize a stereoscopic image display with a sense of depth because the reproduction range or the viewing angle is limited.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
を解消するためになされたもので、視覚疲労を与えるこ
とが少なく高画質な立体画像を簡易な構成により表示す
る立体画像表示装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional image display device which displays a high-quality three-dimensional image with a simple structure without causing visual fatigue. The purpose is to provide.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記の目的は、立体画像
を表示する立体画像表示装置であって、表示された二次
元画像を構成する複数の画素から異なる波長を持った光
を出力する二次元画像表示手段と、上記光を光の波長に
応じて異なる点に結像させる結像手段とを備えたことを
特徴とする立体画像表示装置を提供することにより達成
される。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a stereoscopic image display device for displaying a stereoscopic image, in which light having different wavelengths is output from a plurality of pixels constituting a displayed two-dimensional image. This is attained by providing a three-dimensional image display device comprising: a three-dimensional image display unit; and an imaging unit that forms the light at different points according to the wavelength of the light.

【0016】このような手段によれば、二次元画像表示
手段に表示された二次元画像から出力された波長の異な
る光を三次元空間内の異なる点に結像することによっ
て、立体画像を表示することができる。
According to such a means, a three-dimensional image is displayed by forming light having different wavelengths output from the two-dimensional image displayed on the two-dimensional image display means at different points in a three-dimensional space. can do.

【0017】また、本発明の目的は、立体画像を表示す
る立体画像表示装置であって、表示された二次元画像を
構成する複数の画素から異なる波長を持った光を任意の
強度で出力する複数の二次元画像表示手段と、各々の二
次元画像表示手段に対応して設けられ、上記光を光の波
長に応じて異なる点に結像させる複数の結像手段と、複
数の結像手段によりそれぞれ得られた像を合成する画像
合成手段とを備えたことを特徴とする立体画像表示装置
を提供することにより達成される。
Another object of the present invention is to provide a three-dimensional image display device for displaying a three-dimensional image, wherein light having different wavelengths is output at an arbitrary intensity from a plurality of pixels constituting a displayed two-dimensional image. A plurality of two-dimensional image display means, a plurality of image forming means provided corresponding to each of the two-dimensional image display means, and a plurality of image forming means for forming the light at different points according to the wavelength of light; and a plurality of image forming means And an image synthesizing means for synthesizing the images respectively obtained by the above methods.

【0018】このような手段によれば、画像合成手段に
より合成される複数の像の間の輝度比を制御することに
より、任意の色を有する立体画像を容易に表示すること
ができる。
According to such a means, a stereoscopic image having an arbitrary color can be easily displayed by controlling the luminance ratio between a plurality of images synthesized by the image synthesizing means.

【0019】また、本発明の目的は、立体画像を表示す
る立体画像表示装置であって、複数の二次元画像を所定
の時間間隔で切り替え表示すると共に、表示された二次
元画像を構成する複数の画素から異なる波長を持った光
を出力する二次元画像表示手段と、上記光を光の波長に
応じて異なる結像点に結像させると共に、二次元画像の
切り替え表示に同期して結像点の位置を変化させる結像
手段とを備えたことを特徴とする立体画像表示装置を提
供することにより達成される。
Another object of the present invention is a three-dimensional image display device for displaying a three-dimensional image, wherein a plurality of two-dimensional images are switched and displayed at predetermined time intervals, and a plurality of two-dimensional images constituting the displayed two-dimensional image are displayed. A two-dimensional image display means for outputting light having different wavelengths from the pixels of the pixels, and forming the light at different image points according to the wavelength of the light, and forming an image in synchronization with the switching display of the two-dimensional image. This is attained by providing a stereoscopic image display device comprising: an image forming means for changing a position of a point.

【0020】このような手段によれば、所定の時間間隔
で二次元画像表示手段に表示する二次元画像と該結像点
の位置を変化させるため、人間の眼に生じる残像効果を
利用して任意の色を有する立体画像を容易に表示するこ
とができる。
According to such a means, the two-dimensional image displayed on the two-dimensional image display means and the position of the image forming point are changed at a predetermined time interval. A stereoscopic image having an arbitrary color can be easily displayed.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下において、本発明の実施の形
態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符
号は同一又は相当部分を示す。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

【0022】本発明の実施の形態に係る立体画像表示装
置は、新たな空間分割表示方法を採用したもので、表示
対象物の奥行き情報をもとに立体画像を表示するもので
ある。 すなわち、該立体画像表示装置は、表示対象物
の奥行き距離情報に応じて任意の波長の光を画素ごとに
出力し表示する二次元画像表示装置と、光の波長により
大きく焦点距離が異なる波長依存型焦点可変光学系とを
備え、空間上に奥行きのある立体画像を表示するもので
ある。
A three-dimensional image display device according to an embodiment of the present invention employs a new space division display method, and displays a three-dimensional image based on depth information of a display object. That is, the three-dimensional image display device is a two-dimensional image display device that outputs and displays light of an arbitrary wavelength for each pixel according to the depth distance information of the display object, and a wavelength-dependent display device in which the focal length differs greatly depending on the wavelength of the light. And a stereoscopic image with a depth in space.

【0023】すなわち、表示物体の奥行き距離情報に応
じて画像表示出力光の波長を決定し、該波長を有する光
で表示された画像を、光の波長により異なる焦点距離を
有する光学系を用いて画像を作ることで、奥行き方向に
立体的な像を表示することができる。また、該装置を複
数用いて表示対象物の像を作り、各奥行きにおいて異な
る波長の光を合成して各光の強度比を変化させることに
より、被写体の表面の色を再現したカラー立体像を表示
することができる。
That is, the wavelength of the image display output light is determined according to the depth distance information of the display object, and the image displayed by the light having the wavelength is converted using an optical system having a different focal length depending on the wavelength of the light. By creating an image, a three-dimensional image can be displayed in the depth direction. In addition, a color stereoscopic image reproducing the color of the surface of the subject is created by using a plurality of the devices to form an image of the display object, combining light of different wavelengths at each depth and changing the intensity ratio of each light. Can be displayed.

【0024】本発明の実施の形態に係る立体画像表示装
置によれば、各画素毎に出力光の波長を制御し奥行きを
再現する空間分割方法を採用するため、特殊な高速画像
表示装置を不要とし、時間分割方法で生じるフリッカや
明るさの問題を解決することができる。
According to the three-dimensional image display device according to the embodiment of the present invention, a special high-speed image display device is unnecessary because a space division method of controlling the wavelength of output light for each pixel and reproducing the depth is adopted. Thus, the problem of flicker and brightness caused by the time division method can be solved.

【0025】また、本発明の実施の形態に係る立体画像
表示装置によれば、奥行き階調数に匹敵する多数の表示
装置は不要であるため、装置を小型化することができ
る。さらに、波長を連続的に変化させることにより、奥
行き方向において任意の位置に像を再生することができ
る。
Further, according to the stereoscopic image display device according to the embodiment of the present invention, since a large number of display devices equivalent to the number of depth gradations are not required, the size of the device can be reduced. Further, by continuously changing the wavelength, an image can be reproduced at an arbitrary position in the depth direction.

【0026】また、視域は波長依存型焦点可変レンズの
開口数に依存するため、径の大きなレンズまたはマイク
ロレンズをアレイ状にして開口数を大きくしたレンズを
用いることにより、奥行き距離再現範囲と視域の両方を
拡大することができる。
Since the visual field depends on the numerical aperture of a wavelength-dependent variable focus lens, the use of a lens having a large numerical aperture or a lens having a large diameter or an array of microlenses increases the depth distance reproduction range. Both viewing zones can be enlarged.

【0027】さらに、本発明の実施の形態に係る立体画
像表示装置によれば、従来の高精細な二次元画像表示装
置を利用することができると共に、電気的に波長を選択
できるフィルタ機能素子と色収差が大きい波長依存型焦
点可変光学系とを組み合わせることで、自然な立体動画
像を表示することができる。
Further, according to the three-dimensional image display device according to the embodiment of the present invention, it is possible to use a conventional high-definition two-dimensional image display device and to provide a filter function element capable of electrically selecting a wavelength. By combining with a wavelength-dependent variable focus optical system having large chromatic aberration, a natural three-dimensional moving image can be displayed.

【0028】以下において、本発明の実施の形態に係る
立体画像表示装置について、より具体的に説明する。 [実施の形態1]図3は、本発明の実施の形態1に係る
立体画像表示装置を示す図である。図1に示されるよう
に、本実施の形態1に係る立体画像表示装置は、フィル
タ制御装置12と二次元画像表示装置1、及び波長依存
型焦点可変光学系6を備えるものである。ここで、二次
元画像表示装置1はフィルタ制御装置12に接続され
る。
Hereinafter, the stereoscopic image display device according to the embodiment of the present invention will be described more specifically. [First Embodiment] FIG. 3 is a diagram showing a stereoscopic image display apparatus according to a first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the three-dimensional image display device according to the first embodiment includes a filter control device 12, a two-dimensional image display device 1, and a wavelength-dependent focus variable optical system 6. Here, the two-dimensional image display device 1 is connected to the filter control device 12.

【0029】上記二次元画像表示装置1は、任意の波長
を持った光を出力するが、例えば白色光のバックライト
で照明され、各画素毎に選択的に任意の波長のみを透過
する素子から構成される。そして、二次元画像表示装置
1は、例えば画素2から出力される光3の波長と画素4
から出力される光5の波長を適当に選択することによっ
て、二次元画像表示装置1の後に配置された波長依存型
焦点可変光学系6を透過した各光3,5を観察者9から
見て奥行きの異なる結像点7及び結像点8でそれぞれ結
像させる。このような原理によって、観察者9に対して
奥行きを持った立体像10を表示(提示)することがで
きる。
The two-dimensional image display apparatus 1 outputs light having an arbitrary wavelength. For example, the two-dimensional image display device 1 is illuminated by a white light backlight and selectively transmits only an arbitrary wavelength for each pixel. Be composed. Then, the two-dimensional image display device 1 determines, for example, the wavelength of the light 3 output from the pixel 2 and the
By appropriately selecting the wavelength of the light 5 output from the illuminator, each light 3, 5 transmitted through the wavelength-dependent variable focus optical system 6 disposed after the two-dimensional image display device 1 is viewed from the observer 9. An image is formed at each of imaging points 7 and 8 having different depths. According to such a principle, a stereoscopic image 10 having a depth can be displayed (presented) to the observer 9.

【0030】また、フィルタ制御装置12は、供給され
る奥行き距離情報に応じて二次元画像表示装置1の出力
光波長フィルタを制御することによって、各画素から出
力される光の波長を選択する。ここで、上記奥行き距離
情報11は、距離検出機能を有する撮像装置により実際
に被写体を撮影することにより得られた距離値や、コン
ピュータグラフィックスなどにより人工的に得られた距
離値とされる。
The filter control device 12 selects the wavelength of light output from each pixel by controlling the output light wavelength filter of the two-dimensional image display device 1 according to the supplied depth distance information. Here, the depth distance information 11 is a distance value obtained by actually photographing a subject by an imaging device having a distance detection function, or a distance value artificially obtained by computer graphics or the like.

【0031】以下において、上記二次元画像表示装置1
を具体的に説明する。
Hereinafter, the two-dimensional image display device 1 will be described.
Is specifically described.

【0032】一般に、オプティカルバンドパスフィルタ
として、複屈折板を2枚の偏光子で挟んだものを多数積
層することにより、特定波長の鋭い透過スペクトルを得
るリヨフィルタ(Lyot-filter)がある。そして、この
フィルタに使用する複屈折板として、電気的に複屈折効
果が変化する媒質を使用することで、波長可変バンドパ
スフィルタを構成することができる。ここで例えば電気
的に複屈折効果が変化する液晶を媒質として用いること
により、電気的に波長を選択できる波長可変バンドパス
フィルタを構成することができる。
In general, as an optical bandpass filter, there is a lyo-filter that obtains a sharp transmission spectrum of a specific wavelength by stacking a large number of birefringent plates sandwiched between two polarizers. A wavelength-variable bandpass filter can be configured by using a medium whose electrical birefringence changes electrically as a birefringent plate used in this filter. Here, for example, by using a liquid crystal whose electric birefringence effect changes as a medium, a wavelength tunable bandpass filter capable of electrically selecting a wavelength can be formed.

【0033】そして、このような液晶可変リヨフィルタ
を上記二次元画像表示装置の各画素に対応するようアレ
イ状に配置し、該画素を個々に制御する制御装置を設け
ることにより、任意の波長を持った光を画素毎に出力す
ることが可能となる。
Then, such a liquid crystal variable lyo filter is arranged in an array corresponding to each pixel of the two-dimensional image display device, and a control device for individually controlling the pixels is provided, so that an arbitrary wavelength can be obtained. It is possible to output the reflected light for each pixel.

【0034】図4は、図3に示された二次元画像表示装
置1の構成例を示す図である。図4に示されるように、
二次元画像表示装置1は、発光体22と画像表示部2
4、及び波長可変フィルタ素子25とを備え、波長可変
フィルタ素子25は複数の並設された偏光板26を含
む。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the two-dimensional image display device 1 shown in FIG. As shown in FIG.
The two-dimensional image display device 1 includes a light emitter 22 and an image display unit 2.
4 and a wavelength tunable filter element 25, and the wavelength tunable filter element 25 includes a plurality of polarizing plates 26 arranged in parallel.

【0035】ここで、画像表示部24は発光体22に対
向して設けられ、波長可変フィルタ素子25は画像表示
部24の出力側に配設される。このような構成を有する
二次元画像表示装置1では、発光体22から出力された
可視光領域の波長を持った白色光23が、輝度画像を表
示する画像表示部24へ入力され強度変調される。
Here, the image display section 24 is provided so as to face the light emitter 22, and the wavelength variable filter element 25 is provided on the output side of the image display section 24. In the two-dimensional image display device 1 having such a configuration, the white light 23 having a wavelength in the visible light region output from the light emitter 22 is input to the image display unit 24 that displays a luminance image and intensity-modulated. .

【0036】なお、上記「強度変調」とは被写体映像の
輝度が高い箇所は明るく、輝度が低い箇所は暗く処理す
ることをいう。従って、該強度変調により、白黒のテレ
ビ画像を作成する際と同様な変調がなされることにな
る。そして、この「強度変調」では入射された白色光の
透過率を変化させることによって透過光の強度が制御さ
れるが、例えば偏光板に挟まれた液晶パネルのように、
電気的な制御により外部から入射された光の透過光量が
制御される。
The above-mentioned "intensity modulation" means that a portion where the brightness of the subject image is high is bright and a portion where the brightness is low is dark. Therefore, by the intensity modulation, the same modulation as when a black and white television image is created is performed. In the "intensity modulation", the intensity of the transmitted light is controlled by changing the transmittance of the incident white light. For example, as in a liquid crystal panel sandwiched between polarizing plates,
The amount of transmitted light of light incident from the outside is controlled by electrical control.

【0037】ここで、図4に示された画像表示部24は
透過型の液晶パネルにより構成することができる。そし
て、この画像表示部24において上記のように強度変調
された白色光は、任意の波長を選択する波長可変フィル
タ素子25へ入力される。ここで、波長可変フィルタ素
子25は、2枚の平板な偏光板26で挟まれた電気駆動
型液晶表示装置27が複数積層された構造を持つ。
Here, the image display section 24 shown in FIG. 4 can be constituted by a transmissive liquid crystal panel. Then, the white light whose intensity has been modulated as described above in the image display unit 24 is input to the wavelength variable filter element 25 for selecting an arbitrary wavelength. Here, the tunable filter element 25 has a structure in which a plurality of electrically driven liquid crystal display devices 27 sandwiched between two flat polarizing plates 26 are stacked.

【0038】そして、画像表示部24の画素と複数の電
気駆動型液晶表示装置27の画素は、それらの配置と数
及び大きさが同じものとされ、画素単位で独立に透過光
の波長を選択できるものとされる。すなわち、波長可変
フィルタ素子25へ入射された白色光は、各偏光板26
と各電気駆動型液晶表示装置27において波長に依存し
た透過率で透過されるが、その透過率の波長依存性を各
電気駆動型液晶表示装置27で異なるものと設定するこ
とにより、各画素において別個独立に、所望の波長を持
った光28だけを選択的に透過させることができる。
The arrangement, number, and size of the pixels of the image display unit 24 and the pixels of the plurality of electrically driven liquid crystal display devices 27 are the same, and the wavelength of the transmitted light is independently selected for each pixel. It can be done. That is, the white light incident on the wavelength tunable filter element 25 is
Is transmitted at a transmittance depending on the wavelength in each of the electrically driven liquid crystal display devices 27. By setting the wavelength dependence of the transmittance to be different in each of the electrically driven liquid crystal display devices 27, the Independently, only light 28 having a desired wavelength can be selectively transmitted.

【0039】また、該偏光板26に挟まれた電気駆動型
液晶表示装置27を積層すると、厚みが大きくなるた
め、画像表示部24から出力される光束が広がりを持ち
波長可変フィルタ25内を通過する場合には画素間での
クロストークが起こるが、各電気駆動型液晶表示装置2
7間の対応する画素をファイバーやマイクロレンズなど
によりつなぐことで、光が横方向へ広がることを防ぐこ
とができる。
When the electrically driven liquid crystal display device 27 sandwiched between the polarizing plates 26 is laminated, the thickness increases, so that the luminous flux output from the image display section 24 spreads and passes through the tunable filter 25. In such a case, crosstalk occurs between pixels.
By connecting the corresponding pixels between seven with a fiber, a micro lens, or the like, it is possible to prevent light from spreading in the horizontal direction.

【0040】図5は、図3に示された二次元画像表示装
置1の他の構成を示す図である。図5に示されるよう
に、二次元画像表示装置1aは図4に示された二次元画
像表示装置1と同様な構成を有するが、波長可変フィル
タ素子25の代わりに波長可変フィルタ素子29を備え
る点で相違するものである。
FIG. 5 is a diagram showing another configuration of the two-dimensional image display device 1 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the two-dimensional image display device 1 a has the same configuration as the two-dimensional image display device 1 shown in FIG. 4, but includes a tunable filter element 29 instead of the tunable filter element 25. They differ in the point.

【0041】ここで、図5に示された画像表示部24で
は、図4に示された画像表示部24と同様に輝度濃淡画
像が表示され、画像表示部24から出力された光は任意
の波長を選択する波長可変フィルタ素子29へ入力され
る。
Here, the image display unit 24 shown in FIG. 5 displays a grayscale image similarly to the image display unit 24 shown in FIG. 4, and light output from the image display unit 24 is arbitrary. The wavelength is input to a wavelength variable filter element 29 for selecting a wavelength.

【0042】一方、この波長可変フィルタ素子29は、
複屈折効果が電気的に変化する媒質30が電極付きの2
枚の平行平板な高い反射率をもつ基板31に挟まれた構
成を有し、多光束干渉系を構成する。ここで、上記媒質
としては例えば液晶を使用することができ、印加電圧を
変化させる等の電気的手段によって複屈折効果を変化さ
せることにより任意の波長を持った光28を選択的に出
力することができる。
On the other hand, this tunable filter element 29
The medium 30 in which the birefringence effect changes electrically is provided with an electrode 2
It has a configuration of being sandwiched between two parallel flat substrates 31 having a high reflectance, and constitutes a multi-beam interference system. Here, for example, liquid crystal can be used as the medium, and selectively outputting light 28 having an arbitrary wavelength by changing the birefringence effect by an electric means such as changing an applied voltage. Can be.

【0043】なお、上記基板31としては例えば高い面
精度をもつガラス基板に銀やアルミの金属膜を蒸着した
ものや、誘電体を多層に蒸着し高い反射特性を持たせた
もの(いわゆるエタロン)を使用することができる。
The substrate 31 is, for example, a glass substrate having high surface accuracy on which a metal film of silver or aluminum is deposited, or a dielectric having multiple layers deposited thereon to have high reflection characteristics (so-called etalon). Can be used.

【0044】図6は、図3に示された二次元画像表示装
置1のさらに他の構成を示す図である。図6に示される
ように、この二次元画像表示装置1bは、発光体22と
分光光学系32、レンズアレイ34、及びフィルタ装置
36を備え、フィルタ装置36は各画素に対応して複数
のサブピクセル37を含む。
FIG. 6 is a diagram showing still another configuration of the two-dimensional image display device 1 shown in FIG. As shown in FIG. 6, the two-dimensional image display device 1b includes a light emitting body 22, a spectral optical system 32, a lens array 34, and a filter device 36, and the filter device 36 includes a plurality of sub-pixels corresponding to each pixel. Includes pixel 37.

【0045】上記のような構成を有する二次元画像表示
装置1bでは、可視光領域の波長を持った白色光23が
発光体22から出力されるが、この白色光23は分光光
学系32により波長の異なる光毎に空間的に分離され、
スペクトル33が形成される。
In the two-dimensional image display device 1 b having the above-described configuration, white light 23 having a wavelength in the visible light region is output from the light emitting body 22. Spatially separated for each different light of
A spectrum 33 is formed.

【0046】なお、上記分光光学系32としては、屈折
率の波長依存性を利用して分光するプリズムや回折角度
の波長依存性を利用した回折格子、あるいは空間的に波
長に依存した透過率特性分布を持つ干渉フィルタ等を使
用することができる。
The spectroscopic optical system 32 may be a prism that makes use of the wavelength dependence of the refractive index, a diffraction grating that makes use of the wavelength dependence of the diffraction angle, or a transmittance characteristic that spatially depends on the wavelength. An interference filter or the like having a distribution can be used.

【0047】また、空間的に分光したスペクトル33を
もとに、レンズアレイ34は各画素につき少なくとも1
個の割合で像35を作成する。そして、この像35も分
光光学系32により分光された光と同様に空間的に分光
した画像、つまり赤から青まで虹色に光が広がった画像
となる。ここで、このような像35より特定の波長を持
った光28を取り出すためには、像35を形成する光の
一部のみを選択的に透過させればよい。
Further, based on the spectrum 33 spatially dispersed, the lens array 34 has at least one pixel for each pixel.
The images 35 are created at the ratio of the number of the images 35. Then, this image 35 is also an image that is spatially spectrally similar to the light that is spectrally separated by the spectral optical system 32, that is, an image in which light spreads in a rainbow color from red to blue. Here, in order to extract light 28 having a specific wavelength from such an image 35, only a part of the light forming the image 35 may be selectively transmitted.

【0048】すなわち、フィルタ装置36では、一つの
画素を構成する複数のサブピクセル37のうち画素毎に
一部のサブピクセル37のみを透過状態とし、それ以外
のサブピクセル37は光を透過しない状態とする。これ
により、画素毎に光を透過させるサブピクセル37の位
置を選択することによって、各画素毎に所望の波長を持
った光28を出力することができる。
That is, in the filter device 36, of the plurality of sub-pixels 37 constituting one pixel, only a part of the sub-pixels 37 for each pixel is in a transmitting state, and the other sub-pixels 37 do not transmit light. And Thus, by selecting the position of the sub-pixel 37 transmitting light for each pixel, it is possible to output the light 28 having a desired wavelength for each pixel.

【0049】以下において、図3に示された波長依存型
焦点可変光学系6について詳しく説明する。本実施の形
態1に係る波長依存型焦点可変光学系6には屈折型レン
ズで波長依存性が大きいものが使用できる。ここで、屈
折型レンズとして波長による屈折率の変化が大きい材料
を選択することにより、焦点距離の波長依存性を大きな
ものとすることができる。
Hereinafter, the wavelength-dependent variable focus optical system 6 shown in FIG. 3 will be described in detail. As the wavelength-dependent focus variable optical system 6 according to the first embodiment, a refractive lens having a large wavelength dependency can be used. Here, the wavelength dependence of the focal length can be increased by selecting a material having a large change in the refractive index depending on the wavelength as the refractive lens.

【0050】そして、該屈折型レンズを構成する材料と
しては、アッベ数が小さい材料、つまり波長に対する屈
折率変化が大きい高分散な特性を持つものが適してお
り、例えば重チタンフリントや重フリント、重ランタン
フリント、ランタンフリント等の光学ガラス材料が該当
する。
As the material constituting the refraction type lens, a material having a small Abbe number, that is, a material having a high dispersion characteristic with a large change in the refractive index with respect to wavelength is suitable. For example, heavy titanium flint, heavy flint, Optical glass materials such as heavy lanthanum flint and lanthanum flint correspond.

【0051】また、光の回折現象を利用した反射または
透過タイプの回折型レンズでは、その焦点距離の波長依
存性は波長の逆数に比例するため、比較的大きな焦点距
離の波長依存性を容易に実現することができる。
In a reflection or transmission type diffraction lens utilizing the diffraction phenomenon of light, the wavelength dependence of the focal length is proportional to the reciprocal of the wavelength, so that the wavelength dependence of the relatively large focal length can be easily reduced. Can be realized.

【0052】ここで、回折型レンズによりどの程度の焦
点距離依存性が得られるかについての試算を示す。まず
該回折型レンズの焦点距離fと波長λとの関係は、次式
(1)により示される。なお、aは定数とされる。 f=a/λ …(1) このとき、例えば波長632.8nmで焦点距離0.8mのレンズ
を用いた場合には、可視波長域の短波長400nmにおける
焦点距離f400は、次の式(2)により算出される。 f400=632.8×10-9×800×10-3/400×10-9=1.26m …(2) また、可視波長域の長波長700nmにおける焦点距離f
700は同様に次の式(3)により算出される。 f700=632.8×10-9×800×10-3/700×10-9=0.72m …(3) 従って、可視波長域での焦点距離の変化Δfは、次式
(4)により算出される。 Δf=f400−f700=1.26−0.72=0.54m …(4) このことから、非常に大きな焦点距離の変化が得られる
ことがわかる。
Here, a trial calculation on how much the focal length dependency can be obtained by the diffractive lens will be shown. First, the relationship between the focal length f of the diffractive lens and the wavelength λ is expressed by the following equation (1). Note that a is a constant. f = a / λ (1) At this time, for example, when a lens having a wavelength of 632.8 nm and a focal length of 0.8 m is used, the focal length f 400 at a short wavelength of 400 nm in the visible wavelength region is represented by the following equation (2). Is calculated by f 400 = 632.8 × 10 -9 × 800 × 10 -3 / 400 × 10 -9 = 1.26 m (2) Further, the focal length f at a long wavelength of 700 nm in the visible wavelength range.
700 is similarly calculated by the following equation (3). f 700 = 632.8 × 10 −9 × 800 × 10 −3 / 700 × 10 −9 = 0.72 m (3) Accordingly, the change Δf in the focal length in the visible wavelength range is calculated by the following equation (4). . Δf = f 400 −f 700 = 1.26−0.72 = 0.54 m (4) From this, it can be seen that a very large change in the focal length can be obtained.

【0053】また、回折光学素子としては、レーザ光や
電子ビーム描画装置等で干渉縞が記録されたホログラフ
ィック光学素子等を使用することができる。そして、こ
のホログラフィック素子としてのレンズは、レーザ光を
干渉させホログラム乾板やフィルムに記録するのみで容
易に作成でき、そのサイズも数十cm以上の大きなもの
も作製できる。なお、該ホログラフィック素子レンズを
用いた場合における0次や高次の回折光の影響を避ける
ためには、参照光と物体光の光軸をずらして作製するこ
とも有効である。
As the diffractive optical element, a holographic optical element or the like in which interference fringes are recorded by a laser beam, an electron beam drawing apparatus, or the like can be used. The lens as the holographic element can be easily formed only by interfering a laser beam and recording on a hologram dry plate or film, and a large lens having a size of several tens cm or more can be manufactured. In order to avoid the influence of the 0th-order or higher-order diffracted light when using the holographic element lens, it is also effective to shift the optical axes of the reference light and the object light.

【0054】また、リソグラフィー手法により2値の位
相パターンで形成するバイナリーオプティクスも波長依
存型焦点可変光学系に使用できる。バイナリー光学素子
は、電子集積回路と同様にマスクアライメント及び露
光、現像、エッチング、レジスト除去といった一連の手
順により形成される階段状のレンズであり、比較的簡単
に作製することができると共に、上記の作製工程を複数
回繰り返して位相の階段段数を増やすことにより回折効
率を高くすることができる。
Further, binary optics formed with a binary phase pattern by a lithography technique can also be used for the wavelength-dependent focus variable optical system. The binary optical element is a stepped lens formed by a series of steps such as mask alignment and exposure, development, etching, and resist removal, similar to an electronic integrated circuit, and can be manufactured relatively easily. The diffraction efficiency can be increased by repeating the manufacturing process a plurality of times and increasing the number of steps of the phase.

【0055】特に、位相型のゾーンプレート(キノフォ
ーム)レンズは高い回折効率を得ることができるため、
明るい画像の表示が可能であると共に、0次や高次の回
折光の影響を低く抑えることができる。
In particular, a phase-type zone plate (quinoform) lens can obtain high diffraction efficiency.
A bright image can be displayed, and the influence of 0-order or higher-order diffracted light can be suppressed.

【0056】また、波長依存性が大きなレンズを多段に
することで、大きな焦点距離の波長依存性が得られる。
もちろん、波長依存型のレンズとしては、屈折型レンズ
と回折型レンズとを組み合わせたハイブリッド型レンズ
も使用することができる。
Further, by providing a lens having a large wavelength dependence in multiple stages, a large focal length wavelength dependence can be obtained.
Of course, a hybrid lens combining a refraction lens and a diffraction lens can be used as the wavelength-dependent lens.

【0057】図7は、図3に示された波長依存型焦点可
変光学系6の一例を示す図である。波長依存型焦点可変
光学系6には、二次元画像表示装置1の画面を十分に結
像できるだけの大きさが必要であり、すなわち直径の大
きなレンズが必要となる。そして、このようなレンズは
高価であると共に、製作が難しいという問題がある。従
って、大きな画像を表示するために、図7に示されるよ
うに微小な波長依存型焦点距離可変レンズをアレイ状に
配置したレンズアレイ39,40を用いてイメージ結像
光学系6aを構成するとよい。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the wavelength-dependent focus variable optical system 6 shown in FIG. The wavelength-dependent variable focus optical system 6 needs to be large enough to form an image on the screen of the two-dimensional image display device 1, that is, a lens having a large diameter is required. In addition, such a lens has a problem that it is expensive and difficult to manufacture. Therefore, in order to display a large image, the image forming optical system 6a may be configured using the lens arrays 39 and 40 in which minute wavelength-dependent focal length variable lenses are arranged in an array as shown in FIG. .

【0058】ここで、図7に示されるように、二次元画
像表示装置1から出力された光はレンズアレイ39,4
0により結像されることにより、奥行きのある立体像1
0が生成される。またこのとき、図8に示されるよう
に、二次元画像表示装置1に表示された画像63とレン
ズアレイ39との距離を焦点距離可変範囲の中心焦点距
離fの2倍とし、また二つのレンズアレイ39,40間
の距離を該中心焦点距離fの4倍とすることによって、
レンズアレイ40から該中心焦点距離fの2倍だけ離れ
た位置に、画像63とほぼ大きさの等しい再生画像61
を得ることができる。
Here, as shown in FIG. 7, the light output from the two-dimensional image display device 1 is
The stereoscopic image 1 having a depth by being imaged by 0
0 is generated. At this time, as shown in FIG. 8, the distance between the image 63 displayed on the two-dimensional image display device 1 and the lens array 39 is set to twice the center focal length f of the focal length variable range, and the two lenses By making the distance between the arrays 39 and 40 four times the central focal length f,
At a position separated from the lens array 40 by twice the center focal length f, a reproduced image 61 having substantially the same size as the image 63 is provided.
Can be obtained.

【0059】上記において、「中心焦点距離」とは焦点
距離が変化する可変範囲の中心近辺の焦点距離という意
味である。そして例えば、波長400nm〜700nmの可視光が
画像表示に使われる場合には、波長400nmに対する焦点
距離をf1、波長700nmに対する焦点距離をf2とする
と、「中心焦点距離f」は(f1+f2)/2の値を意
味する。そして、図8に示されるようにレンズアレイ3
9,40を配置すれば、焦点距離が変化したときも原画
像と再現画像が1対1となる結像光学系が大きく破綻し
ないことになる。
In the above description, “center focal length” means a focal length near the center of a variable range in which the focal length changes. For example, when visible light having a wavelength of 400 nm to 700 nm is used for image display, if the focal length for a wavelength of 400 nm is f1 and the focal length for a wavelength of 700 nm is f2, the "center focal length f" is (f1 + f2) / 2. Means the value of Then, as shown in FIG.
By arranging 9, 40, the imaging optical system in which the original image and the reproduced image have a one-to-one relationship even when the focal length changes does not break down significantly.

【0060】また、上記レンズアレイ39,40を構成
する微小な波長依存型焦点可変レンズとしては、上記の
屈折型や回折型のレンズが使用できると共に、分布屈折
率レンズも使用することができる。ここで通常のレンズ
は、媒質の屈折率は一定でレンズの厚みの変化により結
像作用をもたらすものであるのに対し、上記分布屈折率
レンズは媒質の厚みは一定で媒質中心の光軸から半径方
向への距離に応じた屈折率分布を持つことによって結像
作用をもたらすものである。
As the minute wavelength-dependent focus variable lens constituting the lens arrays 39 and 40, not only the above-mentioned refractive or diffractive lens but also a distributed refractive index lens can be used. Here, the ordinary lens has a constant refractive index of the medium and produces an imaging effect by a change in the thickness of the lens, whereas the distributed refractive index lens has a constant thickness of the medium and is located at a distance from the optical axis of the center of the medium. By having a refractive index distribution corresponding to the distance in the radial direction, an imaging effect is brought about.

【0061】図9は、このような分布屈折率レンズの一
例を示す図である。図9に示されるように、分布屈折率
レンズは比較的短いロッド状のプラスチックまたはガラ
スから構成され、そのロッドの中心(光軸66)からの
距離が大きくなるほど屈折率が低くなるように構成され
る。従って、光軸66近辺の中心部65は、その外側の
周辺部64より高い屈折率とされる。なお、図9に示さ
れるように、上記のような構成を有する分布屈折率レン
ズによって、画像63から像63bが得られることにな
る。
FIG. 9 is a diagram showing an example of such a distributed index lens. As shown in FIG. 9, the gradient index lens is made of a relatively short rod-shaped plastic or glass, and the refractive index becomes lower as the distance from the center of the rod (optical axis 66) becomes larger. You. Therefore, the central portion 65 near the optical axis 66 has a higher refractive index than the outer peripheral portion 64. As shown in FIG. 9, an image 63b is obtained from the image 63 by the distributed index lens having the above-described configuration.

【0062】以上より、レンズアレイ39,40により
波長依存型焦点可変光学系6を構成することにより、大
きな画像を表示し得る光学系を容易に構成することがで
きる。
As described above, by configuring the wavelength-dependent variable focus optical system 6 with the lens arrays 39 and 40, an optical system capable of displaying a large image can be easily configured.

【0063】図10は、図3に示された波長依存型焦点
可変光学系6の他の例を示す図である。波長依存型焦点
距離可変レンズ1枚により立体像を結像した場合には、
奥行きの位置により結像倍率が大きく異なるとともに、
画像周辺での画像のひずみも大きくなる。そこで、奥行
きが相違する場合でも結像倍率をそろえ、像の歪みを解
消するように波長焦点距離可変レンズと複数のレンズと
を図10に示されるように組み合わせ、波長依存型焦点
可変光学系6bを構成するとよい。
FIG. 10 is a view showing another example of the wavelength-dependent variable focus optical system 6 shown in FIG. When a three-dimensional image is formed by one wavelength-dependent focal length variable lens,
The imaging magnification varies greatly depending on the depth position,
Image distortion around the image also increases. Therefore, even when the depths are different, the imaging magnification is made uniform, and a variable wavelength focal length lens and a plurality of lenses are combined as shown in FIG. Should be configured.

【0064】すなわち、図10に示されるように、波長
依存型焦点可変光学系6bは第一レンズ系41と波長依
存型焦点距離可変レンズもしくは、波長依存型焦点距離
可変レンズと他のレンズを組み合わせたものから構成さ
れる第二レンズ系42、及び第三レンズ系43によって
構成される。
That is, as shown in FIG. 10, the wavelength-dependent variable focal length optical system 6b is a combination of the first lens system 41 and a wavelength-dependent variable focal length lens or a combination of a wavelength-dependent variable focal length lens and another lens. And a third lens system 43.

【0065】そして、二次元画像表示装置1の画素2か
ら出力された光は、焦点距離がf1で二次元画像表示装
置1から距離f1だけ離れた位置に配置された第一レン
ズ系41に入射され、第一レンズ系41から距離f1だ
け離れた位置に配置された第二レンズ系42に供給され
る。さらに、第二レンズ系42から出力された光は、焦
点距離がf2で第二レンズ系42から距離f2だけ離れ
た位置に配置された第三レンズ系43に入射され結像す
る。これにより、波長に応じて観察者9から見て異なる
奥行きに結像される画像44,45の大きさをほぼ揃え
ることができると共に、該画像44,45のひずみを少
なくすることができる。
The light output from the pixel 2 of the two-dimensional image display device 1 is incident on the first lens system 41 which has a focal length of f1 and is arranged at a position separated from the two-dimensional image display device 1 by the distance f1. Then, the light is supplied to a second lens system 42 disposed at a position away from the first lens system 41 by a distance f1. Further, the light output from the second lens system 42 is incident on a third lens system 43 disposed at a position having a focal length of f2 and being separated from the second lens system 42 by a distance f2 to form an image. Thereby, the sizes of the images 44 and 45 formed at different depths as viewed from the observer 9 according to the wavelength can be made substantially uniform, and the distortion of the images 44 and 45 can be reduced.

【0066】以上より、本発明の実施の形態1に係る立
体画像表示装置によれば、二次元画像表示装置1におい
て選択された異なる波長を持った光を、波長依存型焦点
可変光学系6を用いることによって観察者から見て奥行
きが異なる点に結像させることにより立体画像を表示す
るため、視差画像による立体表示に比して視覚疲労を与
えることが少なく、かつ自然な立体視が可能な立体画像
を簡易な構成により表示することができる。
As described above, according to the three-dimensional image display device according to the first embodiment of the present invention, light having different wavelengths selected in the two-dimensional image display device 1 is transmitted to the wavelength-dependent focus variable optical system 6. By using this, a stereoscopic image is displayed by forming an image at a point at a different depth when viewed from the observer, so that it gives less visual fatigue than stereoscopic display by a parallax image and enables natural stereoscopic vision. A stereoscopic image can be displayed with a simple configuration.

【0067】また、本発明の実施の形態1に係る立体画
像表示装置によれば、観察者は特殊なメガネを装着する
ことなく立体像を見ることができると共に、水平方向と
垂直方向の両方向で立体視することができる。
Further, according to the stereoscopic image display apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, the observer can view the stereoscopic image without wearing special glasses, and can observe the stereoscopic image in both the horizontal and vertical directions. It can be stereoscopically viewed.

【0068】また、本発明の実施の形態1に係る立体画
像表示装置によれば、種々の二次元画像表示装置を利用
することができる。さらに、本立体画像表示装置は光を
空間分割していわば奥行き標本化を行うため、時分割表
示で必要とされる奥行き階調数に相当する多数の画像を
高速表示する必要がなく、明るい立体画像を表示するこ
とができる。
According to the three-dimensional image display device according to the first embodiment of the present invention, various two-dimensional image display devices can be used. Further, since the present three-dimensional image display device spatially divides light and performs depth sampling, it is not necessary to display a large number of images corresponding to the number of depth gradations required for time-division display at high speed. Images can be displayed.

【0069】また、本発明の実施の形態1に係る立体画
像表示装置によれば、視野角が大きく複数の観察者が観
察可能な立体画像を表示することができる。そしてさら
に、本実施の形態1に係る立体画像表示において必要と
される情報は、二次元画像情報と奥行き距離情報である
ため、表示対象物(被写体)が動いている場合でも該表
示対象物の立体画像を表示することができる。また、立
体画像の表示において必要とされる上記情報の量は少な
いため、該表示における該情報の伝送を容易に実行する
こともできる。 [実施の形態2]本発明の実施の形態2に係る立体画像
表示装置は、時間分割により異なる波長を持った光によ
る像を表示し、その表示タイミングに合わせて画像表示
装置の透過率を変えることによって立体画像を表示する
ものである。以下において、本実施の形態2に係る立体
画像表示装置を具体的に説明する。
Further, according to the three-dimensional image display device according to the first embodiment of the present invention, it is possible to display a three-dimensional image which has a large viewing angle and can be observed by a plurality of observers. Further, since the information required in the stereoscopic image display according to the first embodiment is two-dimensional image information and depth distance information, even when the display target (subject) is moving, the display target is displayed. A stereoscopic image can be displayed. Further, since the amount of the information required for displaying the stereoscopic image is small, the transmission of the information in the display can be easily performed. [Embodiment 2] A stereoscopic image display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention displays an image by light having different wavelengths by time division, and changes the transmittance of the image display apparatus in accordance with the display timing. Thus, a stereoscopic image is displayed. Hereinafter, the stereoscopic image display device according to Embodiment 2 will be specifically described.

【0070】図11は、本発明の実施の形態2に係る立
体画像表示装置の構成を示す図である。図11に示され
るように、この立体画像表示装置は、二次元画像表示装
置1と波長依存型焦点可変光学系6、発光体22と光学
系100,101,104、反射鏡102、分光光学素
子38、及びアパーチャ103を備える。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a stereoscopic image display device according to Embodiment 2 of the present invention. As shown in FIG. 11, the three-dimensional image display device includes a two-dimensional image display device 1 and a wavelength-dependent variable focus optical system 6, a light emitter 22 and optical systems 100, 101, and 104, a reflecting mirror 102, and a spectral optical element. 38, and an aperture 103.

【0071】そして、図11に示された本実施の形態2
に係る立体画像表示装置では、まず発光体22が可視光
領域の波長を持った光23を出力する。そして、この光
23は光学系100により平行光とされ回折格子または
プリズム等からなる分光光学素子38へ入射される。
The second embodiment shown in FIG.
In the three-dimensional image display device according to (1), first, the luminous body 22 outputs light 23 having a wavelength in the visible light region. The light 23 is converted into parallel light by the optical system 100 and is incident on a spectral optical element 38 including a diffraction grating or a prism.

【0072】さらに、分光光学素子38で反射または透
過した光は、光学系101によって波長毎に異なる位置
に集光される。ここで、光学系101と該集光点の間に
高速に面の傾き角度を変化させることのできるガルバノ
ミラーまたはポリゴンミラーなどの反射鏡102が配設
されるため、該光が反射鏡102により反射される。
Further, the light reflected or transmitted by the spectroscopic optical element 38 is collected by the optical system 101 at different positions for each wavelength. Here, since a reflecting mirror 102 such as a galvano mirror or a polygon mirror capable of changing the inclination angle of the surface at high speed is provided between the optical system 101 and the converging point, the light is reflected by the reflecting mirror 102. Is reflected.

【0073】また、該光が集光される位置にはアパーチ
ャ103が設けられ、特定の波長を持った光のみを選択
的に透過される。このとき、反射鏡102における反射
面の入射光に対する角度を高速に変化させることによ
り、短時間に各波長を順次透過することができる。
An aperture 103 is provided at a position where the light is condensed, and selectively transmits only light having a specific wavelength. At this time, by changing the angle of the reflecting surface of the reflecting mirror 102 with respect to the incident light at high speed, each wavelength can be sequentially transmitted in a short time.

【0074】そして、アパーチャ103を透過した光は
光学系104を介して二次画像表示装置1に入射され
る。このとき、二次画像表示装置1は供給される該光の
波長変化に同期して表示画像を切り替えることによっ
て、波長依存型焦点可変光学系6を介して奥行き方向に
立体像10を表示する。
The light transmitted through the aperture 103 is incident on the secondary image display device 1 via the optical system 104. At this time, the secondary image display device 1 displays the stereoscopic image 10 in the depth direction via the wavelength-dependent variable focus optical system 6 by switching the display image in synchronization with the change in the wavelength of the supplied light.

【0075】以上より、本発明の実施の形態2に係る立
体画像表示装置によれば、簡単な光学系により白色光か
ら任意の波長を持った光を選択できると共に、波長選択
において偏光板など光吸収の大きな構成要素は不要であ
るため光利用効率を高めることができる。従って、高出
力の光源を用いることで、高輝度の光による像を得るこ
ともできる。
As described above, according to the stereoscopic image display apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, light having an arbitrary wavelength can be selected from white light by a simple optical system, and light such as a polarizing plate can be selected in wavelength selection. Since a component having a large absorption is unnecessary, the light use efficiency can be improved. Therefore, by using a high-output light source, an image with high-luminance light can be obtained.

【0076】また、反射鏡102の回動速度を高速にす
れば、波長の走査を容易に高速化することができる。な
お、上記においては、反射鏡102を固定すると共に、
反射鏡102の代わりに分光光学素子38自体を高速に
角度変化させてもよい。
Further, if the rotation speed of the reflecting mirror 102 is increased, scanning of the wavelength can be easily accelerated. In the above description, while the reflecting mirror 102 is fixed,
Instead of the reflecting mirror 102, the angle of the spectral optical element 38 itself may be changed at a high speed.

【0077】また、本実施の形態2に係る立体画像表示
装置は、上記のように分光光学素子38や反射鏡102
及びアパーチャ103などによって光を時間分光する
が、これらは液晶など電気的手段により複屈折効果を変
化させることのできる媒質を利用して透過波長を選択す
る一つの可変バンドパスフィルタにより代用することが
できる。
Further, the three-dimensional image display device according to the second embodiment includes the spectroscopic optical element 38 and the reflecting mirror 102 as described above.
And the light is time-dispersed by the aperture 103 or the like, but these can be substituted by one variable band-pass filter that selects a transmission wavelength using a medium such as a liquid crystal that can change the birefringence effect by an electric means. it can.

【0078】そして、この場合には偏光板や液晶セルを
光が透過することになるため、強力な光を二次元画像表
示装置1へ入射させることは難しいが、印加電圧を制御
することにより任意の波長を持った光を高速に切り替え
つつ二次元画像表示装置1へ供給することができるた
め、回転ミラー等の機械的な駆動部が不要となり、かつ
立体画像表示装置の規模を大幅に小型化することができ
る。 [実施の形態3]図12は、本発明の実施の形態3に係
る立体画像表示装置の構成を示す図である。図12に示
されるように、本実施の形態3に係る立体画像表示装置
は、二次元画像表示装置13,15,17と波長依存型
焦点可変光学系14,16,18、及び画像合成光学系
19を備える。ここで、波長依存型焦点可変光学系1
4,16,18はそれぞれ、二次元画像表示装置13,
15,17と画像合成光学系19との間に設けられる。
In this case, since light is transmitted through the polarizing plate and the liquid crystal cell, it is difficult to make strong light incident on the two-dimensional image display device 1. Can be supplied to the two-dimensional image display device 1 while switching light at a high speed, so that a mechanical drive unit such as a rotating mirror is not required, and the size of the stereoscopic image display device is greatly reduced. can do. [Third Embodiment] FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a stereoscopic image display apparatus according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, the three-dimensional image display device according to the third embodiment includes two-dimensional image display devices 13, 15, 17, a wavelength-dependent variable focus optical system 14, 16, 18, and an image combining optical system. 19 is provided. Here, the wavelength-dependent focus variable optical system 1
4, 16, and 18 are two-dimensional image display devices 13,
It is provided between 15, 15 and the image synthesizing optical system 19.

【0079】このような構成を有する立体画像表示装置
は、上記実施の形態1に係る立体画像表示装置を複数使
用し、各表示画像を合成することによりカラー立体像2
0を表示するものである。
The three-dimensional image display device having such a configuration uses a plurality of the three-dimensional image display devices according to the first embodiment, and synthesizes the respective display images to form a color three-dimensional image 2.
0 is displayed.

【0080】より具体的には、二次元画像表示装置13
と波長依存型焦点可変光学系14とにより再生される立
体像は、奥行き距離方向で波長が異なるため、該奥行き
距離毎に色が異なる像となり表示対象物の表面の色を再
現することができない。そのために、該表示対象物に忠
実なカラー立体像を表示するため、他の複数の二次元画
像表示装置15,17及び対応する波長依存型焦点可変
光学系16,18により再生される像と画像合成光学系
19において合成し、カラー立体像20を表示する。
More specifically, the two-dimensional image display device 13
Since the three-dimensional image reproduced by the optical system and the wavelength-dependent variable focus optical system 14 has different wavelengths in the depth direction, the color differs for each depth distance, and the color of the surface of the display object cannot be reproduced. . Therefore, in order to display a color stereoscopic image faithful to the display object, images and images reproduced by the other plural two-dimensional image display devices 15 and 17 and the corresponding wavelength-dependent variable focus optical systems 16 and 18 are displayed. The images are combined in the combining optical system 19 and a color stereoscopic image 20 is displayed.

【0081】ここで、上記における像の合成では、波長
依存型焦点可変光学系14,16,18として波長に対
する焦点距離依存性が異なるものが使用され、若しくは
各二次元画像表示装置13,15,17と再生される各
立体像間の光学距離に順次光路差がつけられることによ
り、異なる波長を持った光による画像が奥行きの異なる
位置に再生される。そして、異なる波長を持った光によ
り表示された該画像間の輝度比を制御することで、表示
物体表面の色をカラー立体像20として再現できる。な
お、上記における画像合成は、図12に示されるよう
に、複数のハーフミラーを含む画像合成光学系19によ
り容易に実現できる。
In the above-described image synthesis, the wavelength-dependent focus variable optical systems 14, 16, and 18 having different focal length dependencies with respect to wavelength are used, or the two-dimensional image display devices 13, 15, and By sequentially providing an optical path difference between the optical distance between each of the three-dimensional images to be reproduced and the three-dimensional images to be reproduced, images having different wavelengths are reproduced at different depths. Then, the color of the surface of the display object can be reproduced as the color stereoscopic image 20 by controlling the luminance ratio between the images displayed by the lights having different wavelengths. Note that the image synthesis described above can be easily realized by an image synthesis optical system 19 including a plurality of half mirrors, as shown in FIG.

【0082】以上より、本発明の実施の形態3に係る立
体画像表示装置によれば、表示対象物を表面の色も含め
て再現するカラー立体画像を容易に生成することができ
る。 [実施の形態4]本発明の実施の形態4に係る立体画像
表示装置は、上記実施の形態1に係る立体画像表示装置
を用いて、時間毎に奥行き距離が異なる位置に複数の立
体像を高速表示することによりカラー立体像を表示する
ものである。
As described above, according to the three-dimensional image display device of the third embodiment of the present invention, it is possible to easily generate a color three-dimensional image that reproduces the display object including the surface color. [Fourth Embodiment] A three-dimensional image display device according to a fourth embodiment of the present invention uses the three-dimensional image display device according to the first embodiment to display a plurality of three-dimensional images at positions having different depth distances with time. A color stereoscopic image is displayed by high-speed display.

【0083】すなわち、二次元画像表示装置1と波長依
存型焦点可変光学系6とにより再生される立体像は、奥
行き距離方向で波長が異なるため該距離ごとに像の色が
異なり表示対象物の表面の色を再現することはできな
い。
That is, since the three-dimensional images reproduced by the two-dimensional image display device 1 and the wavelength-dependent variable focus optical system 6 have different wavelengths in the depth direction, the colors of the images are different for each distance and the object to be displayed is different. The color of the surface cannot be reproduced.

【0084】そこで、本実施の形態4に係る立体画像表
示装置では、図13に示されるように、該表示対象物の
カラー表示を可能とするため、印加電圧を制御する等と
いった電気的な制御により焦点距離を高速に調節するこ
とができる焦点可変光学素子21が用いられる。以下に
おいて、本実施の形態4に係る立体画像表示装置の動作
を図14を参照しつつ説明する。
Therefore, in the three-dimensional image display device according to the fourth embodiment, as shown in FIG. 13, electrical control such as control of applied voltage is performed to enable color display of the display object. The variable focus optical element 21 which can adjust the focal length at high speed is used. Hereinafter, the operation of the stereoscopic image display device according to Embodiment 4 will be described with reference to FIG.

【0085】図14に示されるように、例えば時刻T1
では焦点可変光学素子21の印加電圧を電圧V1とし、
時刻T2で電圧V2、時刻T3で電圧V3、そして時刻
T4で電圧V4と制御することによって、波長依存型焦
点可変光学系6で再生される像の結像位置を時間と共に
奥行き方向にずらす。これにより、観察者9から見て奥
行き距離zが異なる位置に、波長が異なる画像を表示す
ることができる。
As shown in FIG. 14, for example, at time T1
Then, the applied voltage of the focus variable optical element 21 is set to a voltage V1,
By controlling the voltage V2 at time T2, the voltage V3 at time T3, and the voltage V4 at time T4, the imaging position of the image reproduced by the wavelength-dependent focus variable optical system 6 is shifted in the depth direction with time. Thereby, images with different wavelengths can be displayed at positions with different depth distances z when viewed from the observer 9.

【0086】従来のビデオ映像におけるカラー表示は、
合成するR,G,B三原色画像の輝度比を変えることに
より実現されているが、上記のような方法でも同様に、
各奥行き距離でそれぞれの色を持った画像が少なくとも
3つ以上合成されるように焦点可変光学素子21の焦点
距離を変化させる。そして、少なくとも3つ以上の異な
る波長を持った光による該画像間で輝度比を制御するこ
とで、表現対象物の表面の色を再現することができる。
A conventional color display in a video image is as follows.
It is realized by changing the luminance ratio of the R, G, B three primary color images to be synthesized.
The focal length of the focus variable optical element 21 is changed so that at least three or more images having the respective colors are synthesized at each depth distance. Then, by controlling the luminance ratio between the images using light having at least three or more different wavelengths, it is possible to reproduce the color of the surface of the expression target.

【0087】以下に、図15を参照しつつ具体例を説明
する。なおここでは、図15(d)の枠内に示されるよ
うに、白色のボールと黄色のレモン及び赤いりんごをそ
れぞれ立体画像G1,G2,G3として表示する場合を
例として説明する。
A specific example will be described below with reference to FIG. Here, as shown in the frame of FIG. 15D, a case where a white ball, a yellow lemon, and a red apple are displayed as three-dimensional images G1, G2, and G3, respectively, will be described as an example.

【0088】図15(a)に示されるように、時刻T1
において焦点可変光学素子21の印加電圧を電圧V1と
すると、二次元画像表示装置1に表示される画像を構成
する光のうち、可視域の長波長の光は位置D1a、短波
長の光は位置D1bに結像される。また、図15(b)
に示されるように、時刻T2において焦点可変光学素子
21の印加電圧を電圧V2とすると、その焦点距離が変
化するため、該可視域の長波長の光は位置D2a、該短
波長の光は位置D2bに結像される。そして、図15
(c)に示されるように、時刻T3において焦点可変光
学素子21の印加電圧を電圧V3とすると、上記と同様
に焦点距離が変化するため、該可視域の長波長の光は位
置D3a、該短波長の光は位置D3bに結像される。
As shown in FIG. 15A, at time T1
Assuming that the voltage applied to the variable focus optical element 21 is voltage V1, the light having a long wavelength in the visible region is located at the position D1a, and the light having a short wavelength is located at the position D1a. An image is formed on D1b. FIG. 15 (b)
As shown in (2), when the voltage applied to the focus variable optical element 21 at the time T2 is set to the voltage V2, the focal length changes, so that the long wavelength light in the visible region is in the position D2a, and the short wavelength light is in the position An image is formed on D2b. And FIG.
As shown in (c), when the voltage applied to the focus variable optical element 21 at the time T3 is set to the voltage V3, the focal length changes in the same manner as described above. The short-wavelength light is imaged at the position D3b.

【0089】そして、表示対象物の奥行き距離zと色と
を再現するため、上記のような焦点可変光学素子21に
おける印加電圧の切り替えに同期して、出力される光の
波長と輝度とが制御された二次元画像を二次元画像表示
装置1に切り替え表示する。ここで、この切り替え表示
の例として、上記の白いボールを表示する際は、該ボー
ルを再現する奥行き距離に相当する波長を持った画像、
つまり焦点可変光学素子21に電圧V1を印加する時刻
T1では赤色画像G1r、電圧V2を印加する時刻T2
では緑色画像G1g、電圧V3を印加する時刻T3では
青色画像G1bとして表示する。
In order to reproduce the depth distance z and the color of the display object, the wavelength and the brightness of the output light are controlled in synchronization with the switching of the applied voltage in the focus variable optical element 21 as described above. The displayed two-dimensional image is switched and displayed on the two-dimensional image display device 1. Here, as an example of the switching display, when displaying the white ball, an image having a wavelength corresponding to the depth distance for reproducing the ball,
That is, at the time T1 when the voltage V1 is applied to the focus variable optical element 21, the time T2 when the red image G1r and the voltage V2 are applied.
, The image is displayed as a green image G1g, and at time T3 when the voltage V3 is applied, as a blue image G1b.

【0090】そして、これらの赤色画像G1rと緑色画
像G1g及び青色画像G1b間の輝度比を制御し、かつ
高速に切り替えることで加色され、ボールの表面の色で
ある白色が立体画像として表示される。なお、同様な方
法により、奥行き距離zが異なる位置に黄色のレモンを
表示する立体画像G2や赤いりんごを表示する立体画像
G3を同時に表示することができる。
Then, the luminance ratio between the red image G1r, the green image G1g, and the blue image G1b is controlled and the color is added by switching at high speed, and the white color, which is the color of the ball surface, is displayed as a three-dimensional image. You. Note that, in a similar manner, a stereoscopic image G2 displaying a yellow lemon and a stereoscopic image G3 displaying a red apple can be simultaneously displayed at positions having different depth distances z.

【0091】また、図15においては、焦点可変光学素
子21における印加電圧を時刻T1,T2,T3におい
て3段階に変化させ、時系列的に結像された像を多重合
成する場合の例を示したが、該印加電圧をより多段階に
変化させることにより、奥行き方向に広い範囲で表示対
象物表面の色を再現することが可能となる。
FIG. 15 shows an example in which the voltage applied to the variable focus optical element 21 is changed in three stages at times T1, T2, and T3, and the images formed in time series are multiplexed. However, by changing the applied voltage in more steps, it is possible to reproduce the color of the surface of the display object in a wide range in the depth direction.

【0092】ここで、焦点可変光学素子21としては、
上記のように印加する電圧に応じて焦点距離が変化する
焦点可変液晶レンズ等を用いることができる。そして、
この焦点可変液晶レンズには、図16(a)に示される
ように液晶67を挟むと共に曲率が与えられたレンズ状
の電極付基板69を備えるもの、あるいは図16(b)
に示された穴型の透明電極68や図16(c)に示され
たリング型の透明電極71を持った基板で液晶を挟み、
該液晶に印加する電界を制御して屈折率分布を持たせる
もの等がある。
Here, as the variable focus optical element 21,
As described above, a variable focus liquid crystal lens whose focal length changes according to the applied voltage can be used. And
As shown in FIG. 16A, this variable focus liquid crystal lens includes a lens-shaped substrate 69 having a lens and sandwiching a liquid crystal 67 and having a curvature, or FIG.
The liquid crystal is sandwiched between substrates having a hole-shaped transparent electrode 68 shown in FIG. 16 and a ring-shaped transparent electrode 71 shown in FIG.
There is a liquid crystal having a refractive index distribution by controlling an electric field applied to the liquid crystal.

【0093】一方、上記においては、波長依存型焦点可
変光学系6と焦点可変光学素子21はそれぞれ別個独立
な要素とされたが、波長依存型焦点可変光学素子を基板
に持つ液晶焦点距離可変素子を用いれば、光の波長によ
って焦点距離を変えることができ、印加電圧を制御する
ことにより焦点距離を変化させることもできる。
On the other hand, in the above description, the wavelength-dependent variable focal length optical system 6 and the variable focal length optical element 21 are separately independent elements. Is used, the focal length can be changed depending on the wavelength of light, and the focal length can be changed by controlling the applied voltage.

【0094】ここで例えば、上記液晶焦点距離可変素子
として、図17に示されるように、焦点距離の波長依存
性が大きな回折レンズ状基板73に透明電極77を設
け、さらに透明電極付基板75を対向基板とし、透明電
極77が設けられた回折レンズ状基板73と透明電極付
基板75との間に液晶67を挟んだ回折型液晶焦点可変
レンズ79を用いることができる。
Here, for example, as the liquid crystal focal length variable element, as shown in FIG. 17, a transparent electrode 77 is provided on a diffraction lens-like substrate 73 whose wavelength dependence of the focal length is large, and a substrate 75 with a transparent electrode is further provided. As a counter substrate, a diffractive liquid crystal focus variable lens 79 having a liquid crystal 67 interposed between a diffraction lens-like substrate 73 provided with a transparent electrode 77 and a substrate 75 with a transparent electrode can be used.

【0095】そして、このような回折型液晶焦点可変レ
ンズ79は、図18に示されるように、入射される光の
波長により焦点距離が異なると共に、印加電圧を制御す
ることによっても焦点距離を変えることができる。
As shown in FIG. 18, such a diffractive liquid crystal focus variable lens 79 has a different focal length depending on the wavelength of the incident light, and also changes the focal length by controlling the applied voltage. be able to.

【0096】以上より、本発明の実施の形態4に係る立
体画像表示装置によっても、表示対象物を表面の色も含
めて再現するカラー立体画像を容易に生成することがで
きる。
As described above, the three-dimensional image display device according to the fourth embodiment of the present invention can also easily generate a color three-dimensional image that reproduces the display object including the surface color.

【発明の効果】上述の如く、本発明に係る立体画像表示
装置によれば、二次元画像表示手段に表示された二次元
画像から出力された波長の異なる光を三次元空間内の異
なる点に結像することによって立体画像を表示すること
ができるため、視覚疲労を与えることが少なく高画質な
立体画像を簡易な構成により得ることができる。
As described above, according to the three-dimensional image display device of the present invention, light of different wavelengths output from the two-dimensional image displayed on the two-dimensional image display means is transmitted to different points in the three-dimensional space. Since a stereoscopic image can be displayed by forming an image, a high-quality stereoscopic image with little visual fatigue can be obtained with a simple configuration.

【0097】また、画像合成手段を備えた本発明に係る
立体画像表示装置によれば、合成される複数の像の間に
おける輝度の比を制御することにより、任意の色を有す
る立体画像を容易に表示することができるため、表示対
象物の色を立体画像として容易に再現することができ
る。
Further, according to the stereoscopic image display device of the present invention provided with the image synthesizing means, by controlling the luminance ratio among a plurality of images to be synthesized, a stereoscopic image having an arbitrary color can be easily formed. , The color of the display object can be easily reproduced as a stereoscopic image.

【0098】また、複数の二次元画像の切り替え表示に
同期して結像点の位置を変化させる本発明に係る立体画
像表示装置によれば、人間の眼に生じる残像効果を利用
して任意の色を有する立体画像を容易に表示することが
できるため、表示対象物を再現する種々のカラー立体画
像を容易に表示することができる。
Further, according to the three-dimensional image display apparatus of the present invention in which the position of the imaging point is changed in synchronization with the switching display of a plurality of two-dimensional images, an arbitrary image can be obtained by utilizing the afterimage effect generated in the human eye. Since a three-dimensional image having a color can be easily displayed, various color three-dimensional images for reproducing a display object can be easily displayed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の二眼立体表示方法を説明する図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a conventional binocular stereoscopic display method.

【図2】液晶焦点可変レンズを用いた従来の時間分割奥
行き標本化立体表示方法を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a conventional time-division depth sampling stereoscopic display method using a liquid crystal focus variable lens.

【図3】本発明の実施の形態1に係る立体画像表示装置
を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a stereoscopic image display device according to Embodiment 1 of the present invention.

【図4】図3に示された二次元画像表示装置の構成を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of the two-dimensional image display device shown in FIG.

【図5】図3に示された二次元画像表示装置の他の構成
を示す図である。
5 is a diagram showing another configuration of the two-dimensional image display device shown in FIG.

【図6】図3に示された二次元画像表示装置のさらに他
の構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing still another configuration of the two-dimensional image display device shown in FIG.

【図7】図3に示された波長依存型焦点可変光学系の一
例を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a wavelength-dependent focus variable optical system illustrated in FIG. 3;

【図8】マイクロレンズアレイを用いた1対1の結像光
学系を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a one-to-one imaging optical system using a microlens array.

【図9】分布屈折率レンズの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a distributed index lens.

【図10】図3に示された波長依存型焦点可変光学系の
他の例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing another example of the wavelength-dependent focus variable optical system shown in FIG.

【図11】本発明の実施の形態2に係る立体画像表示装
置の構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a stereoscopic image display device according to Embodiment 2 of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態3に係る立体画像表示装
置の構成を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a stereoscopic image display device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図13】本発明の実施の形態4に係る立体画像表示装
置の構成を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a stereoscopic image display device according to Embodiment 4 of the present invention.

【図14】図13に示された立体画像表示装置の動作を
説明する図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating the operation of the stereoscopic image display device shown in FIG.

【図15】図13に示された立体画像表示装置の具体的
な動作を説明する図である。
15 is a diagram illustrating a specific operation of the stereoscopic image display device shown in FIG.

【図16】液晶焦点可変レンズの例を示す図である。FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a liquid crystal focus variable lens.

【図17】液晶焦点可変レンズの他の例を示す図であ
る。
FIG. 17 is a diagram showing another example of the liquid crystal focus variable lens.

【図18】図17に示された液晶可変レンズの動作を説
明する図である。
18 is a diagram illustrating the operation of the liquid crystal variable lens shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a,1b,13,15,17,54 二次元画像
表示装置 6,6b,14,16,18 波長依存型焦点可変光学
系 6a イメージ結像光学系 12 フィルタ制御装置 19 画像合成光学系 21 焦点可変光学素子 22 発光体 24 画像表示部 25,29 波長可変フィルタ素子 26 偏光板 27 電気駆動型液晶表示装置 30 媒質 31,69,73,75 基板 32 分光光学系 34,39,40 レンズアレイ 36 フィルタ装置 37 サブピクセル 38 分光光学素子 41 第一レンズ系 42 第二レンズ系 43 第三レンズ系 50 偏光メガネまたは偏光切替シャッター 57 液晶焦点可変レンズ 67 液晶 68,71,77 透明電極 79 回折型液晶焦点可変レンズ 100,101,104 光学系 102 反射鏡 103 アパーチャ
1, 1a, 1b, 13, 15, 17, 54 Two-dimensional image display device 6, 6b, 14, 16, 18 Wavelength-dependent focus variable optical system 6a Image imaging optical system 12 Filter control device 19 Image synthesis optical system 21 Variable focus optical element 22 Light emitter 24 Image display unit 25, 29 Variable wavelength filter element 26 Polarizer 27 Electric drive type liquid crystal display device 30 Medium 31, 69, 73, 75 Substrate 32 Spectral optical system 34, 39, 40 Lens array 36 Filter device 37 Sub-pixel 38 Spectral optical element 41 First lens system 42 Second lens system 43 Third lens system 50 Polarized glasses or polarization switching shutter 57 Liquid crystal focus variable lens 67 Liquid crystal 68, 71, 77 Transparent electrode 79 Diffractive liquid crystal focus Variable lens 100, 101, 104 Optical system 102 Reflecting mirror 103 Aperture

フロントページの続き (72)発明者 飯野 芳己 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Fターム(参考) 2H059 AA33 5C061 AA06 AA20 AA25 AB14 5G435 AA04 CC09 CC11 DD04 DD05 DD09 FF01 GG28 HH01 Continued on the front page (72) Inventor Yoshimi Iino 1-10-11 Kinuta, Setagaya-ku, Tokyo Japan Broadcasting Corporation Japan Broadcasting Research Institute F-term (reference) 2H059 AA33 5C061 AA06 AA20 AA25 AB14 5G435 AA04 CC09 CC11 DD04 DD05 DD09 FF01 GG28 HH01

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 立体画像を表示する立体画像表示装置で
あって、 表示された二次元画像を構成する複数の画素から異なる
波長を持った光を出力する二次元画像表示手段と、 前記光を、前記光の波長に応じて異なる点に結像させる
結像手段とを備えたことを特徴とする立体画像表示装
置。
1. A three-dimensional image display device for displaying a three-dimensional image, comprising: two-dimensional image display means for outputting light having different wavelengths from a plurality of pixels constituting a displayed two-dimensional image; A three-dimensional image display device comprising: an image forming means for forming an image at a different point according to the wavelength of the light.
【請求項2】 立体画像を表示する立体画像表示装置で
あって、 表示された二次元画像を構成する複数の画素から異なる
波長を持った光を任意の強度で出力する複数の二次元画
像表示手段と、 各々の前記二次元画像表示手段に対応して設けられ、前
記光を前記光の波長に応じて異なる点に結像させる複数
の結像手段と、 前記複数の結像手段によりそれぞれ得られた像を合成す
る画像合成手段とを備えたことを特徴とする立体画像表
示装置。
2. A three-dimensional image display device for displaying a three-dimensional image, wherein a plurality of pixels constituting a displayed two-dimensional image output light having different wavelengths at an arbitrary intensity from a plurality of pixels. Means, a plurality of image forming means provided corresponding to each of the two-dimensional image display means, for forming the light at different points according to the wavelength of the light, and a plurality of image forming means, respectively obtained by the plurality of image forming means. A stereoscopic image display device comprising: an image synthesizing unit that synthesizes the obtained image.
【請求項3】 立体画像を表示する立体画像表示装置で
あって、 複数の二次元画像を所定の時間間隔で切り替え表示する
と共に、表示された前記二次元画像を構成する複数の画
素から異なる波長を持った光を出力する二次元画像表示
手段と、 前記光を前記光の波長に応じて異なる結像点に結像させ
ると共に、前記二次元画像の前記切り替え表示に同期し
て前記結像点の位置を変化させる結像手段とを備えたこ
とを特徴とする立体画像表示装置。
3. A three-dimensional image display device for displaying a three-dimensional image, wherein a plurality of two-dimensional images are switched and displayed at predetermined time intervals, and different wavelengths from a plurality of pixels constituting the displayed two-dimensional image. A two-dimensional image display unit that outputs light having the following: and the light is focused on different imaging points according to the wavelength of the light, and the focusing point is synchronized with the switching display of the two-dimensional image. A three-dimensional image display device comprising: an image forming means for changing a position of the three-dimensional image.
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