JP2003035885A - Stereoscopic image display device - Google Patents

Stereoscopic image display device

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JP2003035885A
JP2003035885A JP2002106337A JP2002106337A JP2003035885A JP 2003035885 A JP2003035885 A JP 2003035885A JP 2002106337 A JP2002106337 A JP 2002106337A JP 2002106337 A JP2002106337 A JP 2002106337A JP 2003035885 A JP2003035885 A JP 2003035885A
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JP
Japan
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display
control plate
image
polarization control
stereoscopic
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002106337A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Nose
博康 能瀬
Hideki Morishima
英樹 森島
Original Assignee
Canon Inc
キヤノン株式会社
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a stereoscopic image display device which can expand a stereoscopic view area with no vertical crosstalk when a stereoscopic view is made by using a polarization control plate and enables an observer to have a stereoscopic view with small fatigue. SOLUTION: The stereoscopic image display device is equipped with the polarization control plate constituted by dividing two parallax images for the left eye and right eye into many lateral striped parallax images and repeatedly arraying two stripes which correspond to the respective lateral striped parallax images and have different polarizing directions of luminous flux, based upon a display displaying a composite image generated by arraying the lateral striped parallax images vertically and repeatedly in specific order at specific intervals corresponding to the two parallax images, vertically at specific intervals and a barrier which has striped openings between the polarization control plate and a display.

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 stereoscopic image display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より立体画像の観察方法としては、
例えば偏光めがねを用いて互いに異なった偏光状態に基
づく視差画像を観察する方法や、レンチキュラレンズを
用いて複数の視差画像(視点画像)のうちから所定の視
差画像を観察者の眼球に導光する方法等が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of observing a stereoscopic image,
For example, a method of observing parallax images based on different polarization states using polarization glasses, or a predetermined parallax image from a plurality of parallax images (viewpoint images) is guided to an observer's eyeball using a lenticular lens. Methods etc. have been proposed.
【0003】このうち偏光めがねを利用した立体画像表
示装置(立体ディスプレイ)では、左眼用画像と右眼用
画像に対して偏光状態を異ならせ、偏光めがねを用いて
左右の画像を分離している。その偏光状態を異ならせる
ためにディスプレイ側に液晶シャッターを設け、ディス
プレイの表示画像のフィールド信号に同期させて、偏光
状態を切り替え、偏光めがねをかけた観察者は時分割で
片目づつ左右画像を分離して立体視を可能にする方式が
実用化されている。
Among these, in a stereoscopic image display device (stereoscopic display) using polarized glasses, the left eye image and the right eye image are made to have different polarization states, and the left and right images are separated by using the polarized glasses. There is. In order to make the polarization state different, a liquid crystal shutter is provided on the display side, and the polarization state is switched in synchronization with the field signal of the display image on the display, and the observer wearing polarization glasses separates the left and right images by one eye in time division. Then, a method that enables stereoscopic viewing has been put into practical use.
【0004】この方式では、フリッカーが生じないよう
にフィールド周波数を約90〜120Hzにする必要が
あり、走査周波数の高いディスプレイが必要となり、現
状で使用できるディスプレイはCRTやCRTを用いた
プロジェクションディスプレイに限られている。
In this system, it is necessary to set the field frequency to about 90 to 120 Hz so that flicker does not occur, a display with a high scanning frequency is required, and the currently available display is a CRT or a projection display using a CRT. limited.
【0005】それに対して、ディスプレイの表面に偏光
方向が互いに直交する2つの偏光板を交互に横ストライ
プ状に配列した偏光制御板を配置して、ディスプレイの
画像表示部にはその横ストライプのピッチに対応して左
眼用画像と右眼用画像を交互に横ストライプ視差画像と
して表示し、観察者は偏光方向が直交する偏光板を左右
眼に配置した偏光めがねをかけて立体視を行なう方式が
ある。
On the other hand, a polarization control plate in which two polarizing plates whose polarization directions are orthogonal to each other are alternately arranged in a horizontal stripe shape is arranged on the surface of the display, and the pitch of the horizontal stripes is arranged in the image display portion of the display. Corresponding to, the image for the left eye and the image for the right eye are alternately displayed as a horizontal stripe parallax image, and the observer performs stereoscopic vision by wearing polarizing glasses in which polarizing plates whose polarization directions are orthogonal to each other are arranged in the left and right eyes. There is.
【0006】この方式では、同時に左眼画像及び右眼画
像が横ストライプ状に表示されているので、液晶ディス
プレイのように走査周波数が遅くてもフリッカーを生じ
ずに立体視が可能である。後者の方式は例えば、米国特
許第5264964号や米国特許第5327285号等
に開示されている。
In this system, since the left-eye image and the right-eye image are displayed in a horizontal stripe shape at the same time, stereoscopic viewing is possible without causing flicker even when the scanning frequency is slow like a liquid crystal display. The latter method is disclosed, for example, in US Pat. No. 5,264,964 and US Pat. No. 5,327,285.
【0007】次に図10〜図13を用いてこれらに開示
されている立体視の方法について説明する。図10にお
いて、101は立体画像表示装置としてのノート型パソ
コンである。102は立体ディスプレイであり、偏光状
態が互いに直交する2つの偏光板4L,4Rを横ストラ
イプ状に配列した偏光制御板4を表示面(ディスプレ
イ)の表面に取りつけられた液晶ディスプレイからなっ
ている。
Next, the stereoscopic viewing method disclosed therein will be described with reference to FIGS. In FIG. 10, reference numeral 101 is a notebook computer as a stereoscopic image display device. Reference numeral 102 denotes a stereoscopic display, which is a liquid crystal display in which a polarization control plate 4 in which two polarizing plates 4L and 4R whose polarization states are orthogonal to each other are arranged in a horizontal stripe shape is attached to the surface of a display surface (display).
【0008】2次元画像を見る時は、観察者は偏光めが
ね103をかけずに見るので、偏光の違いを認識せずに
液晶ディスプレイ102のすべての画素を左右の各々の
眼で見ることになり、通常の2次元ディスプレイと同じ
ように見ることが出来る。
When viewing a two-dimensional image, the observer looks without wearing the polarization glasses 103, and therefore all the pixels of the liquid crystal display 102 are seen by the left and right eyes without recognizing the difference in polarization. , You can see it like a normal 2D display.
【0009】3次元画像を見る時には、観察者は左右眼
で偏光方向が直交している偏光めがね103をかけ、左
右眼で偏光方向の異なった画素のみ選択的に見ることに
なり、液晶ディスプレイ102に偏光制御板4の横スト
ライプ状の偏光板4L,4Rの偏光方向に対応させて左
右の視差画像を表示させて、立体視を可能としている。
When viewing a three-dimensional image, the observer wears the polarization glasses 103 whose right and left eyes have orthogonal polarization directions, and the left and right eyes selectively see only the pixels having different polarization directions. The left and right parallax images are displayed according to the polarization directions of the horizontal stripe-shaped polarizing plates 4L and 4R of the polarization control plate 4 to enable stereoscopic viewing.
【0010】次に図10の立体画像表示装置の立体視の
構成を図11〜図13を用いて説明する。図11(A)
は従来の立体ディスプレイの構成の要部斜視図である。
液晶ディスプレイ1はガラス基板2(2a,2b)とそ
の間の液晶、電極などから構成される表示画素部3から
なっている。図中では前面のガラス基板2aの表面及び
背面のガラス基板2bの背面側に配置される偏光方向が
互いに直交する偏光板、及び背面に置かれるバックライ
ト等は省略している。
Next, a stereoscopic configuration of the stereoscopic image display device shown in FIG. 10 will be described with reference to FIGS. 11 to 13. FIG. 11 (A)
FIG. 4 is a perspective view of a main part of a configuration of a conventional stereoscopic display.
The liquid crystal display 1 is composed of a glass substrate 2 (2a, 2b) and a display pixel section 3 composed of liquid crystal, electrodes and the like between them. In the figure, the polarizing plates arranged on the front surface of the front glass substrate 2a and on the rear surface of the rear glass substrate 2b, whose polarization directions are orthogonal to each other, and the backlight placed on the rear surface are omitted.
【0011】観察側のガラス基板2aの表面には偏光制
御板4が配置されており、図中の矢印で示すような偏光
方向を有する横ストライプ状の偏光板4L,4Rを交互
に配置している。その製作法としては機械的なカットま
たはフォトリソグラフィなどの手法が用いられている。
A polarization control plate 4 is arranged on the surface of the glass substrate 2a on the observing side, and horizontal stripe-shaped polarizing plates 4L and 4R having a polarization direction shown by an arrow in the drawing are alternately arranged. There is. As the manufacturing method, a method such as mechanical cutting or photolithography is used.
【0012】図11(B)で、液晶ディスプレイ1の偏
光板と偏光制御板4との偏光方向の関係を説明する。
The relationship between the polarization directions of the polarizing plate of the liquid crystal display 1 and the polarization control plate 4 will be described with reference to FIG.
【0013】通常の液晶ディスプレイでは、液晶層から
なる表示画素部3を挟むガラス基板2aの前側にある偏
光板111と後側にある偏光板112は偏光方向が図の
ように45度の方向で互いに直交してクロスニコルの状
態となるように配置されている。TNモードのノーマリ
ホワイトモードでは液晶に電圧をかけない時は白表示、
電圧印加時は黒表示となる。
In a normal liquid crystal display, the polarizing plate 111 on the front side and the polarizing plate 112 on the rear side of the glass substrate 2a sandwiching the display pixel section 3 made of a liquid crystal layer have a polarization direction of 45 degrees as shown in the figure. They are arranged so as to be orthogonal to each other and in a crossed Nicol state. In the normally white mode of the TN mode, white is displayed when no voltage is applied to the liquid crystal,
When a voltage is applied, black is displayed.
【0014】液晶ディスプレイから透過した光は45度
の偏光方向を持っており、それに対して、偏光制御板4
の各偏光板の偏光方向は図のように水平、垂直方向なの
で、その方向の偏光成分のみが透過する。表示画素部3
の画素がすべて白表示になっていれば、各々の偏光板を
透過してくる光量は同じで、偏光めがねをかけないで見
れば、普通の液晶ディスプレイのように、2次元ですべ
ての画素を見ることが出来る。
The light transmitted from the liquid crystal display has a polarization direction of 45 degrees, whereas the polarization control plate 4
Since the polarization directions of the respective polarizing plates are horizontal and vertical as shown in the figure, only the polarized component in that direction is transmitted. Display pixel section 3
If all of the pixels in are displayed in white, the amount of light that passes through each polarizing plate is the same. If you look at them without wearing polarizing glasses, you can see all the pixels in two dimensions like a normal liquid crystal display. You can see.
【0015】偏光制御板4の偏光板4L,4Rの横スト
ライプのピッチは、液晶ディスプレイ1の表示画素部3
の一走査線に相当する画素列(L,R)の幅とほぼ同等
かわずかに小さいピッチ幅となっている。
The pitch of the horizontal stripes of the polarizing plates 4L and 4R of the polarization control plate 4 is determined by the display pixel section 3 of the liquid crystal display 1.
The pitch width is almost equal to or slightly smaller than the width of the pixel row (L, R) corresponding to one scanning line.
【0016】立体画像を表示する時には、表示画素部3
には一走査線ごとに左眼用画像L、右眼用画像Rを交互
に表示し、左眼用画像Lに対しては偏光方向が上下方向
の偏光板4Lのストライプが対応し、右眼用画像Rに対
しては偏光方向が左右方向の偏光板4Rのストライプが
対応するようになっている。
When displaying a stereoscopic image, the display pixel unit 3
The image L for the left eye and the image R for the right eye are alternately displayed for each scanning line, and the stripe of the polarizing plate 4L having a vertical polarization direction corresponds to the image L for the left eye. The stripes of the polarizing plate 4R having the right and left polarization directions correspond to the image R for use.
【0017】観察者は偏光めがねをかけ、左眼には上下
方向の偏光方向を持つ偏光板4L、右眼には左右方向の
偏光方向を持つ偏光板4Rからなる偏光めがねをかけて
見ると、それぞれ偏光方向の直交する偏光はカットされ
るので、左眼には左眼用画像L、右眼には右眼用画像R
のみが分離して観察される。
When an observer wears polarized glasses and sees the left eye with polarizing glasses 4L having a vertical polarization direction and the right eye with polarizing glasses 4R having a horizontal polarization direction, Since the polarizations orthogonal to the polarization directions are cut, the left-eye image L is for the left eye and the right-eye image R is for the right eye.
Only observed separately.
【0018】図12は図11の立体ディスプレイの側面
断面図を示している。液晶ディスプレイ1の表示画素部
3は上下の画素間を分けるブラックマトリクス10と画
素開口部11からなり、偏光めがね13を着けた観察者
の眼12と各画素開口部11を結ぶ線上に偏光制御板4
の横ストライプ状の偏光板4L,4Rが各々対応するよ
うになっている。
FIG. 12 shows a side sectional view of the stereoscopic display of FIG. The display pixel unit 3 of the liquid crystal display 1 is composed of a black matrix 10 for separating upper and lower pixels and a pixel opening 11, and a polarization control plate is placed on a line connecting an eye 12 of an observer wearing polarizing glasses 13 and each pixel opening 11. Four
The horizontal striped polarizing plates 4L and 4R correspond to each other.
【0019】偏光制御板4が液晶ディスプレイ1の表示
画素部3に直接配置できれば、観察者がどの位置に居て
も、表示画素と偏光板4L,4Rは、ずれて見えること
はないが、実際には液晶ディスプレイのガラス基板の厚
さがあり、それよりも近くに置くことは出来ない。その
ため観察者の眼12の高さにより、表示画素部3と偏光
板4L,4Rの対応関係がずれてきて、観察者の眼12
の高さにより左右画像L,Rがうまく分離されず、立体
視が出来なくなる。
If the polarization control plate 4 can be directly arranged on the display pixel section 3 of the liquid crystal display 1, the display pixel and the polarizing plates 4L and 4R will not appear to be misaligned regardless of the position of the observer. Has the thickness of the liquid crystal display glass substrate, and cannot be placed closer than that. Therefore, the correspondence between the display pixel unit 3 and the polarizing plates 4L and 4R is deviated due to the height of the observer's eyes 12 and the observer's eyes 12
The left and right images L and R are not well separated due to the height of, and stereoscopic viewing becomes impossible.
【0020】観察者の眼12が上下方向(V方向)の位
置a1にあるときは各偏光板4L,4Rと各画素開口部
11は完全に重なって見え、左眼用画像Lと右眼用画像
Rは完全に分離して、正立体視の状態で正常な立体視が
得られる。
When the observer's eye 12 is at the position a1 in the vertical direction (V direction), the respective polarizing plates 4L, 4R and the respective pixel openings 11 appear to completely overlap each other, and the image L for the left eye and the image for the right eye are formed. The image R is completely separated, and normal stereoscopic vision can be obtained in the normal stereoscopic vision state.
【0021】もし観察者の眼12が上下方向(V方向)
に位置a4にずれた場合、各画素開口部11と眼12を
結ぶ直線は偏光制御板4の上の隣接する横ストライプ状
の偏光板にまたがってしまい、同じ画素開口部11から
出た光に互いに直交する偏向成分が混ざって来ることに
なる。
If the observer's eye 12 is in the vertical direction (V direction)
When the position a4 is shifted to the position a4, the straight line connecting each pixel opening 11 and the eye 12 straddles the adjacent horizontal stripe-shaped polarizing plate on the polarization control plate 4, and the light emitted from the same pixel opening 11 is detected. Deflection components orthogonal to each other are mixed.
【0022】さらに、観察者の眼が位置a2に行くと同
じ画素開口部11から出た光は完全に隣接した直交する
偏光方向を持つ横ストライプ状の偏光板を通ることにな
り、左眼には右眼用画像R、右眼には左眼用画像Lのみ
が入り、逆立体視の状態になってしまう。
Further, when the observer's eye goes to the position a2, the light emitted from the same pixel opening 11 passes through the completely adjacent horizontal polarizing plates having orthogonal polarization directions, and the left eye sees it. Will enter the image R for the right eye, and the image L for the left eye will enter the right eye, resulting in a reverse stereoscopic view.
【0023】その偏光成分の変化の様子を図12の左側
のグラフに示す。グラフの横軸はどちらか片眼に入る光
の偏光成分の割合を示して居り、クロストーク量を示
す。観察者の眼が位置a1に居て、左右画像が完全に分
離してクロストークがない状態では、正規の偏光成分の
みとなり偏光成分の割合は1とする。正規の偏光成分と
直交する偏光成分のみとなった時は逆立体視の状態で、
偏光成分の割合は0とする。
The change in the polarization component is shown in the graph on the left side of FIG. The horizontal axis of the graph shows the ratio of the polarization component of the light entering one eye, and shows the amount of crosstalk. In the state where the observer's eyes are at the position a1 and the left and right images are completely separated and there is no crosstalk, only the regular polarization component is left and the ratio of the polarization component is 1. When only the polarization component orthogonal to the regular polarization component is present, it is in the state of reverse stereoscopic vision,
The ratio of the polarization component is 0.
【0024】また、偏光成分が半々になったときは0.
5で、半々のクロストークの状態を表わす。偏光成分の
割合は、位置a1からずれると次第に小さくなり、クロ
ストークの割合が増え、位置a2,a3で0となり、完
全な逆立体視になることを示している。
Further, when the polarization components become 50%, it becomes 0.
A crosstalk state of half is represented by 5. The ratio of the polarization component gradually decreases as it deviates from the position a1, the crosstalk ratio increases, and becomes 0 at the positions a2 and a3, indicating that perfect reverse stereoscopic vision is achieved.
【0025】図13において、201はこの構成の立体
ディスプレイで、最適な観察距離における立体視域を示
す。202は正立体視が出来る領域(実線)、203は
逆立体視の領域(点線)で、上下方向(V方向)に周期
的に現れる。これを見るとクロストークなしで立体視で
きる眼の高さは直線a1上にしかなく、上下にずれると
クロストークが発生するため、実質的な上下方向の立体
視域は狭くなっている。
In FIG. 13, 201 is a stereoscopic display of this configuration, which shows a stereoscopic viewing area at an optimum viewing distance. Reference numeral 202 denotes an area in which normal stereoscopic vision is possible (solid line), and 203 is an area in reverse stereoscopic vision (dotted line), which periodically appear in the vertical direction (V direction). When this is seen, the height of the eye that can be stereoscopically viewed without crosstalk is only on the straight line a1, and if it shifts up and down, crosstalk occurs, so the stereoscopic viewing area in the substantially vertical direction is narrowed.
【0026】[0026]
【発明が解決しようとする課題】図10〜図13に示す
ような偏光制御板を用いる従来方式の立体ディスプレイ
では、3次元表示の場合、画面の上下方向(V方向)
に、立体視可能な最適な観察高さが生じ、それよりも高
い位置または低い位置から見ると次第にクロストークが
多くなり、ついには逆立体視の状態となり、立体表示性
能が著しく劣化してくる傾向があった。又立体視するに
は観察者が最適な観察高さに眼を保持する必要があり、
観察者の負担が増大し、疲労の原因になるという欠点が
あった。
In the conventional type stereoscopic display using the polarization control plate as shown in FIGS. 10 to 13, in the case of three-dimensional display, the vertical direction (V direction) of the screen.
In addition, the optimum viewing height for stereoscopic viewing occurs, and crosstalk gradually increases when viewed from a position higher or lower than that, and finally the state becomes reverse stereoscopic viewing, and the stereoscopic display performance deteriorates significantly. There was a tendency. Also, for stereoscopic viewing, the observer must hold his eyes at the optimum viewing height,
There is a drawback in that the burden on the observer increases and causes fatigue.
【0027】特に多人数で見る場合に、観察高さに制限
があると、見る位置が限られ、多人数で見るのが困難に
なるという問題点があった。
Especially, when a large number of people look, there is a problem that if the viewing height is limited, the viewing position is limited and it becomes difficult for a large number of people to see.
【0028】本発明は、偏光制御板を用いて、3次元画
像を表示し、観察する際、適切に設定した所定方向に長
い開口を有するバリア又はレンチキュラレンズ等を用い
ることによってクロストークの少ない立体視域を上下方
向に拡大することができ、観察者の疲労も少なく、多人
数での観察に適した立体画像表示装置の提供を目的とす
る。
According to the present invention, when a three-dimensional image is displayed and observed by using a polarization control plate, a barrier or a lenticular lens or the like having an opening long in a predetermined direction set appropriately is used, so that a stereoscopic image with less crosstalk can be obtained. An object of the present invention is to provide a stereoscopic image display device capable of enlarging the viewing area in the vertical direction, reducing the fatigue of observers, and suitable for observation by a large number of people.
【0029】[0029]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願における請求項1に記載の発明によれば、左
眼用と右眼用の2個の視差画像を各々多数の横ストライ
プ視差画像に分割し、該分割した横ストライプ視差画像
を前記2個の視差画像に対応して垂直方向に所定の順序
でかつ所定のピッチで繰り返して配列した合成画像をデ
ィスプレイに表示するようにした立体画像表示装置であ
って、前記ディスプレイに基づく光束を、前記各横スト
ライプ視差画像に対応した互いに偏光方向を異ならせた
2つのストライプを垂直方向に前記所定のピッチで繰り
返して配列した偏光制御板と、前記偏光制御板と前記デ
ィスプレイとの間に所定の間隔を保って配置され、前記
横ストライプ視差画像に対応したストライプ状の開口を
有するバリアとを備え、前記偏光制御板と前記バリアを
介して観察者に導光し、前記ディスプレイに表示した画
像情報を立体的に観察可能とした立体画像表示装置を特
徴とする。
In order to achieve the above object, according to the invention described in claim 1 of the present application, two parallax images for the left eye and two parallax images for the right eye are each provided with a large number of horizontal stripes. A parallax image is divided, and the divided horizontal stripe parallax image is displayed on the display as a composite image in which the two horizontal parallax images are repeatedly arranged in a predetermined order in the vertical direction at a predetermined pitch. A three-dimensional image display device, wherein a light flux based on the display is a polarization control plate in which two stripes corresponding to each of the horizontal stripe parallax images and having different polarization directions are repeatedly arranged in the vertical direction at the predetermined pitch. And a barrier having a stripe-shaped opening corresponding to the horizontal stripe parallax image, the barrier being arranged at a predetermined distance between the polarization control plate and the display. For example, the polarization control plate through the barrier guided to the observer, and wherein the stereoscopic image display apparatus sterically observable image information displayed on the display.
【0030】また本願における請求項5に記載の発明に
よれば、左眼用と右眼用の2個の視差画像を各々多数の
横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横ストライ
プ視差画像を前記2個の視差画像に対応して垂直方向に
所定の順序でかつ所定のピッチで繰り返して配列した合
成画像をディスプレイに表示するようにした立体画像表
示装置において、前記ディスプレイに基づく光束を、前
記各横ストライプ視差画像に対応した互いに偏光方向を
異ならせた2つのストライプを垂直方向に前記所定のピ
ッチで繰り返して配列した偏光制御板と、前記偏光制御
板と前記ディスプレイとの間に所定の間隔を保って配置
され、垂直方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ
を前記横ストライプ視差画像に対応して垂直方向に繰り
返し配列したレンチキュラレンズとを備え、前記偏光制
御板と前記レンチキュラレンズを介して観察者に導光
し、前記ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観
察可能とした立体画像表示装置を特徴とする。
According to the invention of claim 5 in the present application, the two parallax images for the left eye and the right eye are each divided into a large number of horizontal stripe parallax images, and the divided horizontal stripe parallax images are divided. In a stereoscopic image display device configured to display on a display a composite image in which the two parallax images are repeatedly arranged in a vertical direction in a predetermined order and at a predetermined pitch, the light flux based on the display is changed to A polarization control plate in which two stripes having different polarization directions corresponding to the respective horizontal stripe parallax images are repeatedly arranged in the vertical direction at the predetermined pitch, and a predetermined interval is provided between the polarization control plate and the display. And a cylindrical lens having a refractive power in the vertical direction is repeatedly arranged in the vertical direction corresponding to the horizontal stripe parallax image. And a lenticular lens, wherein the polarization control plate through the lenticular lens guided to the observer, and wherein the stereoscopic image display apparatus sterically observable image information displayed on the display.
【0031】[0031]
【発明の実施の形態】以下、本発明における立体画像表
示装置を各図を参照しながら、その実施の形態について
説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a stereoscopic image display device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
【0032】図1は本発明の実施形態1の要部斜視図、
図2は図1の立体視の観察原理の説明図、図3は図1の
立体視の観察できる領域の説明図である。
FIG. 1 is a perspective view of an essential part of Embodiment 1 of the present invention,
FIG. 2 is an explanatory diagram of the stereoscopic observation principle of FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory diagram of the stereoscopic observable region of FIG.
【0033】図中、1は画像表示用の液晶ディスプレイ
(LCD、ディスプレイデバイス)である。液晶ディス
プレイ1は表示画素部3、該表示画素部3の前方と後方
に配置したガラス基板2a,2b、ガラス基板2aの表
面とガラス基板2bの背面に偏向方向が互いに直交する
偏光板(不図示)、電極(不図示)、そしてバックライ
ト(光源手段)21等を有している。
In the figure, 1 is a liquid crystal display (LCD, display device) for displaying images. The liquid crystal display 1 includes a display pixel section 3, glass substrates 2a and 2b arranged in front of and behind the display pixel section 3, and a polarizing plate (not shown) whose polarizing directions are orthogonal to each other on the surface of the glass substrate 2a and the back surface of the glass substrate 2b. ), Electrodes (not shown), and a backlight (light source means) 21 and the like.
【0034】画像表示用の表示画素部3には右眼用と左
眼用の2視点に対応する2つの視差画像(R,L)が垂
直方向(V方向)に順番に横ストライプ状に配列して表
示されている。22はディスプレイ駆動回路であり、デ
ィスプレイ1に横ストライプ合成画像を表示している。
23は画像処理回路であり、2視点からの立体物の視差
画像から多数の横ストライプ視差画像(視差画像L,
R)を切り出して、所定の順序で垂直方向(V方向)に
所定のピッチで繰り返して配列して合成し、これによっ
て横ストライプ合成画像を生成し、ディスプレイ駆動回
路22に入力している。
In the display pixel portion 3 for image display, two parallax images (R, L) corresponding to two viewpoints for the right eye and the left eye are arranged in a horizontal stripe shape in order in the vertical direction (V direction). Is displayed. Reference numeral 22 denotes a display drive circuit, which displays a horizontal stripe composite image on the display 1.
Reference numeral 23 denotes an image processing circuit, which includes a large number of horizontal stripe parallax images (parallax images L,
R) is cut out and repeatedly arranged in a predetermined order in the vertical direction (V direction) at a predetermined pitch to be combined, and thereby a horizontal stripe combined image is generated and input to the display drive circuit 22.
【0035】4は偏光制御板であり、互いに直交する偏
光を通過させる横ストライプ状の2つの偏光板4L,4
Rを垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列してい
る。横ストライプ状の偏光板4L,4Rと表示画素部3
の横ストライプ視差画像L,Rとは各々対応している。
5はバリアであり、偏光制御板4の1つの偏光板のピッ
チ幅よりも狭い幅の横方向に長い横ストライプ状の開口
6aを設けている。6bはバリア5の遮光部である。
Reference numeral 4 is a polarization control plate, which is a pair of horizontal stripe-shaped polarizing plates 4L, 4 for passing polarized light beams orthogonal to each other.
Rs are repeatedly arranged in the vertical direction at a predetermined pitch. Horizontal stripe-shaped polarizing plates 4L and 4R and display pixel section 3
The horizontal stripe parallax images L and R correspond to each other.
Reference numeral 5 denotes a barrier, which is provided with a horizontal stripe-shaped opening 6a having a width narrower than the pitch width of one polarizing plate of the polarization control plate 4. 6b is a light-shielding portion of the barrier 5.
【0036】バリア5はガラス基板にクロムや酸化クロ
ムなどを成膜し、パターンニングにより形成するか、ま
たは樹脂ブラックを塗布し、パターンニングして形成し
ている。
The barrier 5 is formed by forming a film of chromium or chromium oxide on a glass substrate and patterning it, or by applying resin black and patterning it.
【0037】次に図2において本実施形態における表示
画素部3に表示した視差画像の立体視の観察状態につい
て説明する。図2において偏光めがね13を着けた観察
者の眼12と液晶ディスプレイ1の表示画素部3の視差
画像L,Rが表示される各画素開口部11を結ぶ線上に
偏光制御板 4の横ストライプ状の各偏光板4L,4Rが
対応するようになっている。その偏光制御板4の前面に
バリア5が配置されている。バリア5の開口6aは偏光
制御板4の各偏光板4L,4Rに対応して、観察者の眼
12と視差画像を表示する各画素開口部11の中心を結
ぶ線上に配置されている。
Next, referring to FIG. 2, a stereoscopic observation state of the parallax image displayed on the display pixel unit 3 in this embodiment will be described. In FIG. 2, a horizontal stripe shape of the polarization control plate 4 is formed on a line connecting the eye 12 of the observer wearing the polarization glasses 13 and each pixel opening 11 in which the parallax images L and R of the display pixel portion 3 of the liquid crystal display 1 are displayed. The respective polarizing plates 4L and 4R correspond to each other. A barrier 5 is arranged on the front surface of the polarization control plate 4. The opening 6a of the barrier 5 is arranged on the line connecting the eyes 12 of the observer and the centers of the pixel openings 11 for displaying the parallax image, corresponding to the polarizing plates 4L, 4R of the polarization control plate 4.
【0038】観察者の眼12が上下方向(V方向)の位
置b1に居るとき観察者はバリア5の開口6aと対応す
る偏光板4L,4Rを通して表示画素部3の対応する画
素開口部11の一部(図中の幅w)を見ることになる。
偏光めがね13を通して左眼用画像Lと右眼用画像Rと
は完全に分離され、正立体視の状態で正常な立体視が観
察される。
When the observer's eye 12 is at the position b1 in the vertical direction (V direction), the observer passes through the opening 6a of the barrier 5 and the polarizing plates 4L and 4R corresponding to the opening 6a of the display pixel portion 3 and the corresponding pixel opening portion 11 of the display pixel portion 3. You will see a part (width w in the figure).
The left-eye image L and the right-eye image R are completely separated through the polarization glasses 13, and normal stereoscopic vision is observed in the normal stereoscopic vision state.
【0039】もし観察者が上下方向(V方向)で位置b
4にずれた場合、バリア5の開口6aと眼を結ぶ直線は
画素開口部11の中心からずれるが、見てる幅Wは表示
画素部3のブラックマトリクス10にかからないで、同
じ画素開口部11の一部を見てることになり、位置b1
と同じように左眼用画像Lと右眼用画像Rを完全に分離
して、正常な立体視が観察される。
If the observer is at the position b in the vertical direction (V direction)
When it is shifted to 4, the straight line connecting the opening 6a of the barrier 5 and the eye is deviated from the center of the pixel opening portion 11, but the viewed width W does not extend to the black matrix 10 of the display pixel portion 3 and the same pixel opening portion 11 is formed. You will see a part of it, and position b1
Similarly, the left-eye image L and the right-eye image R are completely separated, and normal stereoscopic vision is observed.
【0040】観察者がさらに上方のV方向に移動するに
つれ、表示画素部3の見てる幅Wはブラックマトリクス
10にかかり、光量が減少し、次第に隣接する画素開口
部11に移って行く。隣接する画素開口部11には逆の
眼用の視差画像が表示されており、それを同じ偏光板で
見ることになるので、クロストークが増えて行く。
As the observer moves further upward in the V direction, the width W seen by the display pixel portion 3 is applied to the black matrix 10 and the amount of light decreases, and the width gradually shifts to the adjacent pixel opening 11. A parallax image for the opposite eye is displayed in the adjacent pixel openings 11, and since it is viewed with the same polarizing plate, crosstalk increases.
【0041】さらに、観察者の眼が位置b2に行くと同
じバリア6の開口6aを通して、逆の眼用の視差画像
(LからR又はRからLの視差画像)のみを見ることに
なり、左眼には右眼用画像、右眼には左眼用画像のみが
入り、逆立体視の状態になってしまう。
Further, when the observer's eye goes to the position b2, only the opposite eye parallax image (L to R or R to L parallax image) is seen through the opening 6a of the same barrier 6, and the left side is seen. Only the image for the right eye enters the eye, and the image for the left eye enters the right eye, resulting in a reverse stereoscopic view.
【0042】その偏光成分の変化の様子を図2の左側の
グラフに示す。グラフの横軸はどちらか片眼に入る光の
偏光成分の割合を示して居り、クロストーク量を示す。
観察者の眼12が位置b1を含む実線の範囲では、左右
画像が完全に分離してクロストークがない状態で、正規
の偏光成分のみとなり、割合は1となる。点線の範囲は
光量の減少とクロストークの領域で、立体視は著しく劣
化する。次に、位置b2,b3では、偏光成分の割合は
0となり、完全な逆立体視になる。
The change of the polarization component is shown in the graph on the left side of FIG. The horizontal axis of the graph shows the ratio of the polarization component of the light entering one eye, and shows the amount of crosstalk.
In the range of the solid line in which the observer's eye 12 includes the position b1, the right and left images are completely separated and there is no crosstalk, and only the normal polarization component is obtained, and the ratio is 1. The range of the dotted line is the area of the decrease in the amount of light and the crosstalk, and the stereoscopic vision is significantly deteriorated. Next, at the positions b2 and b3, the ratio of the polarization component becomes 0, and perfect reverse stereoscopic vision is obtained.
【0043】図3に本実施形態において実際の立体視域
を示す。301は本実施形態の立体ディスプレイで、最
適な観察距離における立体視域を示している。302は
立体視が正しく観察される正立体視域である。303は
逆立体視が観察される逆立体視域で、立体視領域と逆立
体視領域が上下方向に周期的に現れる。
FIG. 3 shows an actual stereoscopic viewing area in this embodiment. Reference numeral 301 denotes a stereoscopic display according to this embodiment, which indicates a stereoscopic viewing area at an optimum observation distance. Reference numeral 302 denotes a regular stereoscopic viewing area where stereoscopic viewing is correctly observed. Reference numeral 303 denotes an inverse stereoscopic view region where the inverse stereoscopic view is observed, and the stereoscopic view region and the inverse stereoscopic view region periodically appear in the vertical direction.
【0044】クロストークなしで立体視できる上下方向
の立体視域が従来例の立体ディスプレイが直線状であっ
たのに対して本実施形態によれば幅を持って、広くなっ
ており、観察者は上下の位置をそれほど気にしなくて
も、良好なる立体視ができ、疲労も少なくなる。
In contrast to the conventional stereoscopic display having a linear shape, the vertical stereoscopic viewing area that allows stereoscopic viewing without crosstalk is wider and wider according to the present embodiment. Can get a good stereoscopic view without worrying about the upper and lower positions so much and less fatigue.
【0045】本実施形態では偏光制御板4の前面にバリ
ア5を配置したが、バリア5の位置は偏光制御板4のデ
ィスプレイ1側でも良い。また。偏光制御板4の偏光板
の間にバリア部を設けても良い。
Although the barrier 5 is arranged in front of the polarization control plate 4 in this embodiment, the position of the barrier 5 may be on the display 1 side of the polarization control plate 4. Also. A barrier section may be provided between the polarizing plates of the polarization control plate 4.
【0046】又、表示画素部3に横ストライプ状の視差
画像ではなく、縦ストライプ状の2つの視差画像を一定
のピッチで配列し、それに伴って偏光制御板4の偏光板
とバリア5の開口部を縦ストライプ状に配列すれば、水
平方向に幅をもった立体視領域が得られる。
Further, not the horizontal stripe-shaped parallax image but two vertical stripe-shaped parallax images are arranged in the display pixel portion 3 at a constant pitch, and accordingly, the polarizing plate of the polarization control plate 4 and the opening of the barrier 5 are arranged. By arranging the parts in the form of vertical stripes, a stereoscopic region having a width in the horizontal direction can be obtained.
【0047】以上のように本実施形態では、偏光状態の
異なる偏光板を配列した偏光制御板をディスプレイの前
面に配置し、観察者が偏光めがねを用いて観察する際
に、偏光制御板と複数の開口を配列したバリアを組み合
わせている。
As described above, in this embodiment, the polarization control plate in which the polarizing plates having different polarization states are arranged is arranged in front of the display, and when the observer observes with the polarization glasses, the polarization control plate and a plurality of polarization control plates are used. The barriers are arrayed with different openings.
【0048】また、この構成において、偏光制御板は偏
光方向が直交する偏光板を交互に横ストライプ状に配列
した構成とし、又バリアは偏光制御板の横ストライプの
ピッチに対応した横ストライプ状の開口を有し、開口の
幅は偏光制御板のピッチよりも小さくなるようにしたこ
とを特徴としている。
Further, in this structure, the polarization control plate has a structure in which polarizing plates whose polarization directions are orthogonal to each other are alternately arranged in a horizontal stripe pattern, and the barrier has a horizontal stripe pattern corresponding to the pitch of the horizontal stripes of the polarization control plate. It has an opening, and the width of the opening is smaller than the pitch of the polarization control plate.
【0049】図4は本発明の実施形態2の要部斜視図、
図5は図4の立体視の観察原理の説明図、図6は図4の
立体視の観察できる領域の説明図である。
FIG. 4 is a perspective view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory diagram of the stereoscopic observation principle of FIG. 4, and FIG. 6 is an explanatory diagram of the stereoscopic observable region of FIG.
【0050】本実施形態は図1の実施形態1に比べてバ
リア5を偏光制御板4と液晶ディスプレイ1との間に配
置した点が異なっているだけであり、その他の構成は同
じである。
The present embodiment is different from the first embodiment in FIG. 1 only in that the barrier 5 is arranged between the polarization control plate 4 and the liquid crystal display 1, and the other structures are the same.
【0051】次に図5を用いて本実施形態における表示
画素部3に表示した視差画像の立体視の観察状態につい
て説明する。
Next, the stereoscopic observation state of the parallax image displayed on the display pixel section 3 in this embodiment will be described with reference to FIG.
【0052】偏光めがね13を着けた観察者の眼12と
液晶ディスプレイ1の表示画素部3の視差画像L,Rが
表示される各画素開口部11を結ぶ線上に偏光制御板4
の横ストライプ状の各偏光板4L,4Rが対応するよう
になっている。バリア5の開口6aも同じく、観察者の
眼12と視差画像を表示する各画素開口部11の中心を
結ぶ線上に配置され、観察者は偏光制御板4とバリア5
の開口部6aを通して対応する画素開口部11を見るこ
とになる。
The polarization control plate 4 is placed on the line connecting the eyes 12 of the observer wearing the polarization glasses 13 and the respective pixel openings 11 in which the parallax images L and R of the display pixel portion 3 of the liquid crystal display 1 are displayed.
The horizontal stripe-shaped polarizing plates 4L and 4R correspond to each other. The opening 6a of the barrier 5 is also arranged on the line connecting the eyes 12 of the observer and the centers of the respective pixel apertures 11 for displaying the parallax image, and the observer is required to observe the polarization control plate 4 and the barrier 5.
The corresponding pixel opening 11 will be seen through the opening 6a.
【0053】観察者の眼13が上下方向(V方向)の位
置c1にあるとき、観察者はバリア5の開口6aを通し
て、対応する偏光制御板4と表示画素部3の対応する画
素開口部11の一部(図中の幅W)を重ねて見ることに
なり、偏光めがね13を通して見ることにより、左眼用
画像Lと右眼用画像Rを完全に分離して正常な立体視が
得られる。
When the observer's eye 13 is located at the position c1 in the vertical direction (V direction), the observer passes through the opening 6a of the barrier 5 and the corresponding polarization control plate 4 and the corresponding pixel opening 11 of the display pixel section 3 are provided. A part (width W in the figure) of the image is to be viewed in an overlapping manner, and by viewing through the polarization glasses 13, the left-eye image L and the right-eye image R are completely separated, and normal stereoscopic vision is obtained. .
【0054】もし観察者が上下方向(V方向)にずれた
場合、バリア5の開口6aと眼を結ぶ直線は対応する画
素開口部11の中心からずれるが、見てる幅Wがブラッ
クマトリクス10にかからない範囲では、同じ画素開口
部11の一部を見てることになる。そのとき、バリア5
の開口6aと眼を結ぶ線が対応する同じ偏光板4の中で
移動するように、バリア5の置く位置を設計すれば、位
置c1と同じように左眼用画像Lと右眼用画像Rを完全
に分離して正常な立体視が得られる。
If the observer shifts in the vertical direction (V direction), the straight line connecting the opening 6a of the barrier 5 and the eye is displaced from the center of the corresponding pixel opening 11, but the width W to be seen is in the black matrix 10. In the range where it does not apply, a part of the same pixel opening 11 is seen. At that time, barrier 5
If the position where the barrier 5 is placed is designed so that the line connecting the opening 6a of the above and the eye moves in the corresponding corresponding polarizing plate 4, the image L for the left eye and the image R for the right eye R are provided in the same manner as the position c1. Can be completely separated to obtain normal stereoscopic vision.
【0055】観察者がさらに上方のV方向に移動して行
くと、位置c4では見てる幅Wはブラックマトリクス1
0にかかり、光量が減少してクロストークが生じるが、
次第に隣接する画素開口部11に移って行き、同時に対
応する偏光制御板4も隣接する偏光板に切り換わってゆ
くので、観察者が位置c2に行くと、左右画像L,Rと
偏光板4の偏光方向の組み合わせは変わらず、正立体視
ができる。
When the observer moves further upward in the V direction, the width W seen at the position c4 is equal to that of the black matrix 1.
0, and the amount of light decreases and crosstalk occurs,
The pixels gradually move to the adjacent pixel openings 11, and at the same time, the corresponding polarization control plate 4 also switches to the adjacent polarizing plate. Therefore, when the observer goes to the position c2, the left and right images L and R and the polarizing plate 4 are separated. The combination of polarization directions does not change, and stereoscopic viewing is possible.
【0056】その偏光成分の変化の様子を図5の左側の
グラフに示す。グラフの横軸はどちらか片眼に入る光の
偏光成分の割合を示して居り、クロストーク量を示す。
観察者が位置c1を含む実線の範囲では、左右画像が完
全に分離してクロストークがない状態で、正規の偏光成
分のみとなり、割合は1となる。点線の範囲は光量の減
少とクロストークの領域で、立体視は著しく劣化する。
次に、位置c2,c3では、左右画像と対応する偏光板
の偏光方向は変わらず、位置c1と同じく正立体視がで
きる。
The change of the polarization component is shown in the graph on the left side of FIG. The horizontal axis of the graph shows the ratio of the polarization component of the light entering one eye, and shows the amount of crosstalk.
In the range of the solid line including the position c1 by the observer, the right and left images are completely separated and there is no crosstalk, and only the normal polarization component is obtained, and the ratio is 1. The range of the dotted line is the area of the decrease in the amount of light and the crosstalk, and the stereoscopic vision is significantly deteriorated.
Next, at the positions c2 and c3, the polarization directions of the polarizing plates corresponding to the left and right images do not change, and the stereoscopic viewing is possible as at the position c1.
【0057】図6に本実施形態において実際の立体視域
を示す。401は本実施形態の立体ディスプレイ1を示
して居り、最適な観察距離における立体視域を示す。4
02は正立体視域で、上下方向に周期的に現れ、逆立体
視域はなくなる。これにより、クロストークなしで立体
視できる上下方向の立体視域はさらに広くなり、観察者
は上下の位置をそれほど気にしなくても、良好なる立体
視ができ、疲労も少なくなる。
FIG. 6 shows an actual stereoscopic viewing area in this embodiment. Reference numeral 401 denotes the stereoscopic display 1 of the present embodiment, which shows a stereoscopic viewing area at an optimum observation distance. Four
Reference numeral 02 denotes a normal stereoscopic viewing area, which appears periodically in the vertical direction, and the reverse stereoscopic viewing area disappears. As a result, the stereoscopic viewing region in the up-down direction that can be stereoscopically viewed without crosstalk is further widened, and the observer can perform good stereoscopic viewing without worrying about the vertical position so much and fatigue is reduced.
【0058】図7は本発明の実施形態3の要部斜視図、
図8は図7の立体視の観察原理の説明図、図9は図7の
立体視の観察できる領域の説明図である。
FIG. 7 is a perspective view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention.
8 is an explanatory diagram of the stereoscopic observation principle of FIG. 7, and FIG. 9 is an explanatory diagram of the stereoscopic observable region of FIG. 7.
【0059】本実施形態は図4の実施形態2に比べてバ
リア5の代わりに垂直方向Vに屈折力を有する横ストラ
イプ状のシリンドリカルレンズ7aを、垂直方向Vに所
定のピッチで配列したレンチキュラレンズ7を配置した
点が異なっており、その他の構成は同じである。
The present embodiment is different from the second embodiment shown in FIG. 4 in that instead of the barrier 5, lateral stripe cylindrical lenses 7a having a refractive power in the vertical direction V are arranged at a predetermined pitch in the vertical direction V. 7 is different, and other configurations are the same.
【0060】本実施形態においては偏光制御板4と液晶
ディスプレイ1との中間にレンチキュラレンズ7を配置
した構成となっている。レンチキュラレンズ7の各シリ
ンドリカルレンズ7aは水平に並べられ、そのピッチは
偏光制御板4の横ストライプ状の偏光板4L,4Rのピ
ッチに対応している。レンチキュラレンズ7はアクリル
やポリカーボネイトなどの樹脂を成形したものか、また
はガラス基板に感光性樹脂によりレプリカ成形したもの
を用いている。
In this embodiment, the lenticular lens 7 is arranged between the polarization control plate 4 and the liquid crystal display 1. The cylindrical lenses 7a of the lenticular lens 7 are arranged horizontally, and the pitch thereof corresponds to the pitch of the horizontal stripe-shaped polarizing plates 4L and 4R of the polarization control plate 4. The lenticular lens 7 is formed by molding a resin such as acrylic or polycarbonate, or by replica molding a glass substrate with a photosensitive resin.
【0061】次に図8を用いて本実施形態における表示
画素部3に表示した視差画像の立体視の観察状態につい
て説明する。
Next, the stereoscopic observation state of the parallax image displayed on the display pixel unit 3 in this embodiment will be described with reference to FIG.
【0062】偏光めがね13を着けた観察者の眼12と
液晶ディスプレイ1の表示画素部3の視差画像が表示さ
れる各画素開口部11を結ぶ線上に偏光制御板4の横ス
トライプ状の各偏光板4L,4Rが対応するようになっ
ている。レンチキュラレンズ7の個々のシリンドリカル
レンズ7aも同じく、観察者の眼12と各画素開口部1
1の中心を結ぶ線上に配置され、観察者は偏光板4L,
4Rとシリンドリカルレンズ7aを通して対応する画素
開口部11を見ることになる。
The horizontal stripe-shaped polarizations of the polarization control plate 4 are arranged on the line connecting the eyes 12 of the observer wearing the polarization glasses 13 and the pixel openings 11 in which the parallax images of the display pixel section 3 of the liquid crystal display 1 are displayed. The plates 4L and 4R correspond to each other. The individual cylindrical lenses 7a of the lenticular lens 7 are also similarly formed by the observer's eye 12 and each pixel opening 1a.
It is placed on the line connecting the centers of the 1
The corresponding pixel opening 11 is seen through the 4R and the cylindrical lens 7a.
【0063】レンチキュラレンズ7を配置する位置とそ
のシリンドリカルレンズ7aの曲率は、偏光板4上に表
示画素部3のピッチを偏光板4L,4Rのピッチと一致
させるような倍率で表示画素部3の像が結像するように
設計される。
The position where the lenticular lens 7 is arranged and the curvature of the cylindrical lens 7a thereof are set so that the pitch of the display pixel portion 3 on the polarizing plate 4 can be made equal to that of the polarizing plates 4L and 4R. The image is designed to be imaged.
【0064】観察者の眼12が上下方向(V方向)の位
置d1にあるとき、観察者の眼12とレンチキュラレン
ズ7のシリンドリカルレンズ7aの主点Oを結ぶ直線上
の表示画素部3の画素開口部11からの光を対応する偏
光板4L,4Rに結像させ、そこから広がってくる光線
の一部を見ることになる。そのとき、画素開口部11の
像を対応する偏光板4L,4Rに完全に一対一に結像さ
せるようになっているので、偏光めがね13を通して見
ることにより、各々対応する偏光板を通った左眼用画像
と右眼用画像が完全に分離され、正常な立体視が得られ
る。
When the eye 12 of the observer is at the position d1 in the vertical direction (V direction), the pixels of the display pixel portion 3 on the straight line connecting the eye 12 of the observer and the principal point O of the cylindrical lens 7a of the lenticular lens 7 The light from the opening 11 is imaged on the corresponding polarizing plates 4L and 4R, and a part of the light beam spreading from there is seen. At that time, since the image of the pixel opening 11 is formed on the corresponding polarizing plates 4L and 4R completely in a one-to-one manner, by looking through the polarizing glasses 13, the left side after passing through the respective polarizing plates. The image for the eye and the image for the right eye are completely separated, and normal stereoscopic vision is obtained.
【0065】観察者の眼12が位置d2にあるときに
は、眼12とレンチキュラレンズ7のレンズ主点を結ぶ
直線上には位置d1の時に対して、画素開口部11と偏
光板4L,4Rの対応は同時に入れ替わっているため、
左眼用画像と右眼用画像の偏光方向の関係は全く同じに
なって正立体視可能である。
When the eye 12 of the observer is at the position d2, the pixel opening 11 and the polarizing plates 4L and 4R correspond to the position d1 on the straight line connecting the eye 12 and the lens principal point of the lenticular lens 7. Are swapped at the same time,
The left-eye image and the right-eye image have exactly the same polarization direction, and stereoscopic viewing is possible.
【0066】もし観察者の眼12が上下方向にずれて、
位置d4にいる場合、眼12とシリンドリカルレンズ7
aの主点を結ぶ線上には表示画素部3のブラックマトリ
ックス10が対応しているが、画素開口部11は偏光板
4L,4R上に結像されているので、偏光板を通過後広
がり、その近傍の隣接する画素開口部の光が観察者の眼
12に入るため、わずかに暗くなるが正立体視が可能と
なる。
If the observer's eyes 12 are displaced vertically,
When in the position d4, the eye 12 and the cylindrical lens 7
The black matrix 10 of the display pixel portion 3 corresponds to the line connecting the principal points of a, but since the pixel opening 11 is imaged on the polarizing plates 4L and 4R, it spreads after passing through the polarizing plate. Light from adjacent pixel openings in the vicinity enters the eyes 12 of the observer, so that stereoscopic vision is possible although it is slightly dark.
【0067】その偏向成分の変化の様子を図8の左側の
グラフに示す。グラフの横軸はどちらか片眼に入る光の
偏向成分の割合を示して居り、クロストーク量を示す。
観察者の眼の位置に寄らず、偏光成分の割合は1のまま
変化せず、常に左右画像が完全に分離してクロストーク
がない状態で正立体視ができることを示している。
The change in the deflection component is shown in the graph on the left side of FIG. The horizontal axis of the graph shows the ratio of the deflection component of the light entering either one of the eyes, and shows the amount of crosstalk.
It shows that the ratio of the polarization component does not change to 1 regardless of the position of the observer's eye, and that the right and left images are always completely separated and the stereoscopic viewing can be performed without crosstalk.
【0068】図9は本実施形態における立体視域を示
す。図中501は立体ディスプレイを示して居り、最適
な観察距離における立体視域を示す。502は立体視が
得られる正立体視域で、逆立体視域はなくなる。図では
正立体視域を便宜的に長方形で示したが、この平面上に
広がっていることを示している。
FIG. 9 shows a stereoscopic viewing area in this embodiment. Reference numeral 501 in the figure denotes a stereoscopic display, which shows a stereoscopic viewing area at an optimum observation distance. Reference numeral 502 is a normal stereoscopic viewing area where stereoscopic viewing is obtained, and there is no reverse stereoscopic viewing area. In the figure, the regular stereoscopic viewing area is shown as a rectangle for the sake of convenience, but it is shown that it extends on this plane.
【0069】これにより、クロストークなしで立体視で
きる上下方向の立体視域はさらに広くなり、観察者は上
下の位置を気にせず立体視でき、疲労も少なくなる。
As a result, the vertical stereoscopic viewing area that can be stereoscopically viewed without crosstalk is further widened, and the observer can perform stereoscopic viewing without worrying about the vertical position and fatigue is reduced.
【0070】本実施形態においてレンチキュラレンズの
代わりに、両凸または凸凹のシリンドリカルなマイクロ
レンズを用いても良い。
In the present embodiment, a biconvex or convex / concave cylindrical microlens may be used instead of the lenticular lens.
【0071】以上のように本実施形態では、偏光状態の
異なる偏光板を配列した偏光制御板をディスプレイの前
面に配置し、観察者が偏光めがねを用いて観察する際、
偏光制御板とディスプレイの画像表示部との間にシリン
ドリカルレンズにより成るマイクロレンズアレイを配置
している。
As described above, in the present embodiment, the polarization control plate in which the polarizing plates having different polarization states are arranged is arranged in front of the display, and when the observer observes with the polarizing glasses,
A microlens array made up of cylindrical lenses is arranged between the polarization control plate and the image display section of the display.
【0072】また、この構成において、偏光制御板は偏
光方向が直交する偏光板を交互に横ストライプ状に配列
した構成とし、マイクロレンズアレイは偏光制御板の横
ストライプのピッチに対応してシリンドリカルレンズを
水平に並べたレンチキュラレンズからなることを特徴と
している。
Further, in this structure, the polarization control plate has a structure in which polarizing plates whose polarization directions are orthogonal to each other are alternately arranged in a horizontal stripe shape, and the microlens array has a cylindrical lens corresponding to the pitch of the horizontal stripes of the polarization control plate. It is characterized by consisting of lenticular lenses arranged horizontally.
【0073】以上の各実施形態1,2,3では画像表示
手段として液晶ディスプレイを用いた場合で説明した
が、プラズマディスプレイ、蛍光表示管、ELディスプ
レイ、CRTや背面投射型のプロジェクションディスプ
レイなどのディスプレイでも同様に画面前面に偏光制御
板、バリアまたはマイクロレンズアレイを配置した構成
を用いれば、同様な効果が得られる。
In each of the above-described first, second and third embodiments, the case where the liquid crystal display is used as the image display means has been described, but a display such as a plasma display, a fluorescent display tube, an EL display, a CRT or a rear projection type projection display. However, similarly, if the configuration in which the polarization control plate, the barrier, or the microlens array is arranged on the front surface of the screen is used, the same effect can be obtained.
【0074】[0074]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、偏光制御
板を用いて、3次元画像を表示する際、適切に設定した
バリア又はレンチキュラレンズ等を用いることによって
クロストークの少ない立体視域を上下方向に拡大するこ
とができ、観察者の疲労も少なく、多人数での観察に適
した立体画像表示装置を達成することができる。
As described above, according to the present invention, when a polarization control plate is used to display a three-dimensional image, a properly set barrier or lenticular lens or the like is used to reduce the crosstalk. Can be enlarged in the vertical direction, fatigue of the observer is small, and a stereoscopic image display device suitable for observation by a large number of people can be achieved.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】 本発明の実施形態1の構成の要部斜視図FIG. 1 is a perspective view of a main part of a configuration according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 本発明の実施形態1の側面断面図FIG. 2 is a side sectional view of the first embodiment of the present invention.
【図3】 本発明の実施形態1の立体視域の説明図FIG. 3 is an explanatory diagram of a stereoscopic viewing area according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施形態2の構成の要部斜視図FIG. 4 is a perspective view of a main part of the configuration of the second embodiment of the present invention.
【図5】 本発明の実施形態2の側面断面図FIG. 5 is a side sectional view of a second embodiment of the present invention.
【図6】 本発明の実施形態2の立体視域の説明図FIG. 6 is an explanatory diagram of a stereoscopic viewing area according to the second embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の実施形態3の構成の要部斜視図FIG. 7 is a perspective view of a main part of the configuration of the third embodiment of the present invention.
【図8】 本発明の実施形態3の側面断面図FIG. 8 is a side sectional view of a third embodiment of the present invention.
【図9】 本発明の実施形態3の立体視域の説明図FIG. 9 is an explanatory diagram of a stereoscopic viewing area according to the third embodiment of the present invention.
【図10】 従来の立体視システムの要部斜視図FIG. 10 is a perspective view of a main part of a conventional stereoscopic system.
【図11】 従来の構成の要部斜視図と偏光板の偏光方
向の関係を示す説明図
FIG. 11 is an explanatory view showing a relationship between a main part perspective view of a conventional configuration and a polarization direction of a polarizing plate.
【図12】 図10の側面断面図FIG. 12 is a side sectional view of FIG.
【図13】 図10の立体視域の説明図13 is an explanatory diagram of the stereoscopic viewing area of FIG.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
1液晶ディスプレイ 2(2a,2b)ガラス基板 3表示画素部 4偏光制御板 4L,4R偏光板 5バリア 6a 開口部 6b遮光部 7レンチキュラレンズ 7a シリンドリカルレンズ 21バックライト 22ディスプレイ駆動回路 23画像処理回路 102立体ディスプレイ 103偏光めがね 1 LCD display 2 (2a, 2b) glass substrate 3 display pixels 4 polarization control plate 4L, 4R polarizing plate 5 barriers 6a opening 6b light shield 7 lenticular lens 7a Cylindrical lens 21 backlight 22 Display drive circuit 23 Image processing circuit 102 stereoscopic display 103 polarized glasses
フロントページの続き Fターム(参考) 2H059 AA24 AA35 2H088 EA06 EA10 MA01 MA07 5C061 AA02 AA21 AB14 AB17 AB20Continued front page    F term (reference) 2H059 AA24 AA35                 2H088 EA06 EA10 MA01 MA07                 5C061 AA02 AA21 AB14 AB17 AB20

Claims (10)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】左眼用と右眼用の2個の視差画像を各々多
    数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横スト
    ライプ視差画像を前記2個の視差画像に対応して垂直方
    向に所定の順序でかつ所定のピッチで繰り返して配列し
    た合成画像をディスプレイに表示するようにした立体画
    像表示装置であって、 前記ディスプレイに基づく光束を、前記各横ストライプ
    視差画像に対応した互いに偏光方向を異ならせた2つの
    ストライプを垂直方向に前記所定のピッチで繰り返して
    配列した偏光制御板と、 前記偏光制御板と前記ディスプレイとの間に所定の間隔
    を保って配置され、前記横ストライプ視差画像に対応し
    たストライプ状の開口を有するバリアと、を備え、 前記偏光制御板と前記バリアを介して観察者に導光し、
    前記ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察可
    能としたことを特徴とする立体画像表示装置。
    1. A left-eye parallax image and a right-eye parallax image are each divided into a large number of horizontal stripe parallax images, and the divided horizontal stripe parallax images are arranged in a vertical direction corresponding to the two parallax images. A stereoscopic image display device configured to display a composite image repeatedly arranged in a predetermined order at a predetermined pitch on a display, wherein a light flux based on the display is polarized with each other corresponding to each of the horizontal stripe parallax images. A polarization control plate in which two stripes having different directions are repeatedly arranged in the vertical direction at the predetermined pitch, and a predetermined gap is provided between the polarization control plate and the display, and the horizontal stripe parallax is provided. A barrier having a stripe-shaped opening corresponding to an image, and guiding light to an observer through the polarization control plate and the barrier,
    A stereoscopic image display device characterized in that the image information displayed on the display can be stereoscopically observed.
  2. 【請求項2】所定の観察位置と前記ディスプレイの横ス
    トライプ視差画像の中心を結ぶ直線上に前記偏光制御板
    のストライプと前記バリアのストライプ状の開口の各々
    の中心が一致するように配置したことを特徴とする請求
    項1に記載の立体画像表示装置。
    2. Arranged so that the stripes of the polarization control plate and the stripe-shaped openings of the barrier coincide with each other on a straight line connecting a predetermined observation position and the center of the horizontal stripe parallax image of the display. The stereoscopic image display device according to claim 1.
  3. 【請求項3】所定の観察位置から観察者の眼が上下方向
    に移動して観察者の眼から前記バリアのストライプ状の
    開口を通して観察される前記ディスプレイの横ストライ
    プ視差画像が隣接する横ストライプ視差画像に切り替る
    とき,対応する前記偏光制御板のストライプも隣接する
    ストライプに切り替るように該バリア及び該偏光制御板
    のピッチと配置間隔を所定の値に設定したことを特徴と
    する請求項2に記載の立体画像表示装置。
    3. A horizontal stripe parallax between adjacent horizontal stripe parallax images of the display observed by the observer's eye moving vertically from a predetermined observation position through the stripe-shaped opening of the barrier. 3. The pitch and the arrangement interval of the barrier and the polarization control plate are set to predetermined values so that the corresponding stripe of the polarization control plate is also switched to the adjacent stripe when switching to an image. The stereoscopic image display device described in 1.
  4. 【請求項4】前記バリアのストライプ状の開口の幅は前
    記偏光制御板のストライプのピッチよりも狭いことを特
    徴とする請求項1に記載の立体画像表示装置。
    4. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein a width of the stripe-shaped opening of the barrier is narrower than a pitch of stripes of the polarization control plate.
  5. 【請求項5】左眼用と右眼用の2個の視差画像を各々多
    数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横スト
    ライプ視差画像を前記2個の視差画像に対応して垂直方
    向に所定の順序でかつ所定のピッチで繰り返して配列し
    た合成画像をディスプレイに表示するようにした立体画
    像表示装置であって、 前記ディスプレイに基づく光束を、前記各横ストライプ
    視差画像に対応した互いに偏光方向を異ならせた2つの
    ストライプを垂直方向に前記所定のピッチで繰り返して
    配列した偏光制御板と、 前記偏光制御板と前記ディスプレイとの間に所定の間隔
    を保って配置され、垂直方向に屈折力を有するシリンド
    リカルレンズを前記横ストライプ視差画像に対応して垂
    直方向に繰り返し配列したレンチキュラレンズとを備
    え、 前記偏光制御板と前記レンチキュラレンズを介して観察
    者に導光し、前記ディスプレイに表示した画像情報を立
    体的に観察可能としたことを特徴とする立体画像表示装
    置。
    5. The left-eye parallax image and the right-eye parallax image are each divided into a large number of horizontal stripe parallax images, and the divided horizontal stripe parallax images are arranged in the vertical direction corresponding to the two parallax images. A stereoscopic image display device configured to display a composite image repeatedly arranged in a predetermined order at a predetermined pitch on a display, wherein a light flux based on the display is polarized with each other corresponding to each of the horizontal stripe parallax images. A polarization control plate in which two stripes of different directions are repeatedly arranged in the vertical direction at the predetermined pitch, and a polarization control plate and the display are arranged with a predetermined space therebetween and are refracted in the vertical direction. A lenticular lens in which a cylindrical lens having power is repeatedly arranged in a vertical direction corresponding to the horizontal stripe parallax image, and the polarization control plate and the Guided to the observer via the wrench lenticular lens, a stereoscopic image display apparatus being characterized in that the sterically observable image information displayed on the display.
  6. 【請求項6】所定の観察位置と前記ディスプレイの横ス
    トライプ視差画像の中心を結ぶ直線上に前記偏光制御板
    のストライプと前記レンチキュラレンズのシリンドリカ
    ルレンズの各々の中心が一致するように配置したことを
    特徴とする請求項5に記載の立体画像表示装置。
    6. Arranged so that the stripes of the polarization control plate and the centers of the cylindrical lenses of the lenticular lenses coincide with each other on a straight line connecting a predetermined observation position and the center of the horizontal stripe parallax image of the display. The stereoscopic image display device according to claim 5, which is characterized in that.
  7. 【請求項7】所定の観察位置から観察者の眼が上下方向
    に移動して観察者の眼から前記レンチキュラレンズのシ
    リンドリカルレンズを通して観察される前記ディスプレ
    イの横ストライプ視差画像が隣接する横ストライプ視差
    画像に切り替るとき,対応する前記偏光制御板のストラ
    イプも隣接するストライプに切り替るように該レンチキ
    ュラレンズ及び該偏光制御板のピッチと配置間隔を所定
    の値に設定したことを特徴とする請求項6に記載の立体
    画像表示装置。
    7. A horizontal stripe parallax image in which the horizontal stripe parallax image of the display is adjacent to the horizontal stripe parallax image of the display observed by the observer's eye moving vertically from a predetermined observation position through the cylindrical lens of the lenticular lens. 7. The pitch and the arrangement interval of the lenticular lens and the polarization control plate are set to a predetermined value so that the corresponding stripe of the polarization control plate is also switched to the adjacent stripe when switching to. The stereoscopic image display device described in 1.
  8. 【請求項8】前記レンチキュラレンズのシリンドリカル
    レンズの曲率は前記ディスプレイの横ストライプ視差画
    像の像を前記偏光制御板のストライプの上に結像させる
    ように設定されることを特徴とする請求項5に記載の立
    体画像表示装置。
    8. The curvature of the cylindrical lens of the lenticular lens is set so that the image of the horizontal stripe parallax image of the display is formed on the stripe of the polarization control plate. The stereoscopic image display device described.
  9. 【請求項9】前記レンチキュラレンズは、前記偏光制御
    板と前記ディスプレイとの略中間位置に配されているこ
    とを特徴とする請求項1に記載の立体画像表示装置。
    9. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the lenticular lens is arranged at a substantially intermediate position between the polarization control plate and the display.
  10. 【請求項10】前記偏光制御板は、前記各横ストライプ
    視差画像に対応した互いに偏光方向を直交させた2つの
    ストライプを垂直方向に前記所定のピッチで繰り返して
    配列されていることを特徴とする請求項1または5に記
    載の立体画像表示装置。
    10. The polarization control plate is characterized in that two stripes corresponding to each of the horizontal stripe parallax images and having polarization directions orthogonal to each other are repeatedly arranged in the vertical direction at the predetermined pitch. The stereoscopic image display device according to claim 1.
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