JP2004077937A

JP2004077937A - Image display device

Info

Publication number: JP2004077937A
Application number: JP2002239874A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Kobayashi; 小林　祐介
Original assignee: Konami Corp
Current assignee: Konami Group Corp
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: JP3786634B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology capable of varying a perspective between a background image and a stereoscopic image in a stereoscopic image display system using a microlens array. <P>SOLUTION: A pseudo stereoscopic image 109 is reproduced by looking at an original image 107 composed of a two-dimensional image through the microlens array 102. In such a case, the background image is displayed on a transmission display device 103. The perspective between the pseudo stereoscopic image 109 and the background 110 can be varied by adjusting positions before and after the transmission display device 103. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立体画像の表示方法に関し、特に遠近感を効果的に表現する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロレンズアレイを介して通常の２次元的に表現された画像を観察し、擬似的に立体画像を認識できる技術がある。この技術では、観察対象の画像が立体物を表現したものである場合に、それが空間上に浮いて、あたかも立体画像が映し出されているかのように見える。通常の２次元的に表現された画像に代え、奥行きを強調させて描写した画像を用いるとさらに、この空間上に浮き出す効果を高めることができる。これらは一種の錯視、錯覚を利用したものである。また、パララックスバリアを介して、右目用と左目用の画像を表示した２次元画像を観察することで、立体画像を認識する技術がある。この技術によれば、左右の目によりそれぞれとらえられた画像が脳内において合成され、あたかも現実の空間に存るような完全立体視化が可能になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイクロレンズアレイを用いて、２次元画像を擬似的に立体画像に見せる技術では、擬似立体表示する画像以外に背景画像や他の画像が存在していると、対象となる画像が周囲の画像に埋没してしまい、立体感の表現が効果的に行えなくなる問題がある。よって、この方法による擬似立体表現では、背景を黒ベタにすることで、立体感を表現できるように工夫している。しかし、背景を黒ベタにしたのでは、背景画像や他の画像に対する遠近感を表現できない。この点において、立体感を表現する方法として、満足できるものでなかった。
【０００５】
他方で、パララックスバリアを用いる立体表示は、遠近感の表示を行うことは出来るが、２次元表示が行われている画像を３次元化し、演出効果を高めるような表示はできなかった。この点において、より効果的な立体画像の表示技術が求められていた。
【０００６】
本発明の目的は、より効果的に立体画像を表示できる技術の提供にある。本発明の他の目的は、立体表示する画像と背景、あるいは立体表示する画像と他の画像との遠近感を効果的に表現できる技術の提供にある。本発明のさらに他の目的は、２次元表示されている画像が３次元的に浮び上がるような表示演出を行える技術の提供にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明その他を説明する。第１の発明は、第１画像表示デバイスと、前記第１画像表示デバイスの前面に配置された３次元画像表示用の空間光変調デバイスと、前記空間光変調デバイスの前面に配置された光透過型の第２画像表示デバイスと、を有する画像表示装置である。
【０００８】
第１画像表示デバイスは、通常の画像を表示できる表示デバイスである。ここでいう通常の画像には、立体感のある対象を２次元ディスプレイ上に表示した画像が含まれる。第１画像表示デバイスとしては、液晶表示デバイス、ブラウン管、プラズマディスプレイ、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ　ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示デバイスが挙げられる。
【０００９】
３次元画像表示用の空間光変調デバイスとは、第１画像表示デバイスに表示された２次元画像を擬似的に３次元画像に見せる光学変調機能を有するデバイスである。３次元画像表示用の空間光変調デバイスを介して、立体的な物体等を２次元で表現した画像を観察すると、前記物体が空間上に浮いて表示されているかのように見える。３次元画像表示用の空間光変調デバイスとしては、マイクロレンズアレイが挙げられる。また、マイクロレンズアレイと同様な光学的機能を有する光学系を挙げることができる。
【００１０】
光透過型の第２画像表示デバイスは、透過画面上に所定の画像を表示できる表示デバイスである。光透過型の第２画像表示デバイスに画像を表示させても、デバイスの向こう側が透けてみえる。観察者から見て、デバイスの向こう側に何らかの画像がある場合、光透過型の第２画像表示デバイスに表示された画像の発光強度が背景の画像の光強度より相対的に高い場合は、向こう側の画像はマスクされ見えなく、または見え難くなる。また、光透過型の第２画像表示デバイスに表示された画像の発光強度が背景画像の光強度に比較して相対的に弱い場合は、観察者から見て向こう側の画像も同時に見える。光透過型の第２画像表示デバイスとしては、非発光時には光を透過するＥＬ材料を用いた透過型の透明ＥＬ表示デバイスを挙げられる。
【００１１】
上記第１の発明によれば、第１画像表示デバイスと空間変調デバイスとによって生成される擬似的な立体画像（以下擬似立体画像という）と、光透過型の第２画像表示デバイスによって生成される画像を同時に表示できる。ここで、第２画像表示デバイスを光軸方向に動かすことで、上記擬似立体画像と第２画像表示デバイスに表示される画像との遠近感を制御できる。この方法によれば、遠近感の変化が表示デバイスの物理的な移動によって表現される。なお、光軸とは、第１画像デバイスに表示される擬似立体画像の元画像と擬似立体画像の結像位置とを結ぶ線として定義される。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、第１画像表示デバイスと空間光変調デバイスとの間に光透過型の第３画像表示デバイスを単数または複数有することを特徴とする。第３画像表示デバイスには、擬似立体画像用の元画像を表示する。第２の発明によれば、第１画像表示デバイスによって表示される擬似立体画像に加えて第３画像表示デバイスよって表示される擬似立体画像が重ねて表示できる。各々の表示デバイスによる擬似立体画像は独立に生成されるので、遠近感を感じさせる擬似立体画像を独立に複数表示できる。
また、第３画像表示デバイスを複数配置すれば、各第３画像表示デバイスを物理的に移動させなくても一つの擬似立体画像の遠近方向への移動距離を大きくすることができる。つまり、各第３画像表示デバイスが表現できる遠近範囲を連続的につなげ、各遠近範囲内の擬似立体画像の表示を各々の第３画像表示デバイスに行わせることにより、広い範囲で擬似立体画像が連続的に移動するように表現することが可能である。
【００１３】
第３の発明は、第１画像表示デバイスと、前記第１画像表示デバイスの前面に配置された３次元画像表示用の空間光変調デバイスと、前記第１画像表示デバイスと前記空間光変調デバイスと間に配置された光透過型の第３画像表示デバイスと、を有する画像表示装置である。
【００１４】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明において、第１画像表示デバイス、空間光変調デバイス、第２画像表示デバイスおよび第３画像表示デバイスから選択された単数または複数のデバイスを移動できるデバイス移動機構を有することを特徴とする。デバイス移動機構は、所定のデバイスをデバイスの光軸方向において前後に移動させる機構である。デバイスを移動させる機構としては、回転モータやリニアモータ等によって、デバイスを移動させる機構が挙げられる。
【００１５】
第４の発明によれば、所定のデバイスを移動させることで、単数または複数の擬似立体画像と背景画像との間の遠近感を変化させる表示を行える。
【００１６】
第５の発明は、第４の発明において、デバイス移動機構は、観察者の視点域までの距離を測定するため備えられた測距装置により計測された距離に基づき移動距離を特定する機能を有することを特徴とする。第５の発明によれば、適当な基準点と観察者との距離を計測することで、観察者が光軸方向に移動しても、その変位に対応させて、デバイスを移動させることができ、観察者が認識する擬似立体画像が変化しないように制御できる。つまり、観察者の位置の変化に対応させて擬似立体画像の結像位置を変化させることで、観察者の位置の変化による擬似立体画像の崩れを防ぐことができる。
【００１７】
第６の発明は、第４画像表示デバイスと、前記第４画像表示デバイスの前面に配置された光透過型の第５画像表示デバイスと、を有し、前記第５画像表示デバイスの表示領域は、前記第４画像表示デバイスで表示される要素画像に対応したパララックスバリアパターンの光透過部に対応する第１領域と、前記パララックスバリアパターンの光遮断部に対応する第２領域とからなり、前記第１領域では前記第４画像表示デバイスからの光を透過させ、前記第２領域では前記第５画像表示デバイスにおける画像を加える画像表示装置である。
【００１８】
第４画像表示デバイスは、前述の第１画像表示デバイスと同様の液晶表示デバイス等である。第４画像表示デバイスは、パララックスバリアパターンを介して見ることで立体画像として認識される元画像を表示する。この元画像は、右目用の画像と左目用の画像を交互に短冊状に表示した画像である。第５画像表示デバイスは、前述の第２画像表示デバイスと同じ光透過型の画像表示デバイスであるが、パララックスバリアパターンを表示する。パララックスバリアとは、右目用画像と左目用画像を表示した第４画像表示デバイスの画面の前に配置することで、観察者の右目には右目用画像を見せ、左目には左目用画像を見せるための光学フィルターである。パララックスバリアは、縦型のスリット状の光透過部と光遮断部が規則的に繰り返し多数形成された構造を有している。第５画像表示デバイスは、非表示部分で上記パララックスバリアの光透過部を形成し、表示部分で上記パララックスバリアの光遮断部を形成する。光遮断部で表示する画像には、パララックスバリアパターンを形成するためのパターン、あるいは何らかの対象物の画像を表示している状態で同時にパララックスバリアパターンを表示した画像が含まれる。
【００１９】
第６の発明によれば、第５画像表示デバイス上に２次元画像を表示している状態で、第５画像表示デバイスにパララックスバリアパターンを形成することで、第４画像表示デバイス上に表示されていた画像が立体画像として浮び上がるような表示演出を行える。また、パララックスバリアパターンの光遮断部に立体画像とは別の画像を表示することで、立体画像に加えて他の画像を表現できる。例えば、立体画像に背景画像を加えることができる。
【００２０】
第７の発明は、第６の発明において、第２領域では、第５画像表示デバイスにおける画像を加えるとともに第４画像表示デバイスからの光を遮断することを特徴とする。第７の発明は、第４画像表示デバイスと第５表示デバイスとの間に液晶シャッター等の光シャッターを加え、第２領域において第４画像表示デバイスからの光が遮断されるようにしたものである。第７の発明によれば、パララックスバリアパターンをより完全に機能させることができ、より効果的な立体画像を表現できると共に、第２領域を利用して背景画像や他の画像の表示を同時に行うことが出来る。
【００２１】
第８の発明は、第６または第７の発明において、第４画像表示デバイスまたは第５画像表示デバイスを移動できるデバイス移動機構、または、要素画像の幅並びに前記第１および第２領域の幅を変化させる手段によって第４画像表示デバイスによる立体画像の結像距離を制御することを特徴とする。
【００２２】
要素画像とは、第４画像表示デバイスに表示される立体画像の元となる画像を構成する要素である。要素画像は、縦に細長く分割された右目用の要素画像と同じく縦に細長く分割された左目用の要素画像を含んでいる。右目用の要素画像と左目用の要素画像は、第４画像表示デバイス上において、交互に位置するように表示される。パララックスバリアを介して要素画像の集まりを見ることで、観察者の右目には右目用の画像が選択的に見え、左目には左目用の画像が選択的に見える。これにより、観察者から見て、要素画像の集まりは所定の位置に結像した立体画像として認識される。
【００２３】
結像距離とは、第３画像表示デバイスと立体画像が結像する位置との距離として定義される。なお、結像とは立体画像が像を結ぶことをいう。
【００２４】
第８の発明によれば、第４画像表示デバイスまたは第５画像表示デバイスを移動することで、立体画像の元となる画像とパララックスバリアとの間の距離が変化し、立体画像の結像距離を可変できる。これにより、観察者が第４画像表示デバイスに近づく、あるいは遠ざかっても、観察者が同じ様に立体画像を認識し続けるようにできる。
【００２５】
また、第８の発明によれば、要素画像の幅並びに第１および第２領域の幅を変化させることで、立体画像の結像距離を可変できる。結像距離は、要素画像の幅並びに第１および第２領域の幅の寸法関係を変化させることで、可変できる。第８の発明はこの原理を利用している。要素画像の幅並びに第１および第２領域の幅は、第４画像表示デバイスおよび第５画像表示デバイスの表示制御によって電子的に行える。これにより、結像距離の制御を容易に行える。
【００２６】
第９の発明は、第８の発明において、デバイス移動機構は、観察者の視点域までの距離を測定するため備えられた測距装置により計測された距離に基づき移動距離を特定する機能を有することを特徴とする。第９の発明によれば、観察者が第４画像表示デバイスに近づく、あるいは遠ざかっても、それに応じて結像距離を制御し、観察者が同じ様に立体画像を認識し続けるようにできる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。なお、全体を通して同じ要素には同じ番号を付するものとする。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、本発明を利用した立体表示技術の一例を説明する模式図である。図１には、液晶表示デバイス１０１、マイクロレンズアレイ１０２、透明ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ　ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示デバイス１０３を備え立体表示装置が示されている。液晶表示デバイス１０１は、擬似立体画像の元なる元画像１０７を表示する。元画像１０７は、３次元的な対象物を２次元上に表示した画像である。この画像は、３次元物体をディスプレイに表示した通常の画像である。透明ＥＬ表示デバイス１０３は、表示を行っていない状態では、画面全体が実質的に透明であり、表示状態では、表示が行われている部分以外の領域が透明になる表示形態を有する。
【００２９】
図２は、マイクロレンズアレイ１０２の概略を示す模式図である。図２（ａ）は平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のａ−ａ^，で切断した断面を示す断面図である。マイクロレンズアレイ１０２は、両面に凸型のマイクロレンズ１１および１３を形成した透明基板１１と、透明基板１１と同様な構造を有する透明基板１２とから構成される。マイクロレンズ１１および１３は、同一の曲率半径を有し、マトリックス状に隣接配置されている。また、一つの光軸上に４つのマイクロレンズが位置するように透明基板１１と１２は位置合わせがされている。マイクロレンズアレイ１０２を介して、平面ディスプレイ上に表示された２次元画像（立体物を映し出した画像）を観察すると、当該画像が背景から浮び上がっているかのような、擬似的な立体画像が得られる。
【００３０】
図３は、透明ＥＬ表示デバイスの一例を示す模式図である。透明ＥＬ表示デバイス１０３は、一対のガラス基板４０１と４０６との間に、絶縁層４０２、有機または無機材料でなる発光層４０３、絶縁層４０４が挟まれた構造を有している。各ガラス基板の内側面には、透明導電膜でなるストライプ状の電極が設けられている。図３には、ガラス基板４０６の内面側にストライプ状の電極４０５が設けられている状態が示されている。図示しないが、ガラス基板４０１の内面側にも４０５と同様な電極が設けられている。ただし、ガラス基板４０１の電極は、電極４０５と直行する向き（図３の例では縦縞状）に電極パターンが形成されている。
【００３１】
透明ＥＬ表示デバイス１０３における画像表示は、図示しない周辺駆動回路から対向する電極に交流電位を加え、直交する電極の間に交流電界を生じさせ、それによりその部分の発光層４０３を発光させて行う。なお、交流電界が加わらない部分は、発光せず透光性を保つ。図３に例示する透明ＥＬ表示デバイス１０３は、単色の表示を行う。
【００３２】
図４は、本発明を利用した立体表示装置の一例を示すブロック図である。図４には、画像制御装置２０１、マイクロレンズアレイ移動機構２０３、透明ＥＬ表示デバイス移動機構２０４、測距装置２０５、立体画像生成装置２０６、背景画像生成装置２０７、液晶表示デバイス１０１および透明ＥＬ表示デバイス１０３が示されている。
【００３３】
元画像生成装置２０６は、立体画像の元となる元画像を生成する。この元画像は、通常の２次元画像である。元画像は、液晶表示デバイス１０１に表示される。背景画像生成装置２０７は、立体画像の背景となる背景画像を生成する。背景画像は、透明ＥＬ表示デバイス１０３に表示される。
【００３４】
画像制御装置２０１は、立体画像として認識される立体画像と、透明ＥＬ表示デバイス１０３に表示される背景画像との前後位置関係（観察者から見た遠近関係）を調整する機能を有する。この調整は、マイクロレンズアレイ移動機構２０３と透明ＥＬ表示デバイス移動機構２０４とを制御し、１０５および１０６に示すように、マイクロレンズアレイ１０２と透明ＥＬ表示デバイス１０３とを相対的に光軸方向に動かすことで行われる。
【００３５】
この遠近感の表現に関し、図１に示される画像を例に挙げて、より詳細に説明する。液晶表示デバイス１０１に立体物を２次元画面上に表示した元画像１０７が表示される。マイクロレンズアレイ１０２を介してこの元画像１０７を矢印１００の方向から見ることで、１０９に例示するように、マイクロレンズアレイ１０２の前方に擬似立体画像１０９が結像したかのように観察者に認識される。ここで、透明ＥＬ表示デバイス１０３に背景画像１０８を表示する。ここでは、紳士１０９が黒板１０８を前に講演を行っている状況を擬似立体表示する例が紹介されている。
【００３６】
この状態において、透明ＥＬ表示デバイス１０３を前後に移動させると、それに応じて擬似立体画像１０９と背景画像１０８との遠近関係が変化したように観察者には認識される。つまり、観察者には、黒板１０８とその前に立つ紳士１０９との遠近感が変化したように見える。こうして、擬似立体画像１０９と背景画像１０８との遠近感を制御できる。この原理を利用すると、観察者から見て、擬似立体画像が観察者側に近づいてくる様子、あるいは擬似立体画像が観察者から遠ざかって行く様子を表現できる。なお、ここでは、特定の擬似立体画像とその背景画像とを例に挙げて説明したが、１０８で例示される画像の擬似立体画像１０９に対する遠近位置は、擬似立体画像１０９の背景に限定されるものではない。
【００３７】
画像制御装置２０１のもう一つの役割は、画像を見る観察者と液晶表示デバイス１０１との距離（あるいは適当な基準となる位置との距離）に応じて、マイクロレンズアレイ１０２を前後に移動させる制御である。測距装置２０５は、液晶表示デバイス１０１と観察者との距離を計測する。この計測値に基づいて画像制御装置２０１は、移動機構制御装置２０２とマイクロレンズアレイ移動機構２０３を動作させて、両者を適宜適当な位置関係にする。これにより、観察者が前後に移動する、あるいは頭を前後に動かす、といった動きがあっても、それに応じて立体画像の結像位置を適宜調整でき、観察者に不自然さを感じさせずに立体画像を見せることができる。
【００３８】
この例では、測距装置２０５は、超音波によって被測定対象物との距離を測定する機能を有する。測距の方法としては、レーザ光線を用いた方法、赤外線やマイクロ波を用いる方法、三角測量等の光学的な方法等が利用できる。
【００３９】
上記例示では、透明ＥＬ表示デバイス１０３は単色表示である。つまり、透明ＥＬ表示デバイス１０３に表示される画像の色は、１つの色である。透明ＥＬ表示デバイス１０３をカラー表示とするには、画素をＲＧＢの３つの画素に分け、このＲＧＢ各画素において、対応する色を発色する発光材料を配置すればよい。また、上記の例において、透明ＥＬ表示デバイス１０３としてパッシブマトリクス型の表示駆動方式の例を示したが、各画素にＴＦＴのようなスイッチング素子を配置したアクティブマトリクス型を採用してもよい。
【００４０】
透明ＥＬ表示デバイスは、さらに液晶表示デバイス１０１とマイクロレンズアレイ１０２との間に単数または複数配置してもよい。こうすることで、複数の立体画像を表示できる。
【００４１】
図５は、透明ＥＬ表示デバイス１０３を液晶表示デバイス１０１とマイクロレンズアレイ１０２との間に配置した例を示す模式図である。図５の例では、透明ＥＬ表示デバイス１０３にも擬似立体画像の元となる元画像１１１を表示する。そして、元画像１１１をマイクロレンズアレイ１０２を介して見ることで、第２の擬似立体画像１１２が結像する。この構成では、透明ＥＬ表示デバイス１０３とマイクロレンズアレイ１０２との相対位置関係を変化させることで、擬似立体画像１１２の結像位置を変化させることができる。これにより、擬似立体画像１０９と擬似立体画像１１２との遠近感を制御できる。
【００４２】
次に、透明ＥＬ表示デバイスを液晶表示デバイス１０１とマイクロレンズアレイ１０２との間に複数配置した例を説明する。図６は、透明ＥＬ表示デバイスを液晶表示デバイス１０１とマイクロレンズアレイ１０２との間に複数配置した例を示す模式図である。図６には、透明ＥＬ表示デバイス１０３に加えてさらに透明ＥＬ表示デバイス１１５を配置した例が示されている。この例では、透明ＥＬ表示デバイス１１３にも擬似立体画像の元の画像となる元画像１１４が表示される。観察者には、擬似立体画像１０９および１１２に加えて、擬似立体画像１１５が認識される。図６の例では、透明ＥＬ表示デバイス１１３、１０３およびマイクロレンズアレイ１０２の光軸方向における相対位置関係を変化させることで、擬似立体画像１０９、１１２および１１５の間における遠近感を変化させることができる。つまり、１０９、１１２および１１５で示される各擬似立体画像の光軸方向における結像位置を個別に制御できる。
【００４３】
また、図６に例示する構成を利用すると、透明ＥＬ表示デバイス１１３と１０３を物理的に移動させなくても一つの擬似立体画像の遠近方向への移動距離を大きくすることができる。例えば、所定の立体画像が観察者から遠ざかって行く状態を表示する例を説明する。この場合、まず透明ＥＬ表示デバイス１０３に所定の元画像を表示し、そこである程度の遠近表示を行う。ここでは、観察者から遠ざかって行くような遠近表示を行う。透明ＥＬ表示デバイス１０３におけるある程度の遠近範囲の表示を行ったら、その遠近表現を透明ＥＬ表示デバイス１１３に引き継ぐ。つまり、元画像の表示を透明ＥＬ表示デバイス１０３から１１３に切り替える。このように、各透明ＥＬ表示デバイスが表現できる遠近範囲を連続的につなげ、各遠近範囲内の擬似立体画像の表示を各々の透明ＥＬ表示デバイスに行わせることにより、広い範囲で擬似立体画像が連続的に移動するように表現することが可能となる。
【００４４】
以上の説明において、透明ＥＬ表示デバイス１０３や１１３に表示される画像は、背景画像である必要はなく、擬似立体画像１０９との遠近感を表現したい画像であればよい。
【００４５】
実施の形態１で説明した例によれば、より効果的な立体表示技術が提供される。特に、通常の２次元表示を擬似立体表示する技術において、背景や他の画像との遠近感を効果的に表現することが可能となる技術が提供される。通常の２次元表示に代え、奥行きを強調させて描写した表示ももちろん用いることは可能である。この技術は、各種のディスプレイ、例えばゲーム用や広告用のディスプレイにおいて、立体的表現を行う技術として利用できる。
【００４６】
（実施の形態２）
実施の形態２では、パララックスバリア方式によって立体画像を表示する例を説明する。図７および図８は、本発明を利用した立体表示技術の他の一例を説明する模式図である。図７は２次元画像のみを表示した状態を例示し、第８はパララックスバリア方式によって立体画像を表示した状態を例示する。図７および図８には、液晶表示デバイス１０１、透明ＥＬ表示デバイス１０３が示されている。液晶表示デバイス１０１には、右目用の要素画像と左目用の要素画像でなる立体画像の元となる元画像１１０が表示される。透明ＥＬ表示デバイス１０３は、パララックスバリアおよび画像表示装置として機能する。
【００４７】
図９は、立体画像を表示する原理を説明する模式図である。図９には、観察者６０１、パラックススバリアとして機能する透明ＥＬ表示デバイス１０３、液晶表示デバイス１０１、が示されている。
【００４８】
液晶表示デバイス１０１には、右目用の要素画像（Ｒ１、Ｒ２・・・）と左目用の要素画像（Ｌ１、Ｌ２・・・）を交互に表示した元画像１１０が表示される。各要素画像は、幅が狭く縦が長い細切れ状になっている。
【００４９】
透明ＥＬ表示デバイス１０３には、縦方向に延長した線状の光透過部６０２と同じく線状の光遮断部６０３が交互に形成される。光透過部６０２と光遮断部６０３とは、要素画像（Ｒ１、Ｒ２・・・、Ｌ１、Ｌ２・・・）に対応している。光透過部６０２は、多数の線状の領域を非発光（非表示）とすることで形成される。これは、透明ＥＬ表示デバイス１０３において、非発光領域は透過領域となる光学的な性質を利用したものである。光遮断部６０３は、多数の線状の領域を発光（表示）させることで形成される。これは、透明ＥＬ表示デバイス１０３において、発光領域の発光強度が背後に存在する画像をマスクする程度の強さであれば、その発光領域を光遮断部として機能させ得ることを利用したものである。また、光遮断部６０３には、任意の画像を表示できる。
【００５０】
図１０は、図７に例示する立体画像表示を実現する装置のブロック図の一例である。図１０には、画像制御装置２０１、透明ＥＬ表示デバイス移動機構２０４、測距装置２０５、立体画像生成装置２０８、背景画像生成装置２０７、液晶表示デバイス１０１、透明ＥＬ表示デバイス１０３、パララックスバリアパターン生成装置７０１が示されている。
【００５１】
立体画像生成装置２０８は、液晶表示デバイス１０１に表示させる立体画像の元画像を生成する。この元画像は、画像制御装置２０１を介して液晶表示デバイス１０１へ供給される。また、立体画像生成装置２０８は測距装置２０５で計測したデータに基づいて、元画像を構成する要素画像の幅を適宜調整する機能を有する。背景画像生成装置２０７は、透明ＥＬ表示デバイス１０３に形成される光遮断部に表示される背景画像を生成する。測距装置２０５は、観察者との距離を計測し、そのデータをパララックスバリアパターン生成装置７０１、画像制御装置２０１および立体画像生成装置２０６へ提供する。パララックスバリアパターン生成装置７０１は、透明ＥＬ表示デバイス１０３に形成される光透過部と遮断部のパターンを生成する機能を有する。また、パララックスバリアパターン生成装置７０１は、測距装置２０５で測定したデータに基づいて、光透過部および遮断部の幅を制御する機能を有する。透明ＥＬ表示デバイス移動機構２０４は、透明ＥＬ表示デバイス１０３の位置の移動制御を行う機構であって、測距装置２０５からのデータに基づいて画像制御装置２０１によって制御される。
【００５２】
以下、実施の形態２における立体画像表示について説明する。液晶表示デバイス１０１には、立体画像生成装置２０８で生成された元画像１１０が表示される。元画像は、右目用の要素画像と左目用の要素画像で構成される。観察者６０１は、透明ＥＬ表示デバイス１０３を介してこの元画像１１０を見る。前述したように、透明ＥＬ表示デバイス１０３には、パララックスバリアパターン生成装置７０１で生成されたパララックスバリアパターンが形成される。このパララックスバリアパターンは、光透過部６０２と光遮断部６０３で構成される。光透過部６０２と光遮断部６０３とは、観察者６０１の右目６０４に右目用の要素画像（Ｒ１、Ｒ２・・・）が見えて左目用の要素画像（Ｌ１、Ｌ２、・・・）が見えないよにし、逆に観察者６０１の左目６０５に左目用の要素画像（Ｌ１、Ｌ２・・・）が見えて右目用の要素画像（Ｒ１、Ｒ２、・・・）が見えないようにその幅と間隔が調整されている。これにより、観察者６０１は、右目６０４で元画像の右目用の要素画像のみを見、左目６０５で元画像の左目用の要素画像のみを見ることができ、立体画像１０９を認識できる。
【００５３】
また、光遮断部６０３には、背景画像生成装置２０７で生成され、立体画像１０９と重ね合わされる画像１０８を表示できる。これにより、例えば立体画像１０９に加えてその背後の画像１０８を観察者に認識させることができる。
【００５４】
また、適当な基準とする点と観察者６０１との距離を測距装置２０５で計測し、そのデータに基づいて、透明ＥＬ表示デバイス１０３の位置を前後に移動させることで、観察者が前後に動いても立体画像の表示を適切に行うようにできる。
【００５５】
また、本実施の形態２においては、要素画像（Ｒ１、Ｒ２・・・、Ｌ１、Ｌ２・・・）の幅並びに、透明ＥＬ表示デバイス１０３の表示によって形成される光透過部６０２および光遮断部６０３の幅を可変することで、立体画像１０９の結像位置を調整できる。以下、この機能について図９の例で説明する。観察者６０１が光軸方向の前後に移動すると、観察者６０１は立体画像の認識が困難になる。これは、透明ＥＬ表示デバイス１０３に光学的に形成されるパララックスバリアパターンが適切に機能しなくなるためである。この問題を解決するために、適当な基準となる位置と観察者６０１との距離を測距装置２０５で計測し、そのデータに基づいて、立体画像生成装置２０８で対応した幅を有する要素画像を生成し、同時にパララックスバリアパターン生成装置７０１で、観察者の位置に適合したパララックスバリアパターンを生成する。そして、それらを液晶表示デバイス１０１と透明ＥＬ表示デバイス１０３に表示する。結像距離は、要素画像の幅、パララックスバリアパターンにおける光透過部および光遮断部の幅の寸法関係に応じて変化するので、上述した手順により、観察者の位置（頭の位置）に対応して適切に結像距離を制御できる。こうすることで、観察者が画像表示装置に対して前後に移動しても立体画像を観察者６０１に認識させることができる。
【００５６】
以下、本実施の形態２における画像表示の一例を説明する。この例では、透明ＥＬ表示デバイス１０３の液晶表示デバイス１０３側に図示しない液晶シャッターを配置する。まず、液晶シャッターを閉（非透過）とした状態で、透明ＥＬ表示デバイス１０３に適当な第１の画像８０１を表示する。この第１の画像は立体画像ではない。この状態が図７に例示される。図７には、第１の画像８０１が表示されている。この状態において、観察者は、通常の２次元画像８０１を見ることができる。次に、液晶表示デバイス１０１に第１の画像８０１と同じものまたはその一部を表示対象とし、立体画像の元となる元画像１１０（第２の画像）を表示しておく。そして何らかのタイミングで液晶シャッターを開（透過）とし、同時に透明ＥＬ表示デバイス１０３にパララックスバリアパターンを表示する。そうすると、図８に例示するように平面画像であった画像８０１が立体画像１０９として透明ＥＬ表示デバイス１０３の前面に浮び上がる効果が得られる。ここで、パララックスバリアパターンの光遮断部は、パララックスバリアパターンを形成するための表示であってよいが、適当な背景画像等を表示してもよい。例えば、画像８０１の一部を構成していた背景画像１０８を表示すると、立体画像１０９の背後に背景画像１０８が表示されている状態が表現される。すなわち、背景画像１０８を残して立体画像１０９のみが観察者の眼前に浮かび上がってくることになる。動画像を用いれば、たとえばピッチャーを透明ＥＬ表示デバイス１０３に残して、球だけが観察者の眼前に飛んでくるような演出が可能になる。
【００５７】
図示しない光シャッターは、単に透過あるいは非透過を選択できるだけでもよいが、パララックスバリアパターンの光シャッターとして機能させてもよい。この場合、透明ＥＬ表示デバイス１０３に形成されるパララックスバリアパターンの光遮断部は、光シャッターの機能により光が透過せず、そこで液晶表示デバイス１０１からの光は遮断される。この構成は、光シャッターによってパララックスバリアの機能が確保されるので、パララックスバリアの効果によって立体表示を行わせると共に、光遮断部において独立に画像を表示させる場合に有効となる。
【００５８】
上記の例において、観察者が頭を前後に動かす、あるいは前後に体を移動しても、それに対応させて、透明ＥＬ表示デバイス１０３の位置を微調整する、あるいは第２の画像の元となる元画像を構成する要素画像の幅、およびパララックスバリアパターンの幅を微調整することで、立体画像を崩さず表現できる。
【００５９】
以上説明した第２の実施の形態によれば、光透過型の画像表示デバイスを利用して、光学的にパララックスバリアを形成することで、２次元表示されていた画像が３次元的に浮び上がるような効果的な立体画像の表現を行える。
【００６０】
以上本発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本願で開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果は、以下の通りである。すなわち、本発明により、効果的に立体画像を表示できる技術が提供される。また、立体表示する画像と背景、あるいは立体表示する画像と他の画像との遠近感を効果的に表現できる技術が提供される。また、２次元表示されている画像が３次元的に浮び上がるような表示演出を行える技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を利用した立体表示技術の一例を説明する模式図である。
【図２】マイクロレンズアレイの一例を示す模式図である。
【図３】透明ＥＬ表示デバイスの一例を示す模式図である。
【図４】本発明を利用した立体表示装置の一例を示すブロック図である。
【図５】単数の透明ＥＬ表示デバイスを液晶表示デバイスとマイクロレンズアレイとの間に配置した例を示す模式図である。
【図６】複数の透明ＥＬ表示デバイスを液晶表示デバイスとマイクロレンズアレイとの間に配置した例を示す模式図である。
【図７】透明ＥＬ表示デバイスに２次元画像を表示した例を示す模式図である。
【図８】本発明を利用した立体表示技術の他の一例を説明する模式図である。
【図９】図８に例示する構成において、立体画像を表示する原理を説明する模式図である。
【図１０】図８に例示する立体画像表示を実現する装置のブロック図の一例である。
【符号の説明】
１１…透明基板、１２…透明基板、１３…マイクロレンズ、１４…マイクロレンズ、１００…矢印、１０１…液晶表示デバイス、１０２…マイクロレンズアレイ、１０３…透明ＥＬ表示デバイス、１０７…元画像、１０８…背景画像、１０９…立体画像、１１０…元画像、１１１…元画像、１１２…立体画像、１１３…透明ＥＬ表示デバイス、１１４…元画像、１１５…立体画像、２０１…画像制御装置、２０３…マイクロレンズアレイ移動機構、２０４…透明ＥＬ表示デバイス移動機構、２０５…測距装置、２０６…元画像生成装置、２０７…背景画像生成装置、２０８…立体画像生成装置、４０１…ガラス基板、４０２…絶縁層、４０３…発光層、４０４…絶縁層、４０５…電極、４０６…ガラス基板、６０１…観察者、６０２…光透過部、６０３…光遮断部、６０４…右目、６０５…左目、７０１…パララックスバリアパターン生成装置。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for displaying a stereoscopic image, and more particularly to a technique for effectively expressing perspective.
[0002]
[Prior art]
There is a technique capable of observing an ordinary two-dimensionally expressed image via a microlens array and pseudo-recognizing a stereoscopic image. According to this technique, when an image to be observed is a three-dimensional object, the image floats in space and looks as if a three-dimensional image is displayed. If an image drawn with emphasis on depth is used instead of an ordinary two-dimensionally expressed image, the effect of embossing in this space can be further enhanced. These use a kind of illusion or illusion. There is also a technique for recognizing a stereoscopic image by observing a two-dimensional image displaying images for the right eye and the left eye via a parallax barrier. According to this technique, the images captured by the left and right eyes are synthesized in the brain, and it becomes possible to completely stereoscopically view the image as if it were in a real space.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
[0004]
In a technology that uses a microlens array to make a two-dimensional image look like a stereoscopic image, if there is a background image or other image in addition to the image to be pseudo-stereoscopically displayed, the target image becomes a surrounding image. There is a problem that it is buried and cannot express the three-dimensional effect effectively. Therefore, in the pseudo three-dimensional expression by this method, the background is made solid so that a three-dimensional effect can be expressed. However, if the background is solid black, it is not possible to express the perspective of the background image or other images. In this respect, it has not been satisfactory as a method of expressing a three-dimensional effect.
[0005]
On the other hand, the three-dimensional display using the parallax barrier can display the perspective, but cannot display the two-dimensional display image in three dimensions to enhance the effect. In this regard, a more effective stereoscopic image display technique has been demanded.
[0006]
An object of the present invention is to provide a technique capable of displaying a stereoscopic image more effectively. Another object of the present invention is to provide a technique capable of effectively expressing the perspective of an image and a background to be stereoscopically displayed or an image to be stereoscopically displayed and another image. Still another object of the present invention is to provide a technique capable of performing a display effect in which an image displayed two-dimensionally appears three-dimensionally.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the present invention and others will be described. A first invention provides a first image display device, a spatial light modulation device for displaying a three-dimensional image disposed in front of the first image display device, and a light transmission disposed in front of the spatial light modulation device. And a second image display device of a mold type.
[0008]
The first image display device is a display device that can display a normal image. The normal image referred to here includes an image in which an object having a three-dimensional effect is displayed on a two-dimensional display. Examples of the first image display device include a liquid crystal display device, a cathode ray tube, a plasma display, and an EL (electro luminescence) display device.
[0009]
The spatial light modulation device for displaying a three-dimensional image is a device having an optical modulation function of making a two-dimensional image displayed on the first image display device look like a pseudo three-dimensional image. When an image expressing a three-dimensional object or the like in two dimensions is observed through a spatial light modulation device for displaying a three-dimensional image, it appears as if the object is displayed floating in space. As a spatial light modulation device for displaying a three-dimensional image, a microlens array can be used. Further, an optical system having the same optical function as the microlens array can be used.
[0010]
The light transmission type second image display device is a display device that can display a predetermined image on a transmission screen. Even when an image is displayed on the light transmission type second image display device, the other side of the device can be seen through. If there is any image on the other side of the device as viewed from the observer, if the light emission intensity of the image displayed on the light transmission type second image display device is relatively higher than the light intensity of the background image, The image on the side is masked and invisible or hard to see. Further, when the light emission intensity of the image displayed on the light transmission type second image display device is relatively weaker than the light intensity of the background image, the image on the far side as seen by the observer can be seen at the same time. Examples of the light-transmitting second image display device include a transmission-type transparent EL display device using an EL material that transmits light when no light is emitted.
[0011]
According to the first aspect, a pseudo three-dimensional image (hereinafter, referred to as a pseudo three-dimensional image) generated by the first image display device and the spatial modulation device is generated by the light transmission type second image display device. Images can be displayed simultaneously. Here, by moving the second image display device in the optical axis direction, it is possible to control the perspective between the pseudo three-dimensional image and the image displayed on the second image display device. According to this method, a change in perspective is expressed by physical movement of the display device. Note that the optical axis is defined as a line connecting the original image of the pseudo stereoscopic image displayed on the first image device and the imaging position of the pseudo stereoscopic image.
[0012]
A second invention is characterized in that in the first invention, one or more light transmission type third image display devices are provided between the first image display device and the spatial light modulation device. The third image display device displays the original image for the pseudo three-dimensional image. According to the second aspect, the pseudo three-dimensional image displayed by the third image display device can be displayed in addition to the pseudo three-dimensional image displayed by the first image display device. Since the pseudo three-dimensional images generated by the respective display devices are independently generated, a plurality of pseudo three-dimensional images that give a sense of perspective can be independently displayed.
In addition, if a plurality of third image display devices are arranged, the moving distance of one pseudo three-dimensional image in the perspective direction can be increased without physically moving each third image display device. That is, by connecting the perspective ranges that can be expressed by the respective third image display devices continuously, and by causing each of the third image display devices to display the pseudo stereoscopic image within each perspective range, the pseudo stereoscopic image can be formed over a wide range. It can be expressed as moving continuously.
[0013]
A third invention provides a first image display device, a spatial light modulation device for displaying a three-dimensional image disposed in front of the first image display device, the first image display device and the spatial light modulation device. And a light-transmitting third image display device disposed therebetween.
[0014]
In a fourth aspect based on any one of the first to third aspects, one or more devices selected from a first image display device, a spatial light modulation device, a second image display device, and a third image display device are provided. It has a device movement mechanism that can move. The device moving mechanism is a mechanism for moving a predetermined device back and forth in the optical axis direction of the device. As a mechanism for moving the device, a mechanism for moving the device by a rotary motor, a linear motor, or the like can be given.
[0015]
According to the fourth aspect, by moving the predetermined device, it is possible to perform a display that changes the perspective between one or more pseudo three-dimensional images and the background image.
[0016]
In a fifth aspect based on the fourth aspect, the device moving mechanism has a function of specifying a moving distance based on a distance measured by a distance measuring device provided for measuring a distance to an observer's viewpoint area. It is characterized by the following. According to the fifth aspect, by measuring the distance between the appropriate reference point and the observer, even if the observer moves in the optical axis direction, the device can be moved in accordance with the displacement. In addition, control can be performed so that the pseudo three-dimensional image recognized by the observer does not change. In other words, by changing the imaging position of the pseudo three-dimensional image in accordance with the change in the position of the observer, the collapse of the pseudo three-dimensional image due to the change in the position of the observer can be prevented.
[0017]
A sixth invention has a fourth image display device, and a light-transmissive fifth image display device disposed in front of the fourth image display device, and a display area of the fifth image display device is A first region corresponding to a light transmitting portion of the parallax barrier pattern corresponding to an element image displayed on the fourth image display device, and a second region corresponding to a light blocking portion of the parallax barrier pattern. An image display apparatus for transmitting light from the fourth image display device in the first region and adding an image on the fifth image display device in the second region.
[0018]
The fourth image display device is a liquid crystal display device similar to the first image display device described above. The fourth image display device displays an original image that is recognized as a stereoscopic image when viewed through the parallax barrier pattern. This original image is an image in which a right-eye image and a left-eye image are alternately displayed in a strip shape. The fifth image display device is the same light transmission type image display device as the above-described second image display device, but displays a parallax barrier pattern. The parallax barrier is arranged in front of the screen of the fourth image display device displaying the image for the right eye and the image for the left eye, so that the right eye of the observer can see the image for the right eye and the left eye can see the image for the left eye. An optical filter to show. The parallax barrier has a structure in which a large number of vertical slit-shaped light transmitting portions and light blocking portions are regularly and repeatedly formed. The fifth image display device forms a light transmitting portion of the parallax barrier at a non-display portion, and forms a light blocking portion of the parallax barrier at a display portion. The image displayed by the light blocking unit includes a pattern for forming a parallax barrier pattern, or an image in which a parallax barrier pattern is simultaneously displayed while an image of an object is displayed.
[0019]
According to the sixth aspect, a parallax barrier pattern is formed on the fifth image display device in a state where the two-dimensional image is displayed on the fifth image display device, so that the parallax barrier pattern is displayed on the fourth image display device. A display effect can be performed such that the image that has been displayed emerges as a stereoscopic image. In addition, by displaying an image different from the stereoscopic image on the light blocking portion of the parallax barrier pattern, another image can be expressed in addition to the stereoscopic image. For example, a background image can be added to a stereoscopic image.
[0020]
A seventh invention is characterized in that, in the sixth invention, in the second region, an image on the fifth image display device is added and light from the fourth image display device is blocked. According to a seventh aspect of the invention, an optical shutter such as a liquid crystal shutter is added between the fourth image display device and the fifth display device so that light from the fourth image display device is blocked in the second region. is there. According to the seventh aspect, the parallax barrier pattern can be made to function more completely, a more effective stereoscopic image can be expressed, and the background image and other images can be displayed simultaneously using the second area. You can do it.
[0021]
In an eighth aspect based on the sixth or seventh aspect, the device moving mechanism capable of moving the fourth image display device or the fifth image display device, or the width of the element image and the width of the first and second regions are set. The imaging distance of the stereoscopic image by the fourth image display device is controlled by the changing unit.
[0022]
The element image is an element that constitutes an image that is a source of a stereoscopic image displayed on the fourth image display device. The element image includes a left-eye element image that is vertically elongated like the right-eye element image that is vertically elongated. The right-eye element image and the left-eye element image are displayed on the fourth image display device so as to be located alternately. By viewing the group of element images through the parallax barrier, the right eye image of the observer can selectively see the image for the right eye, and the left eye can selectively see the image for the left eye. As a result, a group of element images is recognized as a stereoscopic image formed at a predetermined position from the viewpoint of the observer.
[0023]
The imaging distance is defined as the distance between the third image display device and the position where the stereoscopic image is formed. Note that imaging means that a stereoscopic image forms an image.
[0024]
According to the eighth aspect, by moving the fourth image display device or the fifth image display device, the distance between the original image of the stereoscopic image and the parallax barrier changes, and the stereoscopic image is formed. The distance can be changed. Thereby, even if the observer approaches or moves away from the fourth image display device, the observer can continue to recognize the stereoscopic image in the same manner.
[0025]
According to the eighth aspect, by changing the width of the element image and the widths of the first and second regions, the imaging distance of the stereoscopic image can be changed. The imaging distance can be changed by changing the dimensional relationship between the width of the element image and the width of the first and second regions. The eighth invention utilizes this principle. The width of the element image and the widths of the first and second regions can be electronically controlled by display control of the fourth image display device and the fifth image display device. This makes it possible to easily control the imaging distance.
[0026]
In a ninth aspect based on the eighth aspect, the device moving mechanism has a function of specifying a moving distance based on a distance measured by a distance measuring device provided for measuring a distance to an observer's viewpoint area. It is characterized by the following. According to the ninth aspect, even when the observer approaches or moves away from the fourth image display device, the imaging distance can be controlled accordingly, so that the observer can continue to recognize the stereoscopic image in the same manner.
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention can be implemented in many different modes and should not be construed as being limited to the description of the embodiments. The same elements are given the same numbers throughout.
[0028]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a stereoscopic display technique using the present invention. FIG. 1 shows a three-dimensional display device including a liquid crystal display device 101, a microlens array 102, and a transparent EL (electro luminescence) display device 103. The liquid crystal display device 101 displays an original image 107 that is a source of the pseudo three-dimensional image. The original image 107 is an image in which a three-dimensional object is displayed two-dimensionally. This image is a normal image in which a three-dimensional object is displayed on a display. The transparent EL display device 103 has a display mode in which the entire screen is substantially transparent when no display is being performed, and in the display state, an area other than the displayed portion is transparent.
[0029]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an outline of the microlens array 102. FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is an aa diagram of FIG. ^, It is sectional drawing which shows the cross section cut | disconnected in. The microlens array 102 includes a transparent substrate 11 having convex microlenses 11 and 13 formed on both sides, and a transparent substrate 12 having a structure similar to that of the transparent substrate 11. The micro lenses 11 and 13 have the same radius of curvature and are arranged adjacently in a matrix. The transparent substrates 11 and 12 are aligned so that four microlenses are located on one optical axis. When a two-dimensional image (an image showing a three-dimensional object) displayed on the flat display is observed through the microlens array 102, a pseudo three-dimensional image is obtained as if the image were raised from the background. Can be
[0030]
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a transparent EL display device. The transparent EL display device 103 has a structure in which an insulating layer 402, a light emitting layer 403 made of an organic or inorganic material, and an insulating layer 404 are sandwiched between a pair of glass substrates 401 and 406. A stripe-shaped electrode made of a transparent conductive film is provided on the inner surface of each glass substrate. FIG. 3 shows a state in which a stripe-shaped electrode 405 is provided on the inner surface side of the glass substrate 406. Although not shown, an electrode similar to 405 is also provided on the inner surface side of the glass substrate 401. However, the electrode pattern of the electrode of the glass substrate 401 is formed in a direction perpendicular to the electrode 405 (vertical stripe shape in the example of FIG. 3).
[0031]
Image display in the transparent EL display device 103 is performed by applying an AC potential to a facing electrode from a peripheral driving circuit (not shown) to generate an AC electric field between the orthogonal electrodes, thereby causing the light emitting layer 403 in that portion to emit light. . Note that a portion to which no AC electric field is applied does not emit light and maintains a light-transmitting property. The transparent EL display device 103 illustrated in FIG. 3 displays a single color.
[0032]
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a stereoscopic display device using the present invention. FIG. 4 shows an image control device 201, a microlens array moving mechanism 203, a transparent EL display device moving mechanism 204, a distance measuring device 205, a stereoscopic image generating device 206, a background image generating device 207, a liquid crystal display device 101, and a transparent EL display. Device 103 is shown.
[0033]
The original image generation device 206 generates an original image that is a source of a stereoscopic image. This original image is a normal two-dimensional image. The original image is displayed on the liquid crystal display device 101. The background image generation device 207 generates a background image serving as a background of the stereoscopic image. The background image is displayed on the transparent EL display device 103.
[0034]
The image control device 201 has a function of adjusting a front-back positional relationship (a perspective relationship viewed from an observer) between a stereoscopic image recognized as a stereoscopic image and a background image displayed on the transparent EL display device 103. This adjustment controls the microlens array moving mechanism 203 and the transparent EL display device moving mechanism 204, and relatively moves the microlens array 102 and the transparent EL display device 103 in the optical axis direction as shown by 105 and 106. It is done by moving.
[0035]
This expression of perspective will be described in more detail by taking the image shown in FIG. 1 as an example. An original image 107 in which a three-dimensional object is displayed on a two-dimensional screen is displayed on the liquid crystal display device 101. By viewing the original image 107 from the direction of the arrow 100 through the microlens array 102, as shown in 109, the observer can see the pseudo-stereoscopic image 109 in front of the microlens array 102. Be recognized. Here, the background image 108 is displayed on the transparent EL display device 103. Here, an example is shown in which the situation in which the gentleman 109 is giving a lecture in front of the blackboard 108 is displayed in a pseudo three-dimensional manner.
[0036]
In this state, when the transparent EL display device 103 is moved back and forth, the observer recognizes that the perspective relationship between the pseudo three-dimensional image 109 and the background image 108 has changed accordingly. That is, to the observer, the perspective between the blackboard 108 and the gentleman 109 standing in front of the blackboard 108 appears to have changed. Thus, the perspective between the pseudo three-dimensional image 109 and the background image 108 can be controlled. By using this principle, it is possible to express a state in which the pseudo three-dimensional image approaches the observer side or a state in which the pseudo three-dimensional image moves away from the observer as viewed from the observer. Although a specific pseudo three-dimensional image and its background image have been described as examples here, the perspective position of the image exemplified by 108 with respect to the pseudo three-dimensional image 109 is limited to the background of the pseudo three-dimensional image 109. Not something.
[0037]
Another role of the image control device 201 is to control the microlens array 102 to move back and forth according to the distance between the observer who views the image and the liquid crystal display device 101 (or the distance from an appropriate reference position). It is. The distance measuring device 205 measures the distance between the liquid crystal display device 101 and an observer. Based on the measured values, the image control device 201 operates the moving mechanism control device 202 and the microlens array moving mechanism 203 so that they have an appropriate positional relationship. Thus, even if the observer moves back and forth or moves his or her head back and forth, the imaging position of the stereoscopic image can be appropriately adjusted according to the movement, and the observer does not feel unnatural. A stereoscopic image can be shown.
[0038]
In this example, the distance measuring device 205 has a function of measuring the distance to the object to be measured by ultrasonic waves. As a distance measuring method, a method using a laser beam, a method using infrared rays or microwaves, an optical method such as triangulation, or the like can be used.
[0039]
In the above example, the transparent EL display device 103 is a monochrome display. That is, the color of the image displayed on the transparent EL display device 103 is one color. In order for the transparent EL display device 103 to perform color display, a pixel is divided into three pixels of RGB, and a light emitting material that emits a corresponding color is arranged in each of the RGB pixels. Further, in the above example, an example of a passive matrix display driving method is shown as the transparent EL display device 103, but an active matrix type in which a switching element such as a TFT is arranged in each pixel may be employed.
[0040]
One or more transparent EL display devices may be further arranged between the liquid crystal display device 101 and the microlens array 102. In this way, a plurality of stereoscopic images can be displayed.
[0041]
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example in which the transparent EL display device 103 is disposed between the liquid crystal display device 101 and the micro lens array 102. In the example of FIG. 5, the original image 111 that is the source of the pseudo three-dimensional image is also displayed on the transparent EL display device 103. Then, the second pseudo three-dimensional image 112 is formed by viewing the original image 111 through the microlens array 102. In this configuration, by changing the relative positional relationship between the transparent EL display device 103 and the microlens array 102, the image forming position of the pseudo three-dimensional image 112 can be changed. Thereby, the perspective of the pseudo three-dimensional image 109 and the pseudo three-dimensional image 112 can be controlled.
[0042]
Next, an example in which a plurality of transparent EL display devices are arranged between the liquid crystal display device 101 and the microlens array 102 will be described. FIG. 6 is a schematic diagram showing an example in which a plurality of transparent EL display devices are arranged between the liquid crystal display device 101 and the microlens array 102. FIG. 6 shows an example in which a transparent EL display device 115 is arranged in addition to the transparent EL display device 103. In this example, the transparent EL display device 113 also displays the original image 114 that is the original image of the pseudo three-dimensional image. The observer recognizes the pseudo stereoscopic image 115 in addition to the pseudo stereoscopic images 109 and 112. In the example of FIG. 6, the perspective between the pseudo three-dimensional images 109, 112, and 115 can be changed by changing the relative positional relationship of the transparent EL display devices 113 and 103 and the microlens array 102 in the optical axis direction. it can. That is, it is possible to individually control the imaging positions of the pseudo stereoscopic images 109, 112, and 115 in the optical axis direction.
[0043]
In addition, if the configuration illustrated in FIG. 6 is used, the moving distance of one pseudo three-dimensional image in the perspective direction can be increased without physically moving the transparent EL display devices 113 and 103. For example, an example will be described in which a state in which a predetermined stereoscopic image moves away from an observer is displayed. In this case, first, a predetermined original image is displayed on the transparent EL display device 103, and a certain degree of perspective display is performed there. Here, a perspective display as if moving away from the observer is performed. After the display in the transparent EL display device 103 is performed to a certain extent in the perspective range, the perspective expression is transferred to the transparent EL display device 113. That is, the display of the original image is switched from the transparent EL display devices 103 to 113. In this way, by connecting the perspective ranges that can be expressed by each transparent EL display device continuously and by causing each transparent EL display device to display a pseudo stereoscopic image within each perspective range, a pseudo stereoscopic image can be formed over a wide range. It is possible to express such that it moves continuously.
[0044]
In the above description, the image displayed on the transparent EL display devices 103 and 113 does not need to be a background image, but may be any image that wants to express perspective with the pseudo three-dimensional image 109.
[0045]
According to the example described in the first embodiment, a more effective stereoscopic display technique is provided. In particular, in a technique for performing a pseudo three-dimensional display of a normal two-dimensional display, a technique is provided that can effectively represent perspective with respect to a background or another image. Instead of the normal two-dimensional display, it is of course possible to use a display in which the depth is emphasized and drawn. This technology can be used as a technology for performing three-dimensional expression on various displays, for example, displays for games and advertisements.
[0046]
(Embodiment 2)
In the second embodiment, an example in which a stereoscopic image is displayed by a parallax barrier method will be described. 7 and 8 are schematic diagrams illustrating another example of a stereoscopic display technique using the present invention. FIG. 7 illustrates a state where only a two-dimensional image is displayed, and FIG. 7 illustrates a state where a stereoscopic image is displayed by a parallax barrier method. 7 and 8 show a liquid crystal display device 101 and a transparent EL display device 103. The liquid crystal display device 101 displays an original image 110 that is a source of a stereoscopic image composed of a right-eye element image and a left-eye element image. The transparent EL display device 103 functions as a parallax barrier and an image display device.
[0047]
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating the principle of displaying a stereoscopic image. FIG. 9 shows an observer 601, a transparent EL display device 103 functioning as a parallax barrier, and a liquid crystal display device 101.
[0048]
The liquid crystal display device 101 displays an original image 110 in which element images for the right eye (R1, R2,...) And element images for the left eye (L1, L2,...) Are alternately displayed. Each elemental image is in the form of a strip having a small width and a long length.
[0049]
In the transparent EL display device 103, linear light blocking portions 603 are formed alternately with linear light transmitting portions 602 extending in the vertical direction. The light transmitting unit 602 and the light blocking unit 603 correspond to elemental images (R1, R2,..., L1, L2,...). The light transmitting portion 602 is formed by making many linear regions non-light emitting (non-display). This utilizes the optical property of the transparent EL display device 103 in which the non-light emitting area becomes a transmissive area. The light blocking portion 603 is formed by emitting (displaying) a large number of linear regions. This utilizes the fact that, in the transparent EL display device 103, if the light emission intensity of the light emitting region is strong enough to mask an image behind it, the light emitting region can function as a light blocking portion. . An arbitrary image can be displayed on the light blocking unit 603.
[0050]
FIG. 10 is an example of a block diagram of an apparatus for realizing the stereoscopic image display illustrated in FIG. FIG. 10 shows an image control device 201, a transparent EL display device moving mechanism 204, a distance measuring device 205, a three-dimensional image generation device 208, a background image generation device 207, a liquid crystal display device 101, a transparent EL display device 103, a parallax barrier pattern. A generator 701 is shown.
[0051]
The stereoscopic image generation device 208 generates an original image of a stereoscopic image to be displayed on the liquid crystal display device 101. This original image is supplied to the liquid crystal display device 101 via the image control device 201. Further, the three-dimensional image generation device 208 has a function of appropriately adjusting the width of an element image constituting the original image based on data measured by the distance measurement device 205. The background image generation device 207 generates a background image displayed on a light blocking unit formed on the transparent EL display device 103. The distance measuring device 205 measures the distance to the observer, and provides the data to the parallax barrier pattern generation device 701, the image control device 201, and the stereoscopic image generation device 206. The parallax barrier pattern generation device 701 has a function of generating a pattern of a light transmitting portion and a blocking portion formed on the transparent EL display device 103. Further, the parallax barrier pattern generation device 701 has a function of controlling the widths of the light transmitting portion and the blocking portion based on data measured by the distance measuring device 205. The transparent EL display device moving mechanism 204 is a mechanism for controlling the movement of the position of the transparent EL display device 103, and is controlled by the image control device 201 based on data from the distance measuring device 205.
[0052]
Hereinafter, the stereoscopic image display according to the second embodiment will be described. On the liquid crystal display device 101, the original image 110 generated by the stereoscopic image generation device 208 is displayed. The original image is composed of a right-eye element image and a left-eye element image. The observer 601 looks at the original image 110 via the transparent EL display device 103. As described above, the parallax barrier pattern generated by the parallax barrier pattern generation device 701 is formed on the transparent EL display device 103. This parallax barrier pattern includes a light transmitting portion 602 and a light blocking portion 603. The light transmitting unit 602 and the light blocking unit 603 include a right eye element image (R1, R2,...) For the right eye 604 of the observer 601 and a left eye element image (L1, L2,. Conversely, the left-eye element image (L1, L2,...) Is seen by the left eye 605 of the observer 601 and the right-eye element image (R1, R2,. The width and spacing have been adjusted. Thus, the observer 601 can see only the right-eye element image of the original image with the right eye 604 and see only the left-eye element image of the original image with the left eye 605, and can recognize the stereoscopic image 109.
[0053]
The light blocking unit 603 can display an image 108 generated by the background image generation device 207 and superimposed on the stereoscopic image 109. Thus, for example, in addition to the stereoscopic image 109, the viewer can recognize the image 108 behind the stereoscopic image 109.
[0054]
In addition, the distance between the appropriate reference point and the observer 601 is measured by the distance measuring device 205, and based on the data, the position of the transparent EL display device 103 is moved forward and backward, so that the observer can move forward and backward. Even if it moves, the display of the stereoscopic image can be appropriately performed.
[0055]
In the second embodiment, the widths of the element images (R1, R2,..., L1, L2,...), The light transmitting portion 602, and the light blocking portion formed by the display of the transparent EL display device 103 are provided. By changing the width of 603, the imaging position of the stereoscopic image 109 can be adjusted. Hereinafter, this function will be described with reference to the example of FIG. When the observer 601 moves back and forth in the optical axis direction, it becomes difficult for the observer 601 to recognize the stereoscopic image. This is because the parallax barrier pattern optically formed on the transparent EL display device 103 does not function properly. In order to solve this problem, a distance between an appropriate reference position and the observer 601 is measured by the distance measuring device 205, and based on the data, an element image having a width corresponding to the width by the stereoscopic image generating device 208 is obtained. At the same time, the parallax barrier pattern generation device 701 generates a parallax barrier pattern suitable for the position of the observer. Then, they are displayed on the liquid crystal display device 101 and the transparent EL display device 103. Since the imaging distance changes according to the dimensional relationship between the width of the elemental image and the width of the light transmitting portion and the light blocking portion in the parallax barrier pattern, the above procedure corresponds to the position of the observer (head position). Thus, the imaging distance can be appropriately controlled. This allows the observer 601 to recognize the stereoscopic image even if the observer moves back and forth with respect to the image display device.
[0056]
Hereinafter, an example of image display according to the second embodiment will be described. In this example, a liquid crystal shutter (not shown) is arranged on the liquid crystal display device 103 side of the transparent EL display device 103. First, an appropriate first image 801 is displayed on the transparent EL display device 103 with the liquid crystal shutter closed (non-transmission). This first image is not a stereoscopic image. This state is illustrated in FIG. FIG. 7 shows a first image 801. In this state, the observer can see the normal two-dimensional image 801. Next, the same or a part of the first image 801 as a display target is displayed on the liquid crystal display device 101, and an original image 110 (second image) as a source of the stereoscopic image is displayed. Then, the liquid crystal shutter is opened (transmitted) at some timing, and at the same time, the parallax barrier pattern is displayed on the transparent EL display device 103. Then, as shown in FIG. 8, an effect is obtained in which the image 801 which is a planar image floats on the front surface of the transparent EL display device 103 as the stereoscopic image 109. Here, the light blocking portion of the parallax barrier pattern may be a display for forming the parallax barrier pattern, but may also display an appropriate background image or the like. For example, when the background image 108 forming a part of the image 801 is displayed, a state in which the background image 108 is displayed behind the stereoscopic image 109 is expressed. That is, only the stereoscopic image 109 emerges in front of the observer's eyes while leaving the background image 108. If a moving image is used, for example, it is possible to produce an effect in which a pitcher is left on the transparent EL display device 103 and only a ball flies in front of the observer.
[0057]
The optical shutter (not shown) may simply select transmission or non-transmission, but may function as an optical shutter of a parallax barrier pattern. In this case, the light blocking portion of the parallax barrier pattern formed in the transparent EL display device 103 does not transmit light due to the function of the optical shutter, and blocks light from the liquid crystal display device 101 there. In this configuration, the function of the parallax barrier is ensured by the optical shutter, so that it is effective when a three-dimensional display is performed by the effect of the parallax barrier and an image is independently displayed in the light blocking unit.
[0058]
In the above example, even if the observer moves his or her head back and forth, or moves his or her body back and forth, the position of the transparent EL display device 103 is finely adjusted or the source of the second image corresponding to the movement. By finely adjusting the width of the elemental images constituting the original image and the width of the parallax barrier pattern, a three-dimensional image can be expressed without breaking.
[0059]
According to the above-described second embodiment, a two-dimensionally displayed image floats three-dimensionally by forming a parallax barrier optically using a light transmission type image display device. An effective three-dimensional image can be expressed as if it were raised.
[0060]
Although the present invention has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments, and can be modified without departing from the gist thereof.
[0061]
【The invention's effect】
The effects obtained by typical aspects of the invention disclosed in the present application are as follows. That is, the present invention provides a technique capable of effectively displaying a stereoscopic image. Further, there is provided a technique capable of effectively expressing the perspective between an image to be stereoscopically displayed and a background or an image to be stereoscopically displayed and another image. Further, there is provided a technique capable of performing a display effect in which an image displayed two-dimensionally appears three-dimensionally.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a stereoscopic display technique using the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a microlens array.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a transparent EL display device.
FIG. 4 is a block diagram illustrating an example of a stereoscopic display device using the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example in which a single transparent EL display device is arranged between a liquid crystal display device and a microlens array.
FIG. 6 is a schematic diagram showing an example in which a plurality of transparent EL display devices are arranged between a liquid crystal display device and a microlens array.
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example in which a two-dimensional image is displayed on a transparent EL display device.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating another example of a stereoscopic display technique using the present invention.
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a principle of displaying a stereoscopic image in the configuration illustrated in FIG. 8;
FIG. 10 is an example of a block diagram of an apparatus for realizing the stereoscopic image display illustrated in FIG. 8;
[Explanation of symbols]
11 transparent substrate, 12 transparent substrate, 13 microlens, 14 microlens, 100 arrow, 101 liquid crystal display device, 102 microlens array, 103 transparent EL display device, 107 original image, 108 Background image, 109: stereoscopic image, 110: original image, 111: original image, 112: stereoscopic image, 113: transparent EL display device, 114: original image, 115: stereoscopic image, 201: image control device, 203: microlens Array moving mechanism, 204: Transparent EL display device moving mechanism, 205: Distance measuring device, 206: Original image generating device, 207: Background image generating device, 208: Stereoscopic image generating device, 401: Glass substrate, 402: Insulating layer, 403: light emitting layer, 404: insulating layer, 405: electrode, 406: glass substrate, 601: observer, 602: light transmission , 603 ... light blocking unit, 604 ... right, 605 ... left, 701 ... parallax barrier pattern generator.

Claims

A first image display device;
A spatial light modulation device for displaying a three-dimensional image disposed on a front surface of the first image display device;
A light transmission type second image display device disposed on a front surface of the spatial light modulation device;
An image display device comprising:

The image display device according to claim 1, further comprising one or more light transmission type third image display devices between the first image display device and the spatial light modulation device.

A first image display device;
A spatial light modulation device for displaying a three-dimensional image disposed on a front surface of the first image display device;
A light transmission type third image display device disposed between the first image display device and the spatial light modulation device;
An image display device comprising:

4. A device moving mechanism capable of moving one or more devices selected from the first image display device, the spatial light modulation device, the second image display device, and the third image display device. The image display device according to any one of the above.

5. The image according to claim 4, wherein the device moving mechanism has a function of specifying a moving distance based on a distance measured by a distance measuring device provided for measuring a distance to an observer's viewpoint area. Display device.

A fourth image display device;
A light-transmitting fifth image display device disposed on the front surface of the fourth image display device,
The display area of the fifth image display device includes a first area corresponding to a light transmitting portion of a parallax barrier pattern corresponding to an element image displayed on the fourth image display device, and light blocking of the parallax barrier pattern. And a second area corresponding to the
An image display device for transmitting light from the fourth image display device in the first region and adding an image on the fifth image display device in the second region.

7. The image display device according to claim 6, wherein in the second area, an image on the fifth image display device is added and light from the fourth image display device is blocked.

A device moving mechanism that can move the fourth image display device or the fifth image display device, or a unit that changes the width of the element image and the widths of the first and second regions, thereby enabling the stereoscopic display by the fourth image display device. 8. The image display device according to claim 6, wherein an image forming distance of the image is controlled.

9. The image according to claim 8, wherein the device moving mechanism has a function of specifying a moving distance based on a distance measured by a distance measuring device provided for measuring a distance to an observer's viewpoint area. Display device.