JP2007304609A5

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Publication number: JP2007304609A5
Application number: JP2007152694A
Authority: JP
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2010-07-22

Description

立体的２次元画像表示装置

本発明は立体像を含む２次元画像を表示する画像表示装置に関する。

立体画像の再現としては、目視者が偏光メガネをかけて、互いに異なった偏光状態に基づく左右の視差画像を目視する偏光方式があるが、目視者にとって偏光メガネの装着がわずらわしい欠点がある。

偏光メガネを用いない立体画像表示装置としては、左右２枚の視差画像から交互に配列されたストライプ画像すなわち目視者の両目に対応する視差画像を、レンチキュラーレンズを用いて目視者の両目に供給して立体像を認識させる表示する方式などが知られている。

この方式では立体画像表示時の解像度が半分に低下してしまう欠点があった。

そこで、レンチキュラーレンズを利用して立体画像を目視する際に、互いに直交する方向に偏光軸を有する偏光板を所定方向に交互に所定のピッチで適切に配列した偏光手段を利用することによって、表示面の不要反射光を防ぎ、又はモアレや色ずれ等を低下させる立体画像表示装置が、例えば特開平１０−２２１６４４号公報に開示されている。

しかしながら、いずれの従来の立体画像表示装置においても、撮像する段階から、目視者の両目に対応する視差画像を必要とし、該画像を供給するための多くの手段が必要である。

本発明はこのような問題を解決し、簡単な構成で立体像表示をなし得る画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明による請求項１記載の立体的２次元画像表示装置は、表示すべき像と黒色の背景を含む２次元画像を表示する平面状の画像表示面を有する表示部と、前記画像表示面に平行に離間して配置され、複数のレンズからなりかつ前記表示すべき像よりも広い有効面積を有するマイクロレンズアレイからなり、前記マイクロレンズアレイの前記表示部とは反対側に位置する空間に前記２次元画像の実像を表示する結像面を生成する画像伝達パネルと、を有することを特徴とする。

本発明による請求項２記載の立体的２次元画像表示装置は、請求項１記載の立体的２次元画像表示装置において、前記表示部と画像伝達パネルとの間の光路を囲んで暗色とする筐体をさらに有することを特徴とする。

本発明による請求項３記載の立体的２次元画像表示装置は、請求項１又は２に記載の立体的２次元画像表示装置において、前記画像表示面の周囲は黒色を呈することを特徴とする。

本発明による映像信号供給装置は、２次元画像を表示する平面状の画像表示面を有する表示部と、前記画像表示面に平行に離間して配置され、複数のレンズからなりかつ前記表示すべき像よりも広い有効面積を有するマイクロレンズアレイからなり、前記マイクロレンズアレイの前記表示部とは反対側に位置する空間に前記２次元画像の実像を表示する結像面を生成する画像伝達パネルと、を有する立体的２次元画像表示装置へ前記２次元画像となる映像信号を供給する映像信号供給装置であって、前記２次元画像は表示すべき像と黒色の背景を含むことを特徴とする。

以下に、本発明による立体像を含む２次元画像を表示する画像表示装置について実施の形態の一例を図面を用いて説明する。図１は、立体像を含む２次元画像を表示する画像表示装置の断面図を示す。画像表示装置は、カラー液晶表示装置（ＬＣＤ）１０と、ＬＣＤに固定された支持部材１５に支持された画像伝達パネル２０と、を含む。画像伝達パネル２０はＬＣＤとは反対側に位置する空間に結像面３０を生成する。

ＬＣＤ１０は、立体像を含む２次元画像を表示する平面状の画像表示面を有する表示部である。この表示部は、ＬＣＤに限らず、例えば、陰極線管、プラズマディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイなどを用いた表示装置が用いられ得る。ＬＣＤ１０の場合、ＬＣＤは画像表示面のフラットなカラー液晶パネル１０ａ、バックライト照明部１０ｂ及びカラー液晶駆動回路１０ｃを備えている。カラー液晶駆動回路１０ｃは立体像を含む２次元画像のための映像信号を供給する映像信号供給部１１に接続されている。

画像伝達パネル２０はマイクロレンズアレイ２２とこれの有効領域を囲むレンズ枠領域２３例えばレンズ枠体からなる。支持部材１５はレンズ枠領域２３を支持し、画像伝達パネル２０はカラー液晶パネル１０ａの画像表示面に平行に離間して位置している。マイクロレンズアレイ２２は画像表示面に書き込まれた立体像を含む２次元画像を目視せしめるための正立等倍光学系であり、２次元画像の中の立体像よりも広い有効面積を有している。本実施例においてマイクロレンズアレイ２２の有効面積は、カラー液晶パネル１０の画像表示面の面積と同一とされている。レンズ枠領域２３は黒色などの暗色を呈し、マイクロレンズアレイの存在を目視者が意識する度合を抑制している。

マイクロレンズアレイ２２は、２次元的に配置した複数の微小レンズから構成されている。図１に示すように、マイクロレンズアレイ２２は、レンズアレイ半体２４を２枚一組で一体化したマイクロ凸レンズ板である。マイクロ凸レンズ板では、各光軸が同軸に配置された１対の凸レンズからなるレンズ系の複数が、それら光軸が互いに平行となるように、２次元状に配列されている。図２は各凸レンズ２５の光軸２６を含む平面で切断したマイクロレンズアレイ２２の断面図である。同図右側のレンズアレイ半体２４の右側面に形成された凸レンズ２５は、他の凸レンズに対してその曲率が大きくなされており、同図右側のレンズアレイ半体２４の像側焦点（結像面３０）とレンズ面との距離Ｌ２は、同図左側のレンズアレイ半体２４の液晶パネル１０ａとレンズ面との距離Ｌ１より長い。従って、結像面３０は画像伝達パネル２０より十分離間し、且つ画像表示装置の奥行きもコンパクトとすることができる。従って、結像面３０は画像伝達パネル２０より十分離間し、且つ画像表示装置の奥行きもコンパクトとすることができる。図２に示すように、凸レンズ２５は夫々同じ材質で同じ形状を有し、例えば透明平板上にマトリクス状に互いに隣接して整列形成されている。凸レンズ２５の光軸２６は、対となって隣接するレンズアレイ半体２４のもの同士間で一致している。凸レンズ２５及び透明平板２７の材質はアクリルであるが、また透明平板にガラスを用いてもよい。

本画像表示装置の動作を説明する。図３に示すように、黒色など暗い色を呈するステージ１９上に、立体像を含む２次元画像を表示する液晶パネル１０ａの周囲１０ｄを黒色にしたＬＣＤ１０を用意する。ＬＣＤ１０の液晶パネル１０ａの周囲に支持部材１５である支持プレートを鉛直になるように固定して、水平方向の視界を遮るようにする。この支持部材１５も少なくとも液晶パネル１０ａ側内部を黒色にしてある。支持プレートの自由縁部には、その下端に担持部１５ａ、その上部に互いに対向する水平方向に弾性力を付与できるバネ部１５ｂが設けられている。

画像伝達パネル２０のレンズ枠領域２３をバネ部１５ｂ間に挟むように挿入し、画像伝達パネルを担持部１５ａ上に載置して、ＬＣＤ１０の画像表示面に平行に離間して配置する。レンズ枠領域２３が黒色を呈するので、目視側から支持部材１５を隠すことができる。画像伝達パネル２０及びＬＣＤ１０の画像表示面は、予め、画像表示面とマイクロレンズアレイ２２の物体側焦点面とを一致させた相対的な位置関係にする。このようにすれば、ＬＣＤ１０の画像表示面に被写体の像（立体像）が形成されている時、それが像側焦点面に結像され、略光軸方向から立体像の実像の目視が可能になる。なお、この場合、ＬＣＤ１０の画像表示面に形成された立体像から再生像を得るので、画像表示面側が物体側である。

表示すべき立体像を含む２次元画像において、輝度レベルや色レベルによって画像信号を切り分ける公知の画像信号処理方法により、背景などの立体像以外が黒色などの暗い色を呈する２次元画像とすれば、液晶パネル１０ａの周囲１０ｄや、支持部材１５も少なくとも液晶パネル１０ａ側内部が黒色などの暗い色を呈するので、目視者からは表示すべき立体像（実像）だけが前方に浮き出、あたかも３次元画像であるかのように認識できる。また、立体像の映像対象としては、静的な物体より、動いている動物、乗り物のような動的な物体であることが好ましい。

さらに、立体像の実像Ｐが生成された結像面３０の近傍すなわちその前後に、実際の物体３１すなわち、結像個所表示部を光路を妨げないように配置することにより、目視者からは視差画像情報がない立体的２次元画像が、より立体的に認識されるようになる。上記実施例では、ＬＣＤ１０の液晶パネル１０ａの周囲に支持部材１５介して画像伝達パネル２０を着脱自在に固定する例を説明したが、他の実施例としては、図４及び図５に示すように、この支持部材１５を拡張して、画像伝達パネル２０側、少なくとも光路側を黒色など暗い色として、光路を囲む一体型の筐体４０とすることもできる。液晶パネル１０ａの表示面幅とマイクロレンズアレイ２２の有効幅を揃えること、すなわち、両者の有効面積を略同一とすることがこのましい。そのために、一体型の筐体４０内部に画像伝達パネル２０及び液晶パネル１０ａの厚さに対応したスリット部４１をそれぞれ設け、両者をそれぞれ嵌合させ所定距離はなして固定する。これにより、マイクロレンズアレイ２２の周囲のレンズ枠領域２３を黒色にする必要はなくなり、代わりに筐体４０の前面４０ａを暗い色とする。更に、一体型の筐体４０内部に液晶パネル１０ａ背面側には、駆動回路などの部品を収納する回路収納部４３を設けることもできる。以上の構成でコンパクトな立体画像表示装置が達成できる。

また、立体的２次元画像表示装置の映像信号供給部１１に、他の実施例として、立体像以外は暗い色を呈する２次元画像となるような映像信号を駆動回路及び表示部に供給する機能を設けることができる。さらなる他の実施例としては、図６に示すように、バックライト照明部１０ｂとバックライト照明の全面を覆うように配置されたカラー液晶パネル１０ａとバックライト照明部１０ｂとカラー液晶パネル１０ａとの間に配置された白黒液晶部１２とからなる表示部１０を設けることができる。この場合、立体的２次元画像表示装置に、白黒液晶駆動回路１０ｆと、立体像を含む２次元画像を含む映像信号を供給する映像信号供給部１１に接続され、当該映像信号から立体像以外の部分をマスクするマスク信号を生成して、マスク信号を白黒液晶駆動回路１０ｆへ供給するマスク信号生成供給部１０ｇと、を設ける。かかる構成により、画像再生時、カラー液晶駆動回路１０ｃはカラー液晶パネル１０ａを駆動して全ての２次元画像を形成させると同時に、白黒液晶駆動回路１０ｆは白黒液晶部１２を駆動してマスク信号に応じた立体像以外の部分をマスクする。従って、表示すべき立体像を含む２次元画像において、背景などの立体像以外を黒色などの暗い色とすることができる。

また、更なる実施例としては、図６に示されるように白黒液晶部１２およびその駆動回路１０ｆを設けることなく、マスク信号生成供給部１０ｇのマスク信号を破線で示されたマスク処理回路１０ｈに供給し、回路的に立体像以外の部分をマスクした映像信号を生成し、カラー液晶駆動回路１０ｃに供給することができる。
[発明の効果]

以上説明したように、本発明によれば、立体像を含む２次元画像が表示されている画像表示面がマイクロ凸レンズの物体側焦点面と一致するように、マイクロレンズアレイを保持し、マイクロレンズアレイが当該２次元画像の正立像の実像を、スクリーンなどの拡散板を設けずに、結像面にて結像するので、非常に簡単な構成で、立体像を含む２次元画像を立体的に表示することが可能である。また、従来方式の如く、偏光メガネを必要とすることなく、立体画像の解像度を低下させることもない。

マイクロレンズアレイは比較的安価で量産性に優れているので、２次元（平面）ディスプレイと組み合わせることで簡単に立体画像表示装置を構成できる。

本発明による立体画像表示装置の概略断面図。本発明による立体画像表示装置のマイクロレンズアレイの部分断面図。本発明による立体画像表示装置の概略斜視図。図５に示す線ＡＡの断面図。本発明による他の実施形態の立体画像表示装置の正面図。本発明による他の実施例の立体画像表示装置の概略断面図。

１０ＬＣＤ
１０ａカラー液晶パネル
１０ｂバックライト照明部
１０ｃカラー液晶駆動回路
１０ｄ液晶パネルの周囲
１０ｆ白黒液晶駆動回路
１０ｇマスク信号生成供給部
１１映像信号供給部
１２白黒液晶部
１５支持部材
１５ａ担持部
１５ｂバネ部
１９ステージ
２０画像伝達パネル
２２マイクロレンズアレイ
２３レンズ枠領域
２４レンズアレイ半体
２５凸レンズ
２６凸レンズの光軸
２２マイクロレンズアレイ
３１実際の物体
４０筐体
４１スリット部
４３回路収納部

Claims

表示すべき像と黒色の背景を含む２次元画像を表示する平面状の画像表示面を有する表示部と、前記画像表示面に平行に離間して配置され、複数のレンズからなりかつ前記表示すべき像よりも広い有効面積を有するマイクロレンズアレイからなり、前記マイクロレンズアレイの前記表示部とは反対側に位置する空間に前記２次元画像の実像を表示する結像面を生成する画像伝達パネルと、を有することを特徴とする立体的２次元画像表示装置。
前記表示部と画像伝達パネルとの間の光路を囲んで暗色とする筐体をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の立体的２次元画像表示装置。
前記画像表示面の周囲は黒色を呈することを特徴とする請求項１又は２に記載の立体的２次元画像表示装置。
２次元画像を表示する平面状の画像表示面を有する表示部と、前記画像表示面に平行に離間して配置され、複数のレンズからなりかつ前記表示すべき像よりも広い有効面積を有するマイクロレンズアレイからなり、前記マイクロレンズアレイの前記表示部とは反対側に位置する空間に前記２次元画像の実像を表示する結像面を生成する画像伝達パネルと、を有する立体的２次元画像表示装置へ前記２次元画像となる映像信号を供給する映像信号供給装置であって、前記２次元画像は表示すべき像と黒色の背景を含むことを特徴とする映像信号供給装置。