JP2008058583A - Three-dimensional image display device and three-dimensional image display method - Google Patents

Three-dimensional image display device and three-dimensional image display method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional image display device capable of widening a view angle while excluding cross talk, and to provide a three-dimensional display method. <P>SOLUTION: The three-dimensional display device is provided with: a display device 10 composed of a plurality of element image display parts displaying element images; a lenticular lens sheet 20 arranged in a direction of an optical beam of a two-dimensional display means and composed of a plurality of element lenses passing the optical beam of the element image display part; an element pixel image element lens correspondence change means 30 for changing the correspondence of the element image display part and the element lenses passing the optical beam from the element image display part; and a time division synchronous image display means 40 for instructing change to the element image element lens correspondence change means and making the element image display part display the element images by time division by being synchronized with the instruction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は三次元画像表示装置および三次元画像表示方法に関するものである。   The present invention relates to a three-dimensional image display device and a three-dimensional image display method.

近年、表示デバイスの高解像度化、計算機能力の向上、ディジタル信号技術の進歩などに伴い、比較的安価に、裸眼三次元画像表示システムを実現できる環境が整いつつあり、既にパララックスバリアを使った裸眼三次元画像表示機能を持った携帯電話やパソコンなどが商品化されている。しかしながら、これらの商品に使われている二眼式による方法では、決まった位置から画像を見る必要があり、立体視をするには、観測者が一人に限定され、また、位置が限定される、という欠点があった。   In recent years, with the increase in resolution of display devices, improvement in computational capabilities, and advances in digital signal technology, an environment that can realize a naked-eye three-dimensional image display system is being established at a relatively low cost, and a parallax barrier has already been used. Mobile phones and personal computers with a 3D image display function have been commercialized. However, with the twin-lens method used in these products, it is necessary to view the image from a fixed position. For stereoscopic viewing, the number of observers is limited to one person, and the position is limited. , There was a drawback.

裸眼三次元画像を表示する方法の中で、1908年にリップマンにより発明されたインテグラル・フォトグラフィ(IP)は、前記の欠点を解消する有力な方式の一つであると考えられている。この方式は、複数の観測者が同時に観測することができ、また観測位置が変われば、それに伴って見え方が変化するという特徴を持つ。リップマンが提示したIP方式は、水平方向及び垂直方向の視差を再現する蝿の目レンズを使う方法であったが、実現性と人間の知覚特性を考え、レンチキュラレンズ等を使用して、水平方向の視差だけを再現する一次元のIP方式も提案されている。   Among the methods for displaying a naked-eye three-dimensional image, Integral Photography (IP), invented by Lippmann in 1908, is considered to be one of the leading methods for solving the above-mentioned drawbacks. This method has the feature that a plurality of observers can observe at the same time, and if the observation position changes, the appearance changes accordingly. The IP method presented by Lippmann was a method using a moth-eye lens that reproduces the parallax in the horizontal and vertical directions, but considering the feasibility and human perception characteristics, using a lenticular lens etc. A one-dimensional IP method that reproduces only the parallax is also proposed.

従来のレンチキュラレンズシートを使ったIP方式においては、図15に示すように、表示装置10上の複数画素により構成された要素画像表示部14、15を、レンチキュラレンズシート20の個々のレンズである要素レンズ24、25にそれぞれ固定的に対応させる(図15では、対応を点線で示す)。表示装置の要素画像表示部14,15に要素画像が表示されると、要素画像表示部14,15と要素レンズの固定的な位置関係に基づき、所定の方向に画像が射出される。観察者は、目の位置に応じて、この画像を見ることにより、三次元画像として認識する。   In the conventional IP method using a lenticular lens sheet, as shown in FIG. 15, element image display units 14 and 15 formed of a plurality of pixels on the display device 10 are individual lenses of the lenticular lens sheet 20. The element lenses 24 and 25 are fixedly associated with each other (in FIG. 15, the correspondence is indicated by dotted lines). When the element image is displayed on the element image display units 14 and 15 of the display device, the image is emitted in a predetermined direction based on the fixed positional relationship between the element image display units 14 and 15 and the element lens. The observer recognizes this as a three-dimensional image by looking at this image according to the position of the eyes.

一方、IP方式における三次元画像の精細度と視域角はトレードオフ関係にあり、液晶ディスプレイやプロジェクタ等の表示装置においては、精細度が優先され、見える角度(視域角)が狭いものが多かった。また、IP方式においては、要素レンズに対応した要素画像表示部に隣接する隣接要素画像表示部からの、システム提供者の意図しないクロストークが発生することがあった。   On the other hand, the definition and viewing zone angle of a 3D image in the IP system are in a trade-off relationship. In a display device such as a liquid crystal display or projector, priority is given to the definition and the viewing angle (viewing zone angle) is narrow. There were many. Further, in the IP system, crosstalk that is not intended by the system provider may occur from the adjacent element image display unit adjacent to the element image display unit corresponding to the element lens.

従来のIP方式の視域角の範囲は(数1)で表すことができる。但し、gはレンズアレイと画像表示装置の距離、pはレンズアレイの要素レンズの横幅(ピッチ)である。一般的に、表示装置と要素レンズの距離gは、要素レンズの焦点距離と等しく設定される。この場合、(数1)は(数2)のように表すことができる。また、要素レンズのピッチpは、二次元表示装置の解像度を上げることなしに、大きくすることが出来ない。このように、p、gは表示装置全体システムに依存して決定されるものであり、自由に変更できるものではない。   The range of the viewing angle of the conventional IP method can be expressed by (Equation 1). Here, g is the distance between the lens array and the image display device, and p is the lateral width (pitch) of the element lenses of the lens array. In general, the distance g between the display device and the element lens is set equal to the focal length of the element lens. In this case, (Equation 1) can be expressed as (Equation 2). Further, the pitch p of the element lenses cannot be increased without increasing the resolution of the two-dimensional display device. Thus, p and g are determined depending on the entire display device system, and cannot be changed freely.

θ=2arctan(p/(2×g))・・・(数1)
θ=2arctan(p/(2×f))・・・(数2)
視域角を広くするためには、例えば図16(a)および図16(b)に示すように、要素レンズの焦点距離を短くする方法がある(f1>f2)。焦点距離を短くすると、視域角自体は広がるが(θ1<θ2)、二次元表示装置の全体の画素数が変わらなければ、1つのレンズに対応する要素画像の画素数Xは変わらない。このため、単位角度当たりの画素の密度が低くなり(X/θ1>X/θ2)、連続的に見えるべき画像が不連続になってしまい、観測者が観測する際に違和感が生じる。また、焦点距離の短いレンズは収差の影響が大きくなるため、レンズの焦点距離を短くするには限界がある。
θ = 2 arctan (p / (2 × g)) (Equation 1)
θ = 2 arctan (p / (2 × f)) (Equation 2)
In order to increase the viewing zone angle, for example, as shown in FIGS. 16A and 16B, there is a method of shortening the focal length of the element lens (f1> f2). When the focal length is shortened, the viewing zone angle itself increases (θ1 <θ2), but the number of pixels X of the element image corresponding to one lens does not change unless the total number of pixels of the two-dimensional display device is changed. For this reason, the density of pixels per unit angle becomes low (X / θ1> X / θ2), and the image that should be continuously viewed becomes discontinuous, which causes a feeling of strangeness when the observer observes. In addition, since a lens having a short focal length has a large influence of aberration, there is a limit to shortening the focal length of the lens.

クロストークを避ける方法として、遮蔽手段を設け隣接画像からの光を遮蔽する方法が開示されているが(例えば、下記特許文献1)、この方法では、視域角は従来のままである。   As a method of avoiding crosstalk, a method of providing a shielding unit and shielding light from an adjacent image is disclosed (for example, Patent Document 1 below). However, in this method, the viewing zone angle remains unchanged.

また、クロストークを避け、視域角を広げる方法として、下記(特許文献2)では、要素レンズに開閉部を設け、開閉する要素レンズを切り替える方式が開示されている。この方式では、開いている要素レンズに隣接するレンズは閉じておくことにより、隣接する要素レンズからの再生画像(クロストーク)を遮蔽する。さらに、開閉する要素レンズを一定の周期で切り替えることにより、全ての要素レンズに対応する画像が同時に再生されているように見え、これによって視域角を広げている。
特開2002−300599号公報 特開2003−177355号公報
Further, as a method for avoiding crosstalk and widening the viewing zone angle, the following (Patent Document 2) discloses a method in which an element lens is provided with an opening / closing portion and the element lens to be opened / closed is switched. In this method, a lens adjacent to an open element lens is closed to shield a reproduced image (crosstalk) from the adjacent element lens. Further, by switching the element lenses to be opened and closed at a constant cycle, it seems that images corresponding to all the element lenses are reproduced at the same time, thereby widening the viewing zone angle.
JP 2002-300599 A JP 2003-177355 A

しかしながら、上記(特許文献2)の従来の技術によれば、閉じている要素レンズも含めて全ての要素レンズに対応する表示装置の画素が必要となり、表示装置が大規模なものとなる。また、開閉部を全ての要素レンズに設けることから、可動部の個数が多くその制御も複雑となるという問題があった。   However, according to the conventional technique of the above (Patent Document 2), the pixels of the display device corresponding to all the element lenses including the closed element lens are required, and the display device becomes large-scale. Further, since the open / close portions are provided in all the element lenses, there is a problem that the number of movable portions is large and the control thereof is complicated.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で、クロストークを排除しながら、視域角を広げることのできる三次元画像表示装置および三次元画像表示方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and provides a three-dimensional image display device and a three-dimensional image display method capable of widening the viewing zone angle with a simple configuration and eliminating crosstalk. Objective.

上記課題を解決するために本発明は、要素画像を表示する複数の要素画像表示部で構成される二次元表示手段と、前記二次元表示手段の光線方向に配置され、前記要素画像表示部の光線を通過させる複数の要素レンズで構成されるレンズアレイと、前記要素画像表示部と当該要素画像表示部からの光線を通過させる要素レンズとの対応を切り替える要素画像要素レンズ対応切替え手段と、前記要素画像要素レンズ対応切替え手段に対する切り替えを指示し、当該指示に同期して前記要素画像表示部に要素画像を時分割で表示させる時分割同期画像表示手段と、を備えたものである。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a two-dimensional display unit composed of a plurality of element image display units for displaying an element image, and is arranged in the light beam direction of the two-dimensional display unit. A lens array composed of a plurality of element lenses that allow light rays to pass through; an element image element lens correspondence switching unit that switches correspondence between the element image display unit and an element lens that transmits light rays from the element image display unit; and Time-division synchronized image display means for instructing switching to the element image element lens correspondence switching means and displaying the element image in a time-division manner on the element image display unit in synchronization with the instruction.

本発明によれば、簡易な構成で、クロストークを排除しながら、視域角を広げることのできる三次元画像表示装置および三次元画像表示方法が得られる。   According to the present invention, it is possible to obtain a three-dimensional image display apparatus and a three-dimensional image display method that can widen the viewing zone angle while eliminating crosstalk with a simple configuration.

本発明の第1の発明の三次元画像表示装置は、要素画像を表示する複数の要素画像表示部で構成される二次元表示手段と、二次元表示手段の光線方向に配置され、要素画像表示部の光線を通過させる複数の要素レンズで構成されるレンズアレイと、要素画像表示部と当該要素画像表示部からの光線を通過させる要素レンズとの対応を切り替える要素画像要素レンズ対応切替え手段と、要素画像要素レンズ対応切替え手段に対する切り替えを指示し、当該指示に同期して要素画像表示部に要素画像を時分割で表示させる時分割同期画像表示手段とを備えることを特徴としたものであり、クロストークを排除しながら、視域角を広げることができるという作用を有する。   A three-dimensional image display device according to a first aspect of the present invention includes a two-dimensional display unit composed of a plurality of element image display units for displaying an element image, and an element image display arranged in the light beam direction of the two-dimensional display unit. Element image element lens correspondence switching means for switching correspondence between a lens array composed of a plurality of element lenses that allow light rays of a part to pass, and an element image display part and an element lens that allows light rays from the element image display part to pass therethrough, Instructed to switch to the element image element lens correspondence switching means, characterized by comprising time-division synchronized image display means for displaying the element image in a time-division manner on the element image display unit in synchronization with the instruction, This has the effect of widening the viewing zone angle while eliminating crosstalk.

本発明の第2の発明の三次元画像表示装置は、二次元表示手段を、投射型の表示手段とすることを特徴としたものであり、クロストークを排除しながら、視域角を広げることができるという作用を有する。   The three-dimensional image display device according to the second aspect of the present invention is characterized in that the two-dimensional display means is a projection type display means, and widens the viewing zone angle while eliminating crosstalk. Has the effect of being able to

本発明の第3の発明の三次元画像表示装置は、要素画像要素レンズ対応切替え手段を、光経路変更手段とすることを特徴としたものであり、クロストークを排除しながら、視域角を広げることができるという作用を有する。   A three-dimensional image display apparatus according to a third aspect of the present invention is characterized in that the element image element lens correspondence switching means is an optical path changing means, and the viewing zone angle is set while eliminating crosstalk. It has the effect that it can be spread.

本発明の第4の発明の三次元画像表示装置は、要素画像要素レンズ対応切替え手段を、波長選択フィルタとすることを特徴としたものであり、クロストークを排除しながら、視域角を広げることができるという作用を有する。   The three-dimensional image display device according to the fourth aspect of the present invention is characterized in that the element image element lens correspondence switching means is a wavelength selection filter, and widens the viewing zone angle while eliminating crosstalk. It has the effect of being able to.

本発明の第5の発明の三次元画像表示装置は、要素画像要素レンズ対応切替え手段を、偏光フィルタとすることを特徴としたものであり、クロストークを排除しながら、視域角を広げることができるという作用を有する。   The three-dimensional image display device according to the fifth aspect of the present invention is characterized in that the element image element lens correspondence switching means is a polarization filter, and widens the viewing zone angle while eliminating crosstalk. Has the effect of being able to

本発明の第6の発明の三次元画像表示装置は、要素画像表示部に要素画像を時分割で表示させる場合の分割数と、要素画像要素レンズ対応切替え手段の切り替え段数と、を等しくしたことを特徴としたものであり、クロストークを排除しながら、視域角を広げることができるという作用を有する。   In the three-dimensional image display device according to the sixth aspect of the present invention, the number of divisions when the element image is displayed in the element image display unit in a time division manner and the number of switching stages of the element image element lens correspondence switching means are equalized And has the effect of widening the viewing zone angle while eliminating crosstalk.

本発明の第7の発明の三次元画像表示装置は、三次元画像の視域角θが、「θ>2arctan(p/(2g)):pは要素レンズのピッチ、gは二次元表示装置とレンズアレイの距離」を満たすことを特徴としたものであり、クロストークを排除しながら、視域角を広げることができるという作用を有する。   In the three-dimensional image display device according to the seventh aspect of the present invention, the viewing zone angle θ of the three-dimensional image is “θ> 2 arctan (p / (2g)): p is the pitch of the element lens, and g is the two-dimensional display device. And the lens array distance ”, and has the effect of widening the viewing zone angle while eliminating crosstalk.

本発明の第8の発明の三次元画像表示方法は、複数の要素画像を表示し、当該要素画像に対応する要素レンズから構成されるレンズアレイを通過させて三次元画像を投影する三次元画像表示方法であって、複数の要素画像を要素画像表示部に表示する画像表示ステップと、当該要素画像表示部と当該要素画像表示部に対応する要素レンズとの切り替えを指示する切り替え指示ステップと、指示に基づき、要素画像表示部と要素レンズの対応を切り替える要素画像要素レンズ対応切替えステップと、を含み、画像表示ステップと切り替え指示ステップと要素画像要素レンズ対応切替えステップとを、要素画像と要素レンズとの対応の切り替え段数分だけ繰り返し実行することを特徴としたものであり、クロストークを排除しながら、視域角を広げることができるという作用を有する。   A three-dimensional image display method according to an eighth aspect of the present invention displays a plurality of element images and projects a three-dimensional image through a lens array composed of element lenses corresponding to the element images. An image display step for displaying a plurality of element images on an element image display unit, and a switching instruction step for instructing switching between the element image display unit and an element lens corresponding to the element image display unit. An element image element lens correspondence switching step for switching the correspondence between the element image display unit and the element lens based on the instruction, the image display step, the switching instruction step, and the element image element lens correspondence switching step. It is characterized in that it is executed repeatedly for the number of switching stages corresponding to the, and the viewing angle is widened while eliminating crosstalk. It has the effect that it is Rukoto.

以下、本発明の実施の形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1の構成要素図である。本実施の形態の三次元画像表示装置は、表示装置10、レンチキュラレンズシート20、要素画像要素レンズ対応切替え手段30、時分割同期画像表示手段40で構成されている。レンチキュラレンズシート20は、複数の要素レンズ(たとえば、23,24,25)で構成され、表示装置10は、複数の要素画像表示部(たとえば、13,14,15)で構成されている。要素画像表示部は、1つの要素レンズに対応する大きさの画像(要素画像)を表示するための画素群である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a component diagram of the first embodiment. The three-dimensional image display device according to the present embodiment includes a display device 10, a lenticular lens sheet 20, an element image element lens correspondence switching unit 30, and a time-division synchronized image display unit 40. The lenticular lens sheet 20 is composed of a plurality of element lenses (for example, 23, 24, 25), and the display device 10 is composed of a plurality of element image display units (for example, 13, 14, 15). The element image display unit is a pixel group for displaying an image (element image) having a size corresponding to one element lens.

まず、各部の機能を説明する。表示装置10は、時分割同期画像表示手段40の指示により各々の要素画像表示部に対応する要素画像を表示する。表示された要素画像は、レンチキュラレンズシート20の要素レンズのうちのいずれか1つを通過して要素画像を観察者の方向に投影する。要素画像要素レンズ対応切替え手段30は、時分割同期画像表示手段40の指示により要素画像と要素レンズの対応を切り替える。時分割同期画像表示手段40は、要素画像要素レンズ対応切替え手段30による要素画像表示部と要素レンズの対応を時分割で切り替える制御を行うとともに、その切り替えに同期して表示装置10の表示内容を切り替える。   First, the function of each part will be described. The display device 10 displays an element image corresponding to each element image display unit according to an instruction from the time-division synchronized image display means 40. The displayed element image passes through any one of the element lenses of the lenticular lens sheet 20 and projects the element image in the direction of the observer. The element image / element lens correspondence switching unit 30 switches the correspondence between the element image and the element lens according to an instruction from the time-division synchronized image display unit 40. The time-division synchronized image display unit 40 performs control to switch the correspondence between the element image display unit and the element lens by the element image element lens correspondence switching unit 30 in a time division manner, and the display content of the display device 10 is synchronized with the switching. Switch.

本実施の形態では、レンチキュラレンズシート20を透過する光の方向を時分割で切り替え、それぞれの対応に応じた要素画像を、対応する要素画像表示部に切り替えに同期して表示させることにより、広い視域角を実現する。図2を使って、この時分割切り替えの動作を説明する。図2は要素画像要素レンズ対応切替え手段(M=3)の振る舞いについての説明図である。ここでは、要素画像要素レンズ対応切替え手段30の切り替え数(以下Mで表す)が3の場合について説明するが、切り替え数は、残像効果が期待できる範囲で任意に設定可能である。   In the present embodiment, the direction of light transmitted through the lenticular lens sheet 20 is switched in a time-sharing manner, and element images corresponding to the respective correspondences are displayed on the corresponding element image display units in synchronization with the switching. Realize viewing angle. The time division switching operation will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram of the behavior of the element image element lens correspondence switching means (M = 3). Here, a case where the number of switching of the element image element lens correspondence switching unit 30 (hereinafter referred to as M) is 3 will be described. However, the number of switching can be arbitrarily set within a range where an afterimage effect can be expected.

まず、時刻t1では、時分割同期画像表示手段40は、要素画像要素レンズ対応切替え手段30に、要素画像表示部14と要素レンズ23を対応させるよう指示し、それと同期して、要素画像表示部14に、要素画像A(要素画像表示部14から要素レンズ23を経由して射出される方向に表示させるべき画像)をT1秒表示する。次に、時間t2では、要素画像表示部14と要素レンズ24を対応させるよう指示し、それと同期して、要素画像表示部14には、要素画像B(要素画像表示部14から要素レンズ24を経由して射出される方向に表示させるべき画像)をT2秒表示する。さらに、時間t3では、要素画像表示部14と要素レンズ25を対応させるよう指示し、それと同期して、要素画像表示部14には、要素画像C(要素画像表示部14から要素レンズ25を経由して射出される方向に表示させるべき画像)をT3秒表示する。M=3であるので、t1からここまでを1つの周期とし、以降、同様の動作を繰り返す。T1,T2,T3はそれぞれ次の切り替えまでの時間である(切り替え所要時間は無視できるものとする)。T1,T2,T3は等しい時間間隔であり、残像効果を知覚できる時間以下、望ましくはT1=T2=T3=60ms以下、とする。   First, at time t1, the time-division synchronized image display unit 40 instructs the element image element lens correspondence switching unit 30 to associate the element image display unit 14 with the element lens 23, and in synchronization therewith, the element image display unit 14, an element image A (an image to be displayed in a direction of being emitted from the element image display unit 14 via the element lens 23) is displayed for T1 seconds. Next, at time t2, an instruction is given to associate the element image display unit 14 with the element lens 24, and in synchronization therewith, the element image display unit 14 receives the element image B (the element lens 24 from the element image display unit 14). The image to be displayed in the direction of being emitted via is displayed for T2 seconds. Further, at time t3, the element image display unit 14 and the element lens 25 are instructed to correspond to each other, and in synchronization therewith, the element image display unit 14 receives the element image C (from the element image display unit 14 via the element lens 25). Then, the image to be displayed in the direction of ejection is displayed for T3 seconds. Since M = 3, one cycle is from t1 to here, and thereafter the same operation is repeated. T1, T2, and T3 are times until the next switching, respectively (the time required for switching is negligible). T1, T2, and T3 are equal time intervals, and are equal to or shorter than a time during which an afterimage effect can be perceived, preferably T1 = T2 = T3 = 60 ms or less.

以上の説明では、一つの要素画像表示部だけに着目したが、他の要素画像表示部も同様に、t1,t2,t3のそれぞれのタイミングで、要素レンズと対応させることにより、すべての要素画像表示部、すなわち表示装置の全画面を、一度に表示することができる。また、ここでは時分割の分割数N(1周期内の表示や要素レンズと要素画像の切り替え数)をMと同じにして、要素レンズと要素画像の対応の切り替えの時分割制御のみを行うようにしたが、NをMより大きな値にして、複数の部分画面に分けて、表示することも可能である。例えば、NをMの4倍にして、表示装置10の要素画像表示部を4つのグループにわけて表示する。   In the above description, attention is focused on only one element image display unit. Similarly, the other element image display units are also associated with element lenses at the respective timings t1, t2, and t3. The display unit, that is, the entire screen of the display device can be displayed at a time. Also, here, the time division number N (the display within one period and the number of switching between the element lens and the element image) is made the same as M, and only the time division control for switching the correspondence between the element lens and the element image is performed. However, it is also possible to display by dividing N into a plurality of partial screens by setting N to a value larger than M. For example, N is set to 4 times M, and the element image display units of the display device 10 are displayed in four groups.

つづいて、時分割同期画像表示手段40の処理について図3に基づいて補足説明する。図3は、時分割同期画像表示手段40のフローチャート(1周期分)である。ここでは、時分割の分割数Nが、Mと同じ場合について説明する。各々の要素レンズは、N個の時分割の各々の状態に対して、どの要素画像表示部と対応するかそれぞれあらかじめ定義しておく。まず、時分割同期画像表示手段40は、カウンターiを初期化(i=1)する(Step1)。次に、i番目の要素レンズと要素画像表示部の対応に基づいて要素画像要素レンズ対応切替え手段30に要素レンズと要素画像表示部の対応の切り替えを指示し、対応する要素画像表示部群に各々要素画像を表示する(Step2)。次に、i<Nならば(Step3)、カウンターiを1増やし(Step4)、時分割時間(T1)表示を続け(Step5)、その後Step2に戻る。i<Nでなければ、処理を終了する。これらが、1周期の処理であり、表示時間中この動作を繰り返す。   Subsequently, the processing of the time-division synchronized image display means 40 will be supplementarily described based on FIG. FIG. 3 is a flowchart (for one cycle) of the time-division synchronized image display means 40. Here, a case where the number N of time divisions is the same as M will be described. Each element lens is defined in advance as to which element image display unit corresponds to each of the N time division states. First, the time-division synchronized image display means 40 initializes the counter i (i = 1) (Step 1). Next, based on the correspondence between the i-th element lens and the element image display unit, the element image element lens correspondence switching means 30 is instructed to switch the correspondence between the element lens and the element image display unit, and the corresponding element image display unit group is displayed. Each element image is displayed (Step 2). Next, if i <N (Step 3), the counter i is incremented by 1 (Step 4), the time division time (T1) display is continued (Step 5), and then the process returns to Step 2. If i <N, the process ends. These are one-cycle processes, and this operation is repeated during the display time.

以上のように本実施の形態では、時分割で要素レンズと要素画像表示部の対応を切り替えることによりクロストークを避け、視域角を広めることができるが、視域角を広げる原理について図4を用いて説明する。図4は視域角を広げる原理の説明図である。   As described above, in the present embodiment, the correspondence between the element lens and the element image display unit is switched in a time-sharing manner to avoid crosstalk and widen the viewing zone angle. Will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram of the principle of widening the viewing zone angle.

図4では、レンズが並んでいる方向をX方向、観察者のいる方向をZ方向としている。表示装置10の画素の一部である要素画像表示部14を使って、要素画像を表示する例を説明する。要素レンズ23〜27は、表示装置10とほぼ平行に配置されており、要素画像表示部のピッチと要素レンズのピッチは、ほぼ等しく設定されている。表示装置10と要素レンズ23〜27の距離はg、要素レンズ23〜27のピッチはpである。図16(a)および図16(b)で示したような要素レンズと要素画像表示部が固定的に一対一に対応する従来のIP方式においては、要素画像表示部15に対応する要素レンズは25であり、隣接する要素画像表示部は14,16であり、要素画像表示部15から要素レンズ25の中心を通る光線の角度範囲はαからβまでとなり、視域角はθ=β−αとなる。また、この方式の場合、角度α以下の光線は要素レンズ26などに入り、角度β以上の光線は、要素レンズ24などに入り、クロストークになる。   In FIG. 4, the direction in which the lenses are arranged is the X direction, and the direction in which the observer is is the Z direction. An example in which an element image is displayed using the element image display unit 14 which is a part of a pixel of the display device 10 will be described. The element lenses 23 to 27 are arranged substantially in parallel with the display device 10, and the pitch of the element image display unit and the pitch of the element lenses are set to be substantially equal. The distance between the display device 10 and the element lenses 23 to 27 is g, and the pitch between the element lenses 23 to 27 is p. In the conventional IP system in which the element lens and the element image display unit are fixed one-to-one as shown in FIGS. 16A and 16B, the element lens corresponding to the element image display unit 15 is 25, the adjacent element image display units are 14 and 16, the angle range of rays passing from the element image display unit 15 to the center of the element lens 25 is from α to β, and the viewing zone angle is θ = β−α. It becomes. In the case of this method, a light beam having an angle α or less enters the element lens 26 or the like, and a light beam having an angle β or more enters the element lens 24 or the like and becomes crosstalk.

一方、本実施の形態では、要素画像表示部と要素レンズの対応を3組で切り替える(M=3の場合)ため、時間t1では、要素画像表示部14と要素レンズ23、要素画像表示部15と要素レンズ24、要素画像表示部16と要素レンズ25を対応させ、図4の左方向(X軸の負方向)に向けて投影すべき画像を表示する。時間t2では、要素画像表示部14と要素レンズ24、要素画像表示部15と要素レンズ25、要素画像表示部16と要素レンズ26を対応させ、Z方向に向けて投影すべき画像を表示する。時間t3では、要素画像表示部14と要素レンズ25、要素画像表示部15と要素レンズ26、要素画像表示部16と要素レンズ27を対応させ、図4で右方向(X軸の正方向)に向けるべき画像を表示する。すなわち、要素レンズと要素画像表示部の組み合わせに3つの状態が存在し、それぞれ異なる視域角となる。瞬時のそれぞれの状態の視野角は従来と同じであるが、残像効果が残る間に3つの状態を切り替えることにより、実効上の視域角は、3つの状態の視域角を合わせた領域θ´=β´−α´とすることができ、従来の視域角θより広くなる。残像効果が期待できる範囲でMを3より大きくすれば、M=3の場合より更に視域角を広くすることができる。   On the other hand, in the present embodiment, the correspondence between the element image display unit and the element lens is switched in three sets (in the case of M = 3), so at time t1, the element image display unit 14, the element lens 23, and the element image display unit 15 are switched. And the element lens 24, the element image display unit 16, and the element lens 25 are associated with each other, and an image to be projected toward the left direction (the negative direction of the X axis) in FIG. 4 is displayed. At time t2, the element image display unit 14 and the element lens 24, the element image display unit 15 and the element lens 25, the element image display unit 16 and the element lens 26 are associated with each other, and an image to be projected in the Z direction is displayed. At time t3, the element image display unit 14 and the element lens 25, the element image display unit 15 and the element lens 26, and the element image display unit 16 and the element lens 27 are made to correspond to each other in the right direction (the positive direction of the X axis) in FIG. Displays the image to be directed. That is, there are three states in the combination of the element lens and the element image display unit, and the viewing angle is different. The instantaneous viewing angle of each state is the same as the conventional one, but by switching between the three states while the afterimage effect remains, the effective viewing angle is an area θ obtained by combining the viewing angles of the three states. '= Β'-α', which is wider than the conventional viewing zone angle θ. If M is made larger than 3 within the range where the afterimage effect can be expected, the viewing zone angle can be made wider than when M = 3.

次に、視域角と、表示装置,要素レンズの距離g,要素レンズのピッチpとの関係を説明する。図5は図4の一部を簡略化した図であり、図6は図5を簡略化した図である。図6から、θ=2arctan(p/(2×g))である(前述した(数1)に相当)。本実施の形態では、M=3の場合、広くなった視域角θ´=2arctan(3p/(2×g))となる。一般に、残像効果が期待できる範囲のMに対し、視域角θ´=2arctan(Mp/(2×g))で表すことができる。   Next, the relationship between the viewing zone angle, the display device, the distance g between the element lenses, and the pitch p between the element lenses will be described. 5 is a simplified diagram of part of FIG. 4, and FIG. 6 is a simplified diagram of FIG. From FIG. 6, θ = 2 arctan (p / (2 × g)) (corresponding to (Expression 1) described above). In the present embodiment, when M = 3, the widened viewing zone angle θ ′ = 2 arctan (3p / (2 × g)). In general, the viewing zone angle θ ′ = 2 arctan (Mp / (2 × g)) can be expressed for M in a range where an afterimage effect can be expected.

なお、本実施の形態では、レンチキュラレンズシート20を用いているが、ハエの目レンズのアレイ等、他のレンズを用いた場合にも、適用できる。   In the present embodiment, the lenticular lens sheet 20 is used, but the present invention can also be applied when other lenses such as an array of fly-eye lenses are used.

以上のように本実施の形態では、時分割で要素レンズと要素画像表示部の対応を切り替えることにより、表示装置の規模を大きくすることなしに、または、複数の表示装置を使用することなしに、クロストークを避けて、視域角を拡大することができる。   As described above, in the present embodiment, the correspondence between the element lens and the element image display unit is switched in a time-sharing manner without increasing the scale of the display device or without using a plurality of display devices. By avoiding crosstalk, the viewing zone angle can be enlarged.

(実施の形態2)
図7は、実施の形態2の構成要素図である。実施の形態1と同様の機能のものは同一の符号を付して説明を省略する。本実施の形態では、投射型表示装置50を用いて表示する。図示していないが、投射型表示装置50は、実施の形態1の表示装置10と同様に1つの要素レンズに対応する大きさの画像(要素画像)を表示する要素画像表示部の集合である。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a component diagram of the second embodiment. Components having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In the present embodiment, display is performed using the projection display device 50. Although not shown, the projection display device 50 is a set of element image display units that display an image (element image) having a size corresponding to one element lens, like the display device 10 of the first embodiment. .

時分割同期画像表示手段40は、投射型表示装置50上の光線方向に配置されているレンチキュラレンズシート20上の要素レンズと要素画像表示部の対応を、投射中または投射された後で、要素画像要素レンズ対応切替え手段30により切り替える。切り替えの動作手順については、実施の形態1と同様である。   The time-division synchronized image display unit 40 projects the correspondence between the element lens on the lenticular lens sheet 20 arranged in the light beam direction on the projection display device 50 and the element image display unit during or after projection. Switching is performed by the image element lens correspondence switching means 30. The switching operation procedure is the same as in the first embodiment.

以上のように、本実施の形態では、時分割で要素レンズと要素画像表示部の対応を切り替えることにより、表示装置の規模を大きくすることなしに、または、複数の表示装置を使用することなしに、クロストークを避けて、視域角を拡大することができる。   As described above, in this embodiment, the correspondence between the element lens and the element image display unit is switched in a time division manner without increasing the scale of the display device or using a plurality of display devices. In addition, the viewing angle can be enlarged while avoiding crosstalk.

(実施の形態3)
図8,9,10は、実施の形態3の要素画像要素レンズ対応の切替えを表す図である。本実施の形態では、要素画像要素レンズ対応切替え手段30を開閉シャッター60に変更しているが、その他の構成要素は実施の形態1と同様である。実施の形態1と同様の機能のものは同一の符号を付して説明を省略する。図8,9,10では、本実施の形態の構成の主要部分のみを示しているが、本実施の形態でも実施の形態1の図1に示した時分割同期画像表示手段40が、開閉シャッター60の要素画像表示部の対応を切り替えと表示装置10の要素画像の表示の制御を実施する。
(Embodiment 3)
8, 9, and 10 are diagrams showing switching corresponding to the element image element lens of the third embodiment. In the present embodiment, the element image element lens correspondence switching means 30 is changed to the open / close shutter 60, but the other components are the same as those in the first embodiment. Components having the same functions as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. 8, 9, and 10 show only the main part of the configuration of the present embodiment, the time-division synchronized image display means 40 shown in FIG. 1 of the first embodiment also has an open / close shutter in this embodiment. The correspondence of the 60 element image display units is switched and the display of the element image of the display device 10 is controlled.

開閉シャッター60は、たとえば、光ファイバーなどを使った導波路型の開閉シャッターで、光の経路を変更する光経路変更手段として動作する。開閉シャッター60が、図8,9,10のように、表示装置10上の要素画像表示部12,13,14との対応を、順に、レンチキュラレンズシート20上の要素レンズ23,24,25(図8)、要素レンズ22,23,24(図9)、要素レンズ21,22,23(図10)に切り替える。   The open / close shutter 60 is, for example, a waveguide-type open / close shutter using an optical fiber or the like, and operates as an optical path changing unit that changes the light path. As shown in FIGS. 8, 9, and 10, the opening / closing shutter 60 corresponds to the element image display units 12, 13, and 14 on the display device 10 in order, and the element lenses 23, 24, and 25 (on the lenticular lens sheet 20). 8), the element lenses 22, 23, and 24 (FIG. 9), and the element lenses 21, 22, and 23 (FIG. 10).

切り替えの動作手順は、実施の形態1と同様である。   The switching operation procedure is the same as in the first embodiment.

以上のように、本実施の形態では、時分割で要素レンズと要素画像表示部の対応を切り替えることにより、表示装置の規模を大きくすることなしに、または、複数の表示装置を使用することなしに、クロストークを避けて、視域角を拡大することができる。   As described above, in this embodiment, the correspondence between the element lens and the element image display unit is switched in a time division manner without increasing the scale of the display device or using a plurality of display devices. In addition, the viewing angle can be enlarged while avoiding crosstalk.

(実施の形態4)
図11は、実施の形態4の構成要素図である。本実施の形態では、要素画像要素レンズ対応切替え手段30を波長選択フィルタ70に変更しているが、その他の構成要素は実施の形態1と同様である。ただし、本実施の形態では、表示装置10は、R(赤),G(緑),B(青)のサブピクセルをもつものとする。図11では、本実施の形態の構成の主要部分のみを示しているが、本実施の形態でも実施の形態1の図1に示した時分割同期画像表示手段40が、波長選択フィルタ70の要素画像表示部の対応を切り替える処理と表示装置10の要素画像の表示の制御とを実施する。
(Embodiment 4)
FIG. 11 is a component diagram of the fourth embodiment. In the present embodiment, the element image element lens correspondence switching means 30 is changed to the wavelength selection filter 70, but the other components are the same as those in the first embodiment. However, in the present embodiment, the display device 10 has R (red), G (green), and B (blue) subpixels. Although only the main part of the configuration of the present embodiment is shown in FIG. 11, the time-division synchronized image display means 40 shown in FIG. 1 of the first embodiment is also an element of the wavelength selection filter 70 in this embodiment. Processing for switching the correspondence of the image display unit and control of display of element images on the display device 10 are performed.

図11に示すように、表示装置10の画素は、R,G,Bの3種類の画素で構成されている。表示装置10の前に、R,G,Bのうち一つの波長光だけを透過させる波長選択フィルタ70を配置する。ここで、波長選択フィルタ70は、波長選択を行う以外に影響を与えないように十分薄いものとする。波長選択フィルタ70に記しているR,G,Bは、ぞれぞれ、赤,緑,青の光線だけを透過させることを表している。   As shown in FIG. 11, the pixel of the display device 10 is composed of three types of pixels of R, G, and B. In front of the display device 10, a wavelength selection filter 70 that transmits only one wavelength light of R, G, and B is disposed. Here, the wavelength selection filter 70 is sufficiently thin so as not to affect other than performing wavelength selection. R, G, and B described in the wavelength selection filter 70 indicate that only red, green, and blue light beams are transmitted.

本実施の形態の画像表示と切り替え方法について説明する。以下、RGBサブピクセルの並びがモザイク配列の場合について説明を行う。モザイク配列とは、図11に示すように、RGBの同一色を斜めに配置したものであり、通常、二次元ディスプレイとして使用する際は、二次元の際の画素構成31のように横のRGBにより画素を構成するが、水平視差を多く提供する必要のある三次元表示においては、モザイク配列の時の三次元画素構成32のように縦方向のRGBにより画素を構成する。表示装置の画素表示部毎に、RGBのうち1つの色だけに着目して説明を行う。図11において、要素画像表示部11ではG、要素画像表示部12ではB,要素画像表示部13ではR、要素画像表示部14ではGに着目する。波長フィルタ70と表示装置10の3種類の位置関係を図示したものが、図12(a)〜図12(c)である。図12(a)〜図12(c)では、表示装置10は、着目した色のみをR,G,Bで示している。   The image display and switching method of the present embodiment will be described. Hereinafter, the case where the arrangement of the RGB sub-pixels is a mosaic arrangement will be described. As shown in FIG. 11, the mosaic arrangement is an arrangement in which the same RGB colors are obliquely arranged. Normally, when used as a two-dimensional display, the horizontal RGB as in the pixel configuration 31 in the two-dimensional case is used. In the three-dimensional display that needs to provide a large amount of horizontal parallax, the pixels are configured by RGB in the vertical direction as in the three-dimensional pixel configuration 32 in the mosaic arrangement. For each pixel display unit of the display device, description will be made focusing on only one color of RGB. In FIG. 11, attention is focused on G in the element image display unit 11, B in the element image display unit 12, R in the element image display unit 13, and G in the element image display unit 14. FIG. 12A to FIG. 12C illustrate three types of positional relationships between the wavelength filter 70 and the display device 10. In FIG. 12A to FIG. 12C, the display device 10 indicates only the focused color with R, G, and B.

時刻t1において、図12(a)の要素画像表示部と要素レンズの位置関係では、要素画像表示部12のG、要素画像表示部13のB、要素画像表示部14のRは、波長選択フィルタ70により、それぞれ左の要素レンズ21,22,23に対応付けられる。時刻t2において、図12(b)の位置関係では、要素画像表示部11,12,13,14は、それぞれ真上の要素レンズ21,22,23,24に対応付けられる。また図12(c)の位置関係では、要素画像表示部11,12,13は、それぞれ右の要素レンズ22,23,24に対応付けられる。   At time t1, in the positional relationship between the element image display unit and the element lens in FIG. 12A, G of the element image display unit 12, B of the element image display unit 13, and R of the element image display unit 14 are wavelength selection filters. 70 to correspond to the left element lenses 21, 22, and 23, respectively. At time t2, in the positional relationship of FIG. 12B, the element image display units 11, 12, 13, and 14 are associated with the element lenses 21, 22, 23, and 24 directly above, respectively. 12C, the element image display units 11, 12, and 13 are associated with the right element lenses 22, 23, and 24, respectively.

以上モザイク配列の場合について説明を行ったが、サブピクセルの並びが他の配列、たとえば、ストライプ配列の場合には、レンチキュラレンズシート20を傾ける等の方法によって、図17のストライプ配列の時の三次元画素構成33のように画素を斜めのRGBで構成することにより、モザイク配列の場合と同様の効果を得ることができる。   Although the case of the mosaic arrangement has been described above, when the arrangement of the sub-pixels is another arrangement, for example, a stripe arrangement, the third order at the time of the stripe arrangement of FIG. 17 is obtained by a method such as tilting the lenticular lens sheet 20. By configuring the pixels with diagonal RGB as in the original pixel configuration 33, the same effects as in the mosaic arrangement can be obtained.

本実施の形態では、時分割同期画像表示手段40が、上記3つの状態を時分割で切り替えることにより、すなわち、波長選択フィルタ70の透過する色と表示装置の表示する色との関係を時分割で切り替えることにより、実施の形態1と同様に要素レンズと要素画像表示部の対応を変えて視域角を広くする。   In the present embodiment, the time division synchronized image display means 40 switches the above three states in a time division manner, that is, the relationship between the color transmitted through the wavelength selection filter 70 and the color displayed on the display device is time division. By switching at, the viewing angle is widened by changing the correspondence between the element lens and the element image display unit as in the first embodiment.

このように、時分割同期画像表示手段40が、波長選択フィルタ70と表示装置10の位置関係3種類の組み合わせにより残像効果の有効な範囲で、時分割で切り替え、また、それと同期して表示する画像を切り替える処理を繰り返すことにより、実施の形態1と同様にクロストークを避け、視域角を広げることができる。   In this way, the time-division synchronized image display means 40 switches in a time-division manner within the effective range of the afterimage effect by the combination of the three types of positional relationships between the wavelength selection filter 70 and the display device 10, and displays in synchronization therewith. By repeating the image switching process, it is possible to avoid crosstalk and widen the viewing zone angle as in the first embodiment.

なお、表示装置10と波長選択フィルタ70の位置関係の切り替えについては、波長選択フィルタ70をレンチキュラレンズシート20に固定しておき、レンチキュラレンズシート20と表示装置10の画素の関係を左右(要素レンズの並んでいる方向)に動かすことにより行うこととしてもよいし、または、可変波長選択フィルタを用いることとしてもよい。   Regarding the switching of the positional relationship between the display device 10 and the wavelength selection filter 70, the wavelength selection filter 70 is fixed to the lenticular lens sheet 20, and the relationship between the pixels of the lenticular lens sheet 20 and the display device 10 is changed to the left and right (element lens). Or a variable wavelength selection filter may be used.

以上のように、本実施の形態では、波長選択フィルタ70を用いて要素レンズと要素画像の対応を切り替えるようにしたので、複雑な光路切り替え機構を必要とせずに、クロストークを避けて、視域角を拡大することができる。   As described above, in the present embodiment, since the correspondence between the element lens and the element image is switched using the wavelength selection filter 70, a complicated optical path switching mechanism is not required, and crosstalk is avoided and viewing is performed. The area angle can be enlarged.

(実施の形態5)
図13は、実施の形態5の構成要素図である。本実施の形態では、要素画像要素レンズ対応切替え手段30を偏光フィルタ80に変更し、要素画像表示部の幅を変更しているが、その他の構成要素は実施の形態1と同様である。図13では、本実施の形態の構成の主要部分のみを示しているが、本実施の形態でも実施の形態1の図1に示した時分割同期画像表示手段40が、偏光フィルタ80の要素画像表示部の対応を切り替える処理と表示装置10の要素画像の表示の制御とを実施する。また、表示装置10の要素画像表示部は、偏光ごとの表示が可能なものであり、要素画像表示部の区切りは時分割同期画像表示手段40により変更可能とする。
(Embodiment 5)
FIG. 13 is a component diagram of the fifth embodiment. In the present embodiment, the element image element lens correspondence switching means 30 is changed to the polarization filter 80 and the width of the element image display unit is changed, but the other components are the same as those in the first embodiment. Although only the main part of the configuration of the present embodiment is shown in FIG. 13, the time-division synchronized image display unit 40 shown in FIG. 1 of the first embodiment also uses the element image of the polarization filter 80 in this embodiment. The process of switching the correspondence of the display unit and the control of the display of the element image of the display device 10 are performed. In addition, the element image display unit of the display device 10 can display each polarized light, and the partition of the element image display unit can be changed by the time-division synchronized image display means 40.

21〜29は要素レンズ、80は偏光フィルタ、91〜97は要素画像表示部である。偏光フィルタ80は、HまたはVの偏光透過特性をもつ要素フィルタが交互に並んでいる構成である。偏光フィルタ80は、要素フィルタが要素レンズと同じ長さであり、図13ではH,Vで偏光の方向を示す。ここで、偏光フィルタは、偏光以外に他の影響を与えないように十分薄いものとする。   21-29 are element lenses, 80 is a polarizing filter, 91-97 are element image display parts. The polarizing filter 80 has a configuration in which element filters having polarization transmission characteristics of H or V are alternately arranged. In the polarizing filter 80, the element filter has the same length as the element lens, and the polarization direction is indicated by H and V in FIG. Here, the polarizing filter is sufficiently thin so as not to affect other than the polarization.

要素画像表示部は、要素レンズの2倍の幅であり、要素レンズのピッチをpとする。表示装置10の要素画像表示部の区切りは変更できるものとし、表示装置でV偏光の表示を行ったときの要素レンズ,要素画像表示部,偏光フィルタの位置関係例を図14(a)に示す。図14(a)は請求項5の一実施の形態の説明図である。各要素画像表示部の真上には、V偏光を透過する要素フィルタが配置されている。たとえば、要素画像表示部91は、要素レンズ22と中心のX座標(要素レンズの並んでいる方向)が等しく、要素レンズ21と23はそれぞれ要素画像表示部91と0.5pずれるように配置されている。この場合、V偏光の表示がV偏光のフィルタのみを通過するため、要素画像表示部91,92,93,94は、それぞれ要素レンズ22,24,26,28に対応する(対応を矢印で示す)。   The element image display unit is twice as wide as the element lens, and the pitch of the element lens is p. The division of the element image display unit of the display device 10 can be changed, and FIG. 14A shows an example of the positional relationship between the element lens, the element image display unit, and the polarization filter when V-polarized light is displayed on the display device. . FIG. 14A is an explanatory diagram of one embodiment of claim 5. An element filter that transmits V-polarized light is disposed directly above each element image display unit. For example, the element image display unit 91 has the same X coordinate (direction in which the element lenses are arranged) as the center of the element lens 22, and the element lenses 21 and 23 are arranged so as to be shifted from the element image display unit 91 by 0.5p, respectively. ing. In this case, since the V-polarized display passes only through the V-polarized filter, the element image display units 91, 92, 93, and 94 correspond to the element lenses 22, 24, 26, and 28, respectively (corresponding is indicated by an arrow). ).

H偏光の表示を行ったときの要素レンズ,要素画像表示部,偏光フィルタの位置関係例を図14(b)に示す。図14(b)は請求項5の一実施の形態の説明図である。H偏光の表示を行うときには、時分割同期画像表示手段40は、表示装置10の要素画像表示部の区切りを要素画像表示部の大きさの1/2分だけ各々ずらす。たとえば、要素画像表示部95は、V偏光の表示時には、要素画像表示部91であったものと要素画像表示部92であった画素から構成されることになる。要素画像表示部95は、要素レンズ23と中心のX座標が等しく、要素レンズ22,24とは0.5pずれて配置される。この場合、要素画像表示部95,96,97は、それぞれ要素レンズ23,25,27に対応する。   FIG. 14B shows an example of the positional relationship between the element lens, the element image display unit, and the polarization filter when displaying H-polarized light. FIG. 14B is an explanatory diagram of an embodiment of claim 5. When displaying H-polarized light, the time-division synchronized image display means 40 shifts the division of the element image display unit of the display device 10 by ½ of the size of the element image display unit. For example, the element image display unit 95 includes pixels that were the element image display unit 91 and pixels that were the element image display unit 92 when displaying V-polarized light. The element image display unit 95 has the same X coordinate as the center of the element lens 23 and is shifted from the element lenses 22 and 24 by 0.5 p. In this case, the element image display units 95, 96, and 97 correspond to the element lenses 23, 25, and 27, respectively.

以上の2つの状態を時分割同期画像表示手段40の指示により、残像効果の有効な範囲で、時分割で切替え、それに同期して対応する表示する要素画像を切り替える処理を繰り返し行う。本実施の形態では、M=2となり、視域角θ=2arctan(p/g)となり(数1)より広くすることができる。   In accordance with an instruction from the time-division synchronized image display means 40, the above two states are switched in a time-division manner within the effective range of the afterimage effect, and the process of switching the corresponding element image to be displayed is performed in synchronization therewith. In the present embodiment, M = 2 and the viewing zone angle θ = 2 arctan (p / g), which can be wider than (Equation 1).

なお、本実施の形態では、HとVの偏光表示の切り替えと同時に要素画像表示部の区切りを変更したが、HとVの偏光表示の切り替え時に、要素画像表示部は変更せず、偏光フィルタ80をレンチキュラレンズシート20に固定しておき、表示装置との関係を左右(要素レンズの並んでいる方向)に動かすことにより行ってもよい。   In the present embodiment, the separation of the element image display unit is changed at the same time as switching between the H and V polarization displays. However, the element image display unit is not changed when switching between the H and V polarization displays. 80 may be fixed to the lenticular lens sheet 20, and the relationship with the display device may be moved left and right (in the direction in which the element lenses are arranged).

以上のように、本実施の形態では、偏光フィルタ80を用いて要素レンズと要素画像表示部の対応を切り替えるようにしたので、複雑な光路切替え機構を必要とせずに、クロストークを避けて、視域角を拡大することができる。   As described above, in the present embodiment, since the correspondence between the element lens and the element image display unit is switched using the polarizing filter 80, a complicated optical path switching mechanism is not required, and crosstalk is avoided. The viewing zone angle can be enlarged.

以上のように、本発明にかかる三次元画像表示装置および三次元画像表示方法は、立体を行う三次元画像表示に有用であり、特に、裸眼三次元画像表示システムに適している。   As described above, the three-dimensional image display device and the three-dimensional image display method according to the present invention are useful for three-dimensional image display for performing a three-dimensional operation, and are particularly suitable for a naked-eye three-dimensional image display system.

実施の形態1の構成要素図Component diagram of the first embodiment 要素画像要素レンズ対応切替え手段(M=3)の振る舞いについての説明図Explanatory drawing about behavior of element image element lens correspondence switching means (M = 3) 時分割同期画像表示手段のフローチャートFlow chart of time-division synchronized image display means 視域角を広げる原理の説明図Illustration of the principle of widening the viewing zone angle 図4の一部を簡略化した図A simplified diagram of part of FIG. 図5を簡略化した図A simplified version of FIG. 実施の形態2の構成要素図Component diagram of the second embodiment 実施の形態3の要素画像要素レンズ対応の切替えを表す図The figure showing the change corresponding to the element image element lens of Embodiment 3 実施の形態3の要素画像要素レンズ対応の切替えを表す図The figure showing the change corresponding to the element image element lens of Embodiment 3 実施の形態3の要素画像要素レンズ対応の切替えを表す図The figure showing the change corresponding to the element image element lens of Embodiment 3 実施の形態4の構成要素図Component diagram of the fourth embodiment (a)実施の形態4の一実施の形態の説明図、(b)実施の形態4の一実施の形態の説明図、(c)実施の形態4の一実施の形態の説明図(A) An explanatory diagram of an embodiment of the fourth embodiment, (b) an explanatory diagram of an embodiment of the fourth embodiment, (c) an explanatory diagram of an embodiment of the fourth embodiment. 実施の形態5の構成要素図Component diagram of the fifth embodiment (a)請求項5の一実施の形態の説明図、(b)請求項5の一実施の形態の説明図(A) Explanatory drawing of one embodiment of claim 5, (b) Explanatory drawing of one embodiment of claim 5. 従来の技術における要素画像と要素レンズの関係を示す図The figure which shows the relationship between the element image and element lens in a prior art (a)要素レンズの焦点距離と視域角の関係を示す図、(b)要素レンズの焦点距離と拡大された視域角の関係を示す図(A) The figure which shows the relationship between the focal distance of an element lens, and a viewing zone angle, (b) The figure which shows the relationship between the focal distance of an element lens, and the enlarged viewing zone angle 表示装置がストライプ配列のサブピクセル構造のときの三次元画像構成を示す図The figure which shows a three-dimensional image structure when a display apparatus is a subpixel structure of a stripe arrangement | sequence.

符号の説明Explanation of symbols

10 表示装置
11、12、13、14、15、16、17、18、19 要素画像表示部
20 レンチキュラレンズシート
21、22、23、24、25、26、27、28、29 要素レンズ
30 要素画像要素レンズ対応切替え手段
31 二次元の際の画素構成
32 モザイク配列の時の三次元画素構成
33 ストライプ配列の時の三次元画素構成
40 時分割同期画像表示手段
50 投射型表示装置
60 開閉シャッター
70 波長選択フィルタ
80 偏光フィルタ
91、92、93、94、95、96、97 要素画像表示部
g レンチキュラレンズと表示装置(非投射型の場合)までの距離
p レンチキュラレンズのピッチ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Display apparatus 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 Element image display part 20 Lenticular lens sheet 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 Element lens 30 Element image Element lens correspondence switching means 31 Two-dimensional pixel configuration 32 Three-dimensional pixel configuration in mosaic arrangement 33 Three-dimensional pixel configuration in stripe arrangement 40 Time-division synchronized image display means 50 Projection-type display device 60 Opening / closing shutter 70 Wavelength Selection filter 80 Polarizing filter 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97 Element image display part g Distance between lenticular lens and display device (in case of non-projection type) p Pitch of lenticular lens

Claims (8)

要素画像を表示する複数の要素画像表示部で構成される二次元表示手段と、
前記二次元表示手段の光線方向に配置され、前記要素画像表示部の光線を通過させる複数の要素レンズで構成されるレンズアレイと、
前記要素画像表示部と当該要素画像表示部からの光線を通過させる要素レンズとの対応を切り替える要素画像要素レンズ対応切替え手段と、
前記要素画像要素レンズ対応切替え手段に対する切り替えを指示し、当該指示に同期して前記要素画像表示部に要素画像を時分割で表示させる時分割同期画像表示手段と、
を備えることを特徴とする三次元画像表示装置。
Two-dimensional display means comprising a plurality of element image display units for displaying element images;
A lens array which is arranged in the light beam direction of the two-dimensional display means and which is composed of a plurality of element lenses which allow the light beam of the element image display unit to pass through
An element image element lens correspondence switching means for switching correspondence between the element image display unit and an element lens that transmits light rays from the element image display unit;
Time-division synchronized image display means for instructing switching to the element image element lens correspondence switching means, and causing the element image display unit to display element images in a time-division manner in synchronization with the instruction;
A three-dimensional image display device comprising:
前記二次元表示手段を、投射型の表示手段とすることを特徴とする請求項1に記載の三次元画像表示装置。 The three-dimensional image display apparatus according to claim 1, wherein the two-dimensional display unit is a projection type display unit. 前記要素画像要素レンズ対応切替え手段を、光経路変更手段とすることを特徴とする請求項1または2に記載の三次元画像表示装置。 3. The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the element image element lens correspondence switching unit is an optical path changing unit. 前記要素画像要素レンズ対応切替え手段を、波長選択フィルタとすることを特徴とする請求項1または2に記載の三次元画像表示装置。 The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the element image element lens correspondence switching unit is a wavelength selection filter. 前記要素画像要素レンズ対応切替え手段を、偏光フィルタとすることを特徴とする請求項1または2に記載の三次元画像表示装置。 The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the element image element lens correspondence switching unit is a polarization filter. 前記要素画像表示部に要素画像を時分割で表示させる場合の分割数と、前記要素画像要素レンズ対応切替え手段の切り替え段数と、を等しくしたことを特徴とする請求項1〜5いずれか1つに記載の三次元画像表示装置。 6. The number of divisions in the case where an element image is displayed on the element image display unit in a time division manner and the number of switching stages of the element image element lens correspondence switching means are made equal. The three-dimensional image display apparatus described in 1. 三次元画像の視域角θが、「θ>2arctan(p/(2g)):pは要素レンズのピッチ、gは二次元表示装置とレンズアレイの距離」を満たすことを特徴とする請求項1、3〜6のいずれか1つに記載の三次元画像表示装置。 The viewing angle θ of the three-dimensional image satisfies “θ> 2 arctan (p / (2g)): p is the pitch of the element lens, and g is the distance between the two-dimensional display device and the lens array”. The three-dimensional image display device according to any one of 1, 3 to 6. 複数の要素画像を表示し、当該要素画像に対応する要素レンズから構成されるレンズアレイを通過させて三次元画像を投影する三次元画像表示方法であって、
複数の要素画像を要素画像表示部に表示する画像表示ステップと、
当該要素画像表示部と当該要素画像表示部に対応する要素レンズとの切り替えを指示する切り替え指示ステップと、
前記指示に基づき、要素画像表示部と要素レンズの対応を切り替える要素画像要素レンズ対応切替えステップと、
を含み、
前記画像表示ステップと前記切り替え指示ステップと前記要素画像要素レンズ対応切替えステップとを、要素画像と要素レンズとの対応の切り替え段数分だけ繰り返し実行することを特徴とする三次元画像表示方法。
A three-dimensional image display method for displaying a plurality of element images and projecting a three-dimensional image through a lens array composed of element lenses corresponding to the element images,
An image display step of displaying a plurality of element images on the element image display unit;
A switching instruction step for instructing switching between the element image display unit and an element lens corresponding to the element image display unit;
Based on the instructions, an element image element lens correspondence switching step for switching the correspondence between the element image display unit and the element lens,
Including
The three-dimensional image display method, wherein the image display step, the switching instruction step, and the element image element lens correspondence switching step are repeatedly executed by the number of switching stages corresponding to the element image and the element lens.
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