JP2010008719A - Three-dimensional display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、裸眼立体視が可能な三次元表示装置に関する。 The present invention relates to a three-dimensional display device capable of autostereoscopic viewing.
特殊な眼鏡を使用せずに立体映像を表示する装置として、パララックスバリアまたはレンティキュラーレンズを有する三次元表示装置が知られている(特許文献1)。このような三次元表示装置は、人間の左目と右目にわずかに異なる画像を提供することによって、表示する映像が立体として人間に認識されるようにしている。 A three-dimensional display device having a parallax barrier or a lenticular lens is known as a device for displaying a stereoscopic image without using special glasses (Patent Document 1). Such a three-dimensional display device provides a slightly different image to the left eye and the right eye of a human so that a displayed video is recognized by a human as a three-dimensional image.
三次元表示装置の開発当初は、2つだけ画像を準備し、これらの画像を左右の眼にそれぞれ配分する装置(2視点三次元表示装置)が提案されていた。しかし、2視点三次元表示装置には、観察者の頭の位置が規制され、頭を左右に移動すると右眼用の画像が左眼に視認され左眼用の画像が右眼に視認されるという逆視の問題がある。このため、より多くの画像を準備し、そのうちの2つの画像を左右の眼に配分する装置(多視点三次元表示装置)が提案されつつある(特許文献2)。多視点三次元表示装置には、左右の眼に配分されない画像が存在するために解像度が劣化する欠点はあるが、2視点三次元表示装置に比べて観察者の頭が左右に移動しても逆視になることが減り、観察者の頭の位置に応じて異なる角度から見たような立体画像が認識でき、さらには複数観察者による観察も可能になるという利点がある。
At the beginning of the development of the three-dimensional display device, a device (two-view three-dimensional display device) that prepares only two images and distributes these images to the left and right eyes has been proposed. However, in the two-viewpoint three-dimensional display device, the position of the observer's head is regulated, and when the head is moved to the left and right, the image for the right eye is visually recognized by the left eye and the image for the left eye is visually recognized by the right eye. There is a problem of reverse vision. For this reason, an apparatus (multi-viewpoint three-dimensional display apparatus) that prepares more images and distributes two of the images to the left and right eyes is being proposed (Patent Document 2). The multi-viewpoint 3D display device has a disadvantage that the resolution deteriorates because there is an image that is not distributed to the left and right eyes, but the observer's head moves to the left and right as compared with the 2-
図1は、従来の多視点三次元表示装置の一例を示す断面図である。この多視点三次元表示装置は、表示パネル10と、光進行制御部としてのパララックスバリア20を備える。表示パネル10は、多数のドット11,12,13,14を備える。複数のドット11は協働して第1の画像を表示し、複数のドット12は協働して第2の画像を表示し、複数のドット13は協働して第3の画像を表示し、複数のドット14は協働して第4の画像を表示する。つまり、この表示パネル10は4視点に相当する4画像を表示する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a conventional multi-viewpoint three-dimensional display device. This multi-viewpoint three-dimensional display device includes a
パララックスバリア20は、透明な基板21と、基板21に形成された遮光部22を備える。遮光部22には所定のピッチで開口部23が形成されており、開口部23を通じて光の進行が許容されている。パララックスバリア20から適正な距離離れた平面30において観察領域11Aには、複数のドット11から進行する光が開口部23を通って到達する。平面30において観察領域12Aには、複数のドット12から進行する光が開口部23を通って到達し、平面30において観察領域13Aには、複数のドット13から進行する光が開口部23を通って到達し、平面30において観察領域14Aには、複数のドット14から進行する光が開口部23を通って到達する。
The
従って、観察者の眼が観察領域11Aにあれば、その眼にはドット11で形成される第1の画像が視認され、観察者の眼が観察領域12Aにあれば、その眼にはドット12で形成される第2の画像が視認され、観察者の眼が観察領域13Aにあれば、その眼にはドット13で形成される第3の画像が視認され、観察者の眼が観察領域14Aにあれば、その眼にはドット14で形成される第4の画像が視認される。図1において、右眼ERが観察領域12Aにあって、左眼ELが観察領域13Aにあると想定する。この場合には、図1の部分Sに示すように、右眼ERは観察領域12Aに相当する第2の画像2Aのみを視認し、左眼ELは観察領域13Aに相当する第3の画像3Aのみを視認し、観察者の脳はこれらの異なる画像による立体視を構築する。
Therefore, if the observer's eyes are in the
図2は、図1の三次元表示装置の各部の寸法を決定する方法を説明するための図である。表示パネル10、パララックスバリア20および平面30は平行であるので、図2において、三角形の相似則から下記の式が成立することが明らかである。
A/E=D/B ...(1)
ここで、Aは平面30からパララックスバリア20の開口部23までの距離(適正距離)であり、Eは観察者の眼間距離であり、Dは表示パネル10のドットからパララックスバリア20の開口部23までの距離であり、Bは図の横方向のドットのピッチである。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of determining the dimensions of each part of the three-dimensional display device of FIG. Since the
A / E = D / B. . . (1)
Here, A is the distance (appropriate distance) from the
また、やはり三角形の相似則から下記の式が成立することが明らかである。
A/P=(A+D)/nB ...(2)
ここで、Pは図の横方向の開口部23のピッチであり、nは三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数(図示例では4)である。
式(1)と式(2)から以下の式が求められる。
P=nBE/(B+E) ...(3)
In addition, it is clear that the following equation holds from the similarity rule of triangles.
A / P = (A + D) / nB. . . (2)
Here, P is the pitch of the
The following equations are obtained from equations (1) and (2).
P = nBE / (B + E). . . (3)
図3は、図1の三次元表示装置の観察者が適正な平面30よりもパララックスバリア20から離れた場合の光路を示す図である。図1の場合と異なり、この場合には、観察者の右眼ERにはドット12だけでなくドット11,13からの光も到達し、左眼ELにはドット13だけでなくドット12,14からの光も到達する。
FIG. 3 is a diagram showing an optical path when the observer of the three-dimensional display device of FIG. 1 is farther from the
つまり、図4に示すように、観察者の右眼ERの視野は、一つの観察領域12A全体だけでなくその両隣の観察領域11A,13Aを部分的に含んでしまい、その結果、部分Sに示すように、右眼ERは、観察領域12Aに相当する第2の画像2Aに加え、観察領域11Aに相当する第1の画像1Aおよび観察領域13Aに相当する第3の画像3Aを視認する。同様に、観察者の左眼ELの視野は、一つの観察領域13A全体だけでなくその両隣の観察領域12A,14Aを部分的に含んでしまい、その結果、部分Sに示すように、左眼ELは、観察領域13Aに相当する第3の画像3Aに加え、観察領域12Aに相当する第2の画像2Aおよび観察領域14Aに相当する第4の画像4Aを視認する。
That is, as shown in FIG. 4, the visual field of the right eye ER of the observer partially includes not only the
図5(A)は、この結果、右眼ERに視認される画像を示し、図5(B)は左眼ELに視認される画像を示す。右眼ERの視野の一端では第1の画像1A、左眼ELの視野の同じ端では第2の画像2Aが視認されるため、脳内で3次元視(図の3D)が成立するが、その付近では両眼ER,ELで共に第2の画像2Aが重なって視認されるため2次元視(図3の2D)がされてしまう。また、右眼ERの視野の他端では第3の画像3A、左眼ELの視野の同じ端では第4の画像4Aが視認されるため、脳内で3次元視(図の3D)が成立するが、その付近では両眼ER,ELで共に第3の画像3Aが重なって視認されるため2次元視(図の2D)がされてしまう。このように、3次元視の中に2次元視の部分が発生してしまうと、観察者に違和感を与え、立体感を損なってしまう。
As a result, FIG. 5A shows an image visually recognized by the right eye ER, and FIG. 5B shows an image visually recognized by the left eye EL. Since the
そこで、本発明は、三次元表示装置から適正な距離よりも離れた場合でも、観察者に与える違和感を低減する三次元表示装置を提供する。 Therefore, the present invention provides a three-dimensional display device that reduces a sense of discomfort given to an observer even when the three-dimensional display device is separated from an appropriate distance.
本発明に係る三次元表示装置は、複数の観察領域にそれぞれ3以上の視点に相当する複数の画像を提供するために、前記複数の画像を表示するドットが配置されている表示パネルと、前記表示パネルの所定のドットから進行する光が前記複数の観察領域のうち所定の観察領域に進行するのを許容する光進行制御部とを備え、前記光進行制御部から一定距離離れた平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが、標準的な人間の眼間距離の1/m(mは2以上の整数)であることを特徴とする。
ここでの一定距離とは、1視点に相当する1つの画像を構成する複数のドットからの光が光進行制御部を通って集まるのに必要な距離、すなわち片方の眼に1つの画像が視認できるような適正な距離である。本発明においては、光進行制御部から一定距離(適正な距離)離れた平面における観察領域のピッチが眼間距離の1/mである。この構成によれば、三次元表示装置から適正な距離よりも離れた場合、右眼に複数の画像が視認され、左眼にも複数の画像が視認されるが、右眼と左眼に同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減することが可能である。
The three-dimensional display device according to the present invention includes a display panel on which dots for displaying the plurality of images are arranged in order to provide a plurality of images corresponding to three or more viewpoints in a plurality of observation regions, A light progression control unit that allows light traveling from a predetermined dot of the display panel to travel to a predetermined observation region among the plurality of observation regions, and the plane in a plane separated from the light progression control unit by a certain distance The horizontal pitch of the plurality of observation areas is 1 / m (m is an integer of 2 or more) of a standard human interocular distance.
Here, the fixed distance is a distance necessary for light from a plurality of dots constituting one image corresponding to one viewpoint to gather through the light progression control unit, that is, one image is visually recognized on one eye. It ’s a reasonable distance. In the present invention, the pitch of the observation region on a plane that is a fixed distance (appropriate distance) from the light progression control unit is 1 / m of the interocular distance. According to this configuration, when the distance from the 3D display device is more than an appropriate distance, a plurality of images are visually recognized by the right eye and a plurality of images are also visually recognized by the left eye, but the same for the right eye and the left eye. It is possible to avoid a situation where images overlap and are visually recognized, and it is possible to reduce a sense of discomfort given to an observer.
この三次元表示装置において、前記表示パネルでは、一つの方向にピッチBでドットが配置されており、前記光進行制御部は、遮光部と光が透過する複数の開口部を有するパララックスバリアであって、前記開口部は前記方向にピッチPで配置されており、前記眼間距離をE、前記複数の画像に相当する視点の数をnとする場合に下記の式を満たすようにしてもよい。
P=nBE/(mB+E)
光進行制御部がパララックスバリアである場合には、このようなパラメータ設計により、三次元表示装置から適正な距離離れた平面における複数の観察領域のピッチが眼間距離の1/mとなる。
In this three-dimensional display device, the display panel has dots arranged at a pitch B in one direction, and the light progression control unit is a parallax barrier having a light shielding unit and a plurality of openings through which light passes. The openings are arranged at a pitch P in the direction, and when the interocular distance is E and the number of viewpoints corresponding to the plurality of images is n, the following expression is satisfied. Good.
P = nBE / (mB + E)
When the light progression control unit is a parallax barrier, the pitch of a plurality of observation areas on a plane separated from the 3D display device by an appropriate distance becomes 1 / m of the interocular distance by such a parameter design.
他の実施の形態として、前記表示パネルでは、一つの方向にピッチBでドットが配置されており、前記光進行制御部は、所定の角度で光を屈折させるレンティキュラーレンズであって、前記レンティキュラーレンズの各レンズはピッチPで配置されており、前記眼間距離をE、前記複数の画像に相当する視点の数をnとする場合に下記の式を満たすようにしてもよい。
P=nBE/(mB+E)
光進行制御部がレンティキュラーレンズである場合には、このようなパラメータ設計により、三次元表示装置から適正な距離離れた平面における複数の観察領域のピッチが眼間距離の1/mとなる。
As another embodiment, in the display panel, dots are arranged at a pitch B in one direction, and the light progression control unit is a lenticular lens that refracts light at a predetermined angle. The lenses of the curl lens may be arranged at a pitch P, and when the interocular distance is E and the number of viewpoints corresponding to the plurality of images is n, the following expression may be satisfied.
P = nBE / (mB + E)
When the light progression control unit is a lenticular lens, the pitch of a plurality of observation areas on a plane that is appropriately separated from the three-dimensional display device is 1 / m of the interocular distance by such parameter design.
観察領域のピッチが眼間距離の1/m(mは2以上の整数)ということは、両眼で視認される観察領域の間に、その視認の時点では視認できない少なくとも1つの観察領域が存在することを意味する。そのような観察領域が多ければ多いほど、解像度が悪くなる。そこで、mは2であると好ましい。mが2であれば解像度の低下を最小限にすることができる。 When the observation area pitch is 1 / m of the interocular distance (m is an integer of 2 or more), there is at least one observation area that is not visible at the time of visual recognition between the observation areas that are visually recognized by both eyes. It means to do. The more such observation areas, the worse the resolution. Therefore, m is preferably 2. If m is 2, the reduction in resolution can be minimized.
他の観点によれば本発明に係る三次元表示装置は、複数の観察領域にそれぞれ3以上の視点に相当する複数の画像を提供するために、前記複数の画像を表示するドットが配置されている表示パネルと、前記表示パネルの所定のドットから進行する光が前記複数の観察領域のうち所定の観察領域に進行するのを許容する光進行制御部とを備え、前記光進行制御部から一定距離離れた平面における前記複数の観察領域から離れた第2の平面に、前記光進行制御部を通って進行した複数の画像を各々含む第1の領域と第2の領域とを提供することが可能であって、前記第1の領域に含まれる複数の画像と前記第2の領域に含まれる複数の画像とで三次元視が可能であり、前記第1の領域に含まれる複数の画像と前記第2の領域に含まれる複数の画像とが水平方向において同じ位相差を持つように、前記平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが設定されていることを特徴とする。
本来の観察領域の平面から一定距離離れた第2の平面において、人間の両眼に対応する第1の領域と第2の領域の各々に含まれる複数の画像が水平方向において同じ位相差(つまり同じずれ幅)を持つことによって、第2の平面に人間の両眼があった場合でも、同じ画像が両眼に重なって入ってくる事態が少なくなる。つまり、適正位置から離れたところでも、3次元視の中に2次元視の部分が発生して観察者に違和感を与える事態が少なくなる。
According to another aspect, in the 3D display device according to the present invention, in order to provide a plurality of images corresponding to three or more viewpoints in a plurality of observation regions, dots for displaying the plurality of images are arranged. And a light progression control unit that allows light traveling from a predetermined dot of the display panel to travel to a predetermined observation region among the plurality of observation regions. Providing a first area and a second area each including a plurality of images that have traveled through the light progression control unit on a second plane that is distant from the plurality of observation areas on a plane that is a distance away. A plurality of images included in the first region and a plurality of images included in the second region, and a plurality of images included in the first region; A plurality of images included in the second area Is to have the same phase difference in the horizontal direction, characterized in that the horizontal pitch of the plurality of observation area in the plane is set.
In a second plane that is a fixed distance away from the plane of the original observation area, a plurality of images included in each of the first area and the second area corresponding to both human eyes are the same in the horizontal direction (that is, By having the same shift width), even when there are human eyes on the second plane, the situation in which the same image enters both eyes is reduced. In other words, even in a place away from the appropriate position, a situation in which a part of the two-dimensional view is generated in the three-dimensional view and the viewer feels uncomfortable is reduced.
そして、この三次元表示装置で、前記平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが標準的な人間の眼間距離の1/m(mは2以上の整数)であると好ましい。
このように、適正位置の平面での観察領域のピッチを設定することにより、第2の平面での第1の領域と第2の領域の各々に含まれる複数の画像が水平方向において同じ位相差を持つようにすることが容易に実現できる。
In this three-dimensional display device, it is preferable that the horizontal pitch of the plurality of observation regions on the plane is 1 / m (m is an integer of 2 or more) of a standard human interocular distance.
In this way, by setting the pitch of the observation area on the plane at the appropriate position, the plurality of images included in each of the first area and the second area on the second plane have the same phase difference in the horizontal direction. Can easily be realized.
以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。なお、図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異なる。
<第1の実施の形態>
図6は、本発明の第1の実施の形態に係る三次元表示装置を示す断面図である。この三次元表示装置は、表示パネル10と、光進行制御部としてのパララックスバリア20を備える。
Hereinafter, various embodiments according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the ratio of dimensions of each part is appropriately different from the actual one.
<First Embodiment>
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the three-dimensional display device according to the first embodiment of the present invention. The three-dimensional display device includes a
表示パネル10は、与えられた電気エネルギに応じて発光特性が変化する多数の電気光学素子(例えば有機EL素子)が配置された発光パネルでもよいし、与えられた電気エネルギに応じて光の透過特性が変化する多数の電気光学素子(例えば液晶素子)が配置された電気光学パネルでもよい。表示パネル10は、多数のドット11〜18を備える。複数のドット11は協働して第1の画像を表示し、複数のドット12は協働して第2の画像を表示し、複数のドット13は協働して第3の画像を表示し、複数のドット14は協働して第4の画像を表示する。同様に、ドット15〜18は、第5〜第8の画像に相当する。このように、ドットに付けられた番号に応じて表示される画像が異なる。つまり、この表示パネル10は8視点に相当する8画像を表示する。
The
パララックスバリア20は、透明な基板21と、基板21に形成された遮光部22を備える。遮光部22には所定のピッチPで開口部23が形成されており、開口部23を通じて光の進行が許容されている。パララックスバリア20は、遮光部22と開口部23の位置が固定的なタイプでもよいし、遮光部22と開口部23を例えば、液晶素子のような与えられた電気エネルギに応じて光の透過特性が変化する電気光学素子で設けて、遮光部22と開口部23の位置を可変にしたタイプでもよい。パララックスバリア20は、距離Dをおいて表示パネル10と平行に配置されている。
The
パララックスバリア20から適正な距離A、離れた平面30において観察領域11Aには、複数のドット11から進行する光が開口部23を通って到達する。適正な距離Aとは、1視点に相当する1つの画像を構成する複数のドットからの光がパララックスバリア20を通って集まるのに必要な距離である。平面30において観察領域12Aには、複数のドット12から進行する光が開口部23を通って到達し、平面30において観察領域13Aには、複数のドット13から進行する光が開口部23を通って到達し、平面30において観察領域14Aには、複数のドット14から進行する光が開口部23を通って到達する。同様に、ドット15〜18は、観察領域15A〜18Aに対応する。
The light traveling from the plurality of
従って、観察者の眼が観察領域11Aにあれば、その眼にはドット11で形成される第1の画像が視認され、観察者の眼が観察領域12Aにあれば、その眼にはドット12で形成される第2の画像が視認され、観察者の眼が観察領域13Aにあれば、その眼にはドット13で形成される第3の画像が視認され、観察者の眼が観察領域14Aにあれば、その眼にはドット14で形成される第4の画像が視認される。同様に、観察領域15A〜18Aは、第5〜第8の画像に対応する。このように、パララックスバリア20から適正な距離A、離れた平面30では、観察領域に応じて、異なる画像が視認される。
Therefore, if the observer's eyes are in the
観察領域11A〜18Aのピッチは、標準的な人間の眼間距離Eの1/m(mは2以上の整数)である。図示の形態では、m=2であり、観察領域11A〜18AのピッチはE/2である。標準的な人間の眼間距離Eは、62〜65mmである。実際の設計では、例えばE=65mmであることが好ましい。
The pitch of the
図6において、右眼ERが観察領域13Aにあって、左眼ELが観察領域15Aにあると想定する。この場合には、図6の部分Sに示すように、右眼ERは観察領域13Aに相当するドット13で形成された第3の画像3Aのみを視認し、左眼ELは観察領域15Aに相当するドット15で形成された第5の画像5Aのみを視認し、観察者の脳はこれらの異なる画像による立体視を構築する。
In FIG. 6, it is assumed that the right eye ER is in the
図7は、図6の三次元表示装置の観察者が適正な平面30よりもパララックスバリア20から離れた場合の説明図である。図6の場合と異なり、この場合には、観察者の右眼ERにはドット13だけでなくドット12,14,15からの光も到達し、左眼ELにはドット15だけでなくドット13,14,16からの光も到達する。
FIG. 7 is an explanatory diagram when the observer of the 3D display device of FIG. 6 is farther from the
したがって、図8に示す例では、観察者の右眼ERの視野は、一つの観察領域13Aだけでなく、その両隣の観察領域12A,14Aを含み、さらには観察領域11A,15Aを含む。その結果、部分Sに示すように、右眼ERは、観察領域13Aに相当する第3の画像3Aに加え、観察領域11Aに相当する第1の画像1A、観察領域12Aに相当する第2の画像2A、観察領域14Aに相当する第4の画像4A、観察領域15Aに相当する第5の画像5Aを視認する。同様に、観察者の左眼ELの視野は、一つの観察領域15A全体だけでなく、その両隣の観察領域14A,16A含み、さらには観察領域13A,17Aを含む。その結果、部分Sに示すように、左眼ELは、観察領域15Aに相当する第5の画像5Aに加え、観察領域13Aに相当する第3の画像3A、観察領域14Aに相当する第4の画像4A、観察領域16Aに相当する第6の画像6A、観察領域17Aに相当する第7の画像7Aを視認する。
Therefore, in the example shown in FIG. 8, the visual field of the right eye ER of the observer includes not only one
図9(A)は、この結果、右眼ERに視認される画像を示し、図9(B)は左眼ELに視認される画像を示す。右眼ERの視野の一端では第1の画像1A、左眼ELの視野の同じ端では第3の画像3Aが視認されるため、脳内で3次元視(図の3D)が成立する。また、その付近では右眼ERで第2の画像2A、左眼ELで第3の画像3Aが視認され、これらが重なった結果、やはり脳内で3次元視が成立する。さらにその付近では、右眼ERで第2の画像2A、左眼ELで第4の画像4Aが視認され、これらが重なった結果、やはり脳内で3次元視が成立する。さらにその付近では、右眼ERで第3の画像3A、左眼ELで第4の画像4Aが視認され、これらが重なった結果、やはり脳内で3次元視が成立する。このように、右眼ERと左眼ELで、同じ画像が重なる部分が少ないので、2次元視の部分が通常の人間が感知できない程度になり、実質的に2次元視される部分はなくなる。
As a result, FIG. 9A shows an image visually recognized by the right eye ER, and FIG. 9B shows an image visually recognized by the left eye EL. Since the
すなわち、観察領域11A〜18Aのピッチが標準的な人間の眼間距離Eの1/m(mは2以上の整数)であるので、観察者が適正な平面30よりもパララックスバリア20から離れた場合であっても、右眼ERで視認される画像群(ここでは図8より、画像1A〜5Aの画像郡をいう。)と、左眼ELで視認される画像群(ここでは図8より、画像3A〜7Aの画像郡をいう。)のうち、3次元視を構成する2つの画像(例えば図9での右眼ERの画像1Aと左眼ELの画像3A、同様に右眼ERの画像2Aと左眼ELの画像4A、等)のずれの幅が同じように右眼ER及び左眼ELに入ることになる。したがって、従来技術で説明した図4のように同じ画像が重なる部分が少なくなり、従来のように適正位置から離れたところでも、違和感を感じることがなくなる。このように、本来の観察領域の平面から一定距離離れた第2の平面において、人間の両眼に対応する第1の領域と第2の領域の各々に含まれる複数の画像が水平方向において同じ位相差(つまり同じずれ幅)を持つことによって、第2の平面に人間の両眼があった場合でも、同じ画像が両眼に重なって入ってくる事態が少なくなる。つまり、適正位置から離れたところでも、3次元視の中に2次元視の部分が発生して観察者に違和感を与える事態が少なくなる。
That is, since the pitch of the
以上のように、この実施の形態では、右眼ERに複数の画像が視認され、左眼ELにも複数の画像が視認されるが、右眼ERと左眼ELに同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減または防止することが可能である。 As described above, in this embodiment, a plurality of images are visually recognized by the right eye ER and a plurality of images are also visually recognized by the left eye EL, but the same images are visually overlapped by the right eye ER and the left eye EL. It is possible to avoid such a situation, and it is possible to reduce or prevent a sense of discomfort given to the observer.
図6に戻り、この三次元表示装置の各部の寸法を決定する方法を説明する。表示パネル10、パララックスバリア20および平面30は平行であるので、図6において、三角形の相似則から下記の式が成立することが明らかである。
A/E=D/mB ...(4)
ここで、Aは平面30からパララックスバリア20の開口部23までの距離(適正距離)であり、Eは観察者の眼間距離、例えば65mmである。mは上記の通り、観察領域11A〜18Aのピッチに対する眼間距離Eの比である。Dは表示パネル10のドットからパララックスバリア20の開口部23までの距離であり、Bは図の横方向のドットのピッチである。
Returning to FIG. 6, a method for determining the dimensions of each part of the three-dimensional display device will be described. Since the
A / E = D / mB. . . (4)
Here, A is the distance (appropriate distance) from the
また、やはり三角形の相似則から下記の式が成立することが明らかである。
A/P=(A+D)/nB ...(5)
ここで、Pは図の横方向の開口部23のピッチであり、nは三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数(図示例では8)である。
式(4)と式(5)から以下の式が求められる。
P=nBE/(mB+E) ...(6)
In addition, it is clear that the following equation holds from the similarity rule of triangles.
A / P = (A + D) / nB. . . (5)
Here, P is the pitch of the
The following equations are obtained from equations (4) and (5).
P = nBE / (mB + E). . . (6)
表示パネル10からの光の進行方向を制御する光進行制御部がパララックスバリアである場合には、このようなパラメータ設計により、三次元表示装置から適正な距離離れた平面30における複数の観察領域11A〜18Aのピッチが眼間距離Eの1/mとなる。図示のようにm=2であれば、式(6)は以下のように書き換えられる。
P=nBE/(2B+E) ...(7)
When the light travel control unit that controls the travel direction of light from the
P = nBE / (2B + E). . . (7)
図10は、第1の実施の形態での表示パネル10とパララックスバリア20の開口部23との関係を示す平面図である。図において、数字11〜18はドット11〜18を示し、添字R,G,Bはドットの表示色を示す(Rは赤、Gは緑、Bは青を意味する)。この表示パネル10では、図10の縦方向に、同種のドットが一列になるように配置されている。また、図10の横方向では、1行内でR,G,Bのパタンが繰り返し、異なる視点に対応するドット11〜18のパタンも繰り返すように配置されている。このような配置パタンのドットに対しては、図の縦方向に長く延びる開口部23(仮想線で示す)を持つパララックスバリア20を使用することができる。
FIG. 10 is a plan view showing the relationship between the
図11は、第1の実施の形態での表示パネル10の他の例とパララックスバリア20の開口部23との関係を示す平面図である。この表示パネル10では、図11の縦方向に、同じ表示色のドットが一列になるように配置されているが、一列内で異なる視点に対応するドット11〜18のパタンが繰り返している。また、図11の横方向では、1行内でR,G,Bのパタンが繰り返し、ドット11〜18のパタンも繰り返すように配置されている。このような配置パタンのドットに対しては、短い多数の開口部23(仮想線で示す)を図の斜め方向に階段状に配置したパララックスバリア20を使用することができる。
FIG. 11 is a plan view showing the relationship between another example of the
以上、三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数nが8、適正位置での観察領域のピッチに対する眼間距離Eの比mが2の例を説明した。しかし、nが3以上であって、mが2以上であれば、nおよびmは任意に選定することができ、そのように選定すれば、右眼ERと左眼ELに同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減または防止することが可能である。 The example in which the number of images realized by the three-dimensional display device, that is, the number of viewpoints n is 8, and the ratio m of the interocular distance E to the pitch of the observation area at the appropriate position has been described. However, if n is 3 or more and m is 2 or more, n and m can be arbitrarily selected. If so selected, the same image overlaps the right eye ER and the left eye EL. The situation where it is visually recognized can be avoided, and the uncomfortable feeling given to the observer can be reduced or prevented.
但し、以下の理由から、mは2であると好ましい。観察領域11A〜18Aのピッチが眼間距離の1/m(mは2以上の整数)ということは、両眼で視認される観察領域(例えば図6では観察領域13A,15A)の間に、その視認の時点では視認できない少なくとも1つの観察領域(例えば図6では観察領域14A)が存在することを意味する。そのような観察領域が多ければ多いほど、解像度が悪くなる。mが2であれば解像度の低下を最小限にすることができる。
However, m is preferably 2 for the following reasons. That the pitch of the
<第2の実施の形態>
図12は、本発明の第2の実施の形態に係る三次元表示装置を示す断面図である。この三次元表示装置は、第1の実施の形態と同様の表示パネル10と、光進行制御部としてのレンティキュラーレンズ40を備える。レンティキュラーレンズ40は、半楕円柱状の複数の凸レンズ41がそれらの軸線が平行になるように配置されたシートである。レンティキュラーレンズ40は、適正距離をおいて表示パネル10と平行に配置されている。適正距離とは、1視点に相当する1つの画像を構成する複数のドットからの光がレンティキュラーレンズ40の凸レンズ41を通って集まるのに必要な距離である。
<Second Embodiment>
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention. This three-dimensional display device includes a
レンティキュラーレンズ40から適正な距離、離れた平面30において観察領域11Aには、複数のドット11から進行する光が開口部23を通って到達する。平面30において観察領域12Aには、複数のドット12から進行する光が開口部23を通って到達し、平面30において観察領域13Aには、複数のドット13から進行する光が開口部23を通って到達し、平面30において観察領域14Aには、複数のドット14から進行する光が開口部23を通って到達する。同様に、ドット15〜18は、観察領域15A〜18Aに対応する。
Light traveling from the plurality of
従って、観察者の眼が観察領域11Aにあれば、その眼にはドット11で形成される第1の画像が視認され、観察者の眼が観察領域12Aにあれば、その眼にはドット12で形成される第2の画像が視認され、観察者の眼が観察領域13Aにあれば、その眼にはドット13で形成される第3の画像が視認され、観察者の眼が観察領域14Aにあれば、その眼にはドット14で形成される第4の画像が視認される。同様に、観察領域15A〜18Aは、第5〜第8の画像に対応する。このように、レンティキュラーレンズ40から適正な距離、離れた平面30では、観察領域に応じて、異なる画像が視認される。
Therefore, if the observer's eyes are in the
観察領域11A〜18Aのピッチは、標準的な人間の眼間距離Eの1/m(mは2以上の整数)である。図示の形態では、m=2であり、観察領域11A〜18AのピッチはE/2である。
The pitch of the
この実施の形態においても、観察者が適正な平面30よりもレンティキュラーレンズ40から離れた場合には、第1の実施の形態について図7ないし図9を参照して説明した理由とまったく同じ理由によって、右眼ERに複数の画像が視認され、左眼ELにも複数の画像が視認されるが、右眼ERと左眼ELに同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減または防止することが可能である。
Also in this embodiment, when the observer is farther from the
この実施の形態の三次元表示装置の各部の寸法を決定する方法は、図6を参照して、第1の実施の形態の三次元表示装置の各部の寸法を決定する方法に準ずる。つまり、レンティキュラーレンズ40の凸レンズのピッチPは、以下の式から求められる。
P=nBE/(mB+E) ...(8)
ここで、nは三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数(図示例では8)であり、Bは図の横方向のドットのピッチであり、Eは観察者の眼間距離、例えば65mmである。mは上記の通り、観察領域11A〜18Aのピッチに対する眼間距離Eの比である。
The method for determining the dimensions of each part of the three-dimensional display device according to this embodiment is similar to the method for determining the dimensions of each part of the three-dimensional display device according to the first embodiment with reference to FIG. That is, the pitch P of the convex lens of the
P = nBE / (mB + E). . . (8)
Here, n is the number of images realized by the three-dimensional display device, that is, the number of viewpoints (8 in the illustrated example), B is the pitch of dots in the horizontal direction in the figure, E is the interocular distance of the observer, For example, it is 65 mm. As described above, m is the ratio of the interocular distance E to the pitch of the
表示パネル10からの光の進行方向を制御する光進行制御部がレンティキュラーレンズである場合には、このようなパラメータ設計により、三次元表示装置から適正な距離離れた平面30における複数の観察領域11A〜18Aのピッチが眼間距離Eの1/mとなる。図示のようにm=2であれば、式(8)は以下のように書き換えられる。
P=nBE/(2B+E) ...(9)
When the light travel control unit that controls the travel direction of light from the
P = nBE / (2B + E). . . (9)
図13は、第2の実施の形態での表示パネル10とレンティキュラーレンズ40の凸レンズ41との関係を示す平面図である。図において、数字11〜18はドット11〜18を示し、添字R,G,Bはドットの表示色を示す。この表示パネル10では、図13の縦方向に、同種のドットが一列になるように配置されている。また、図13の横方向では、1行内でR,G,Bのパタンが繰り返し、異なる視点に対応するドット11〜18のパタンも繰り返すように配置されている。このような配置パタンのドットに対しては、図の縦方向に軸線が延びる凸レンズ41(仮想線で示す)を持つレンティキュラーレンズ40を使用することができる。
FIG. 13 is a plan view showing the relationship between the
図14は、第2の実施の形態での表示パネル10の他の例とレンティキュラーレンズ40の凸レンズ41との関係を示す平面図である。この表示パネル10では、図14の縦方向に、同じ表示色のドットが一列になるように配置されているが、一列内で異なる視点に対応するドット11〜18のパタンが繰り返している。また、図14の横方向では、1行内でR,G,Bのパタンが繰り返し、ドット11〜18のパタンも繰り返すように配置されている。このような配置パタンのドットに対しては、図の斜め方向に軸線が延びる凸レンズ41(仮想線で示す)を持つレンティキュラーレンズ40を使用することができる。
FIG. 14 is a plan view showing the relationship between another example of the
この実施の形態でも、三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数nが8、適正位置での観察領域のピッチに対する眼間距離Eの比mが2である。しかし、nが3以上であって、mが2以上であれば、nおよびmは任意に選定することができ、そのように選定すれば、右眼ERと左眼ELに同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減または防止することが可能である。但し、第1の実施の形態に関して上述した理由と同じ理由から、mは2であると好ましい。 Also in this embodiment, the number of images realized by the three-dimensional display device, that is, the number of viewpoints n is 8, and the ratio m of the interocular distance E to the pitch of the observation region at the appropriate position is 2. However, if n is 3 or more and m is 2 or more, n and m can be arbitrarily selected. If so selected, the same image overlaps the right eye ER and the left eye EL. The situation where it is visually recognized can be avoided, and the uncomfortable feeling given to the observer can be reduced or prevented. However, m is preferably 2 for the same reason as described above with respect to the first embodiment.
<応用>
次に、本発明に係る三次元表示装置を適用した電子機器について説明する。図15は、上記のいずれかの実施の形態に係る三次元表示装置1を画像表示装置に利用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ2000は、三次元表示装置1と本体部2010とを備える。本体部2010には、電源スイッチ2001およびキーボード2002が設けられている。
図16に、上記のいずれかの実施の形態に係る三次元表示装置1を適用した携帯電話機を示す。携帯電話機3000は、複数の操作ボタン3001およびスクロールボタン3002、ならびに三次元表示装置1を備える。スクロールボタン3002を操作することによって、三次元表示装置1に表示される画面がスクロールされる。
図17に、上記のいずれかの実施の形態に係る三次元表示装置1を適用した情報携帯端末(PDA:Personal Digital Assistant)を示す。情報携帯端末4000は、複数の操作ボタン4001および電源スイッチ4002、ならびに三次元表示装置1を備える。電源スイッチ4002を操作すると、各種の情報が三次元表示装置1に表示される。
<Application>
Next, an electronic apparatus to which the three-dimensional display device according to the present invention is applied will be described. FIG. 15 is a perspective view showing a configuration of a mobile personal computer using the three-
FIG. 16 shows a mobile phone to which the three-
FIG. 17 shows an information portable terminal (PDA: Personal Digital Assistant) to which the three-
本発明に係る有機EL装置が適用される電子機器としては、図15から図17に示したもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。 As electronic devices to which the organic EL device according to the present invention is applied, in addition to those shown in FIGS. 15 to 17, a digital still camera, a television, a video camera, a car navigation device, a pager, an electronic notebook, electronic paper, a calculator, Examples include a word processor, a workstation, a videophone, a POS terminal, a video player, and a device equipped with a touch panel.
1…三次元表示装置、10…表示パネル、11〜18…ドット、20…パララックスバリア、21…基板、22…遮光部、23…開口部、30…平面、E…眼間距離、ER…右眼、EL…左眼、11A〜18A…観察領域、40…レンティキュラーレンズ、41…凸レンズ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記表示パネルの所定のドットから進行する光が前記複数の観察領域のうち所定の観察領域に進行するのを許容する光進行制御部とを備え、
前記光進行制御部から一定距離離れた平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが、標準的な人間の眼間距離の1/m(mは2以上の整数)であることを特徴とする三次元表示装置。 In order to provide a plurality of images corresponding to three or more viewpoints in a plurality of observation regions, a display panel in which dots for displaying the plurality of images are arranged;
A light progression control unit that allows light traveling from a predetermined dot of the display panel to travel to a predetermined observation region among the plurality of observation regions;
The horizontal pitch of the plurality of observation regions on a plane separated from the light progression control unit by a certain distance is 1 / m (m is an integer of 2 or more) of a standard human interocular distance. 3D display device.
前記光進行制御部は、遮光部と光が透過する複数の開口部を有するパララックスバリアであって、前記開口部は前記方向にピッチPで配置されており、
前記眼間距離をE、前記複数の画像に相当する視点の数をnとする場合に下記の式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の三次元表示装置。
P=nBE/(mB+E) In the display panel, dots are arranged at a pitch B in one direction,
The light progression control unit is a parallax barrier having a light shielding unit and a plurality of openings through which light is transmitted, and the openings are arranged at a pitch P in the direction,
2. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein the following expression is satisfied when the interocular distance is E and the number of viewpoints corresponding to the plurality of images is n.
P = nBE / (mB + E)
前記光進行制御部は、所定の角度で光を屈折させるレンティキュラーレンズであって、前記レンティキュラーレンズの各レンズはピッチPで配置されており、
前記眼間距離をE、前記複数の画像に相当する視点の数をnとする場合に下記の式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の三次元表示装置。
P=nBE/(mB+E) In the display panel, dots are arranged at a pitch B in one direction,
The light progression control unit is a lenticular lens that refracts light at a predetermined angle, and each lens of the lenticular lens is arranged at a pitch P,
2. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein the following equation is satisfied when the interocular distance is E and the number of viewpoints corresponding to the plurality of images is n.
P = nBE / (mB + E)
前記表示パネルの所定のドットから進行する光が前記複数の観察領域のうち所定の観察領域に進行するのを許容する光進行制御部とを備え、
前記光進行制御部から一定距離離れた平面における前記複数の観察領域から離れた第2の平面に、前記光進行制御部を通って進行した複数の画像を各々含む第1の領域と第2の領域とを提供することが可能であって、
前記第1の領域に含まれる複数の画像と前記第2の領域に含まれる複数の画像とで三次元視が可能であり、前記第1の領域に含まれる複数の画像と前記第2の領域に含まれる複数の画像とが水平方向において同じ位相差を持つように、前記平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが設定されていることを特徴とする三次元表示装置。 In order to provide a plurality of images corresponding to three or more viewpoints in a plurality of observation regions, a display panel in which dots for displaying the plurality of images are arranged;
A light progression control unit that allows light traveling from a predetermined dot of the display panel to travel to a predetermined observation region among the plurality of observation regions;
A first region and a second region each including a plurality of images traveling through the light progression control unit on a second plane separated from the plurality of observation regions on a plane separated from the light progression control unit by a certain distance It is possible to provide an area and
The plurality of images included in the first region and the plurality of images included in the second region can be viewed in three dimensions, and the plurality of images included in the first region and the second region A three-dimensional display device in which a horizontal pitch of the plurality of observation regions on the plane is set so that a plurality of images included in the image have the same phase difference in the horizontal direction.
6. The three-dimensional display according to claim 5, wherein a horizontal pitch of the plurality of observation areas on the plane is 1 / m (m is an integer of 2 or more) of a standard human interocular distance. apparatus.
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