JP2016029419A - Stereoscopic image display device - Google Patents

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須藤 敏行
Toshiyuki Sudo
敏行 須藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem in which an image observed from any one parallax direction is viewed to have a horizontal-striped non-display area superimposed and therefore the quality of the image is deteriorated, when the deterioration of apparent resolution is dispersed into a vertical direction and a horizontal direction, in a stereoscopic image display device having a lenticular method independently presenting a plurality of parallax images in a plurality of directions.SOLUTION: A stereoscopic image display device controls the vertical directivity of light emitted from a pixel, and disposes a longitudinal diffusion plate for diffusing light in only a vertical direction on a plane surface substantially matched with a lenticular lens to expand the apparent height of the pixel, thereby eliminating a horizontal-striped non-display area.SELECTED DRAWING: Figure 21

Description

本発明は、複数の視差画像を複数方向に独立に提示可能な立体画像表示装置に関する発明である。   The present invention relates to a stereoscopic image display device capable of independently presenting a plurality of parallax images in a plurality of directions.

複数の視差画像を、複数の方向に独立に提示可能な立体画像表示装置は様々な方式のものが提案されている。一般には表示用画素が2次元マトリクス状に配置された2次元画像表示装置と、視差バリアやレンチキュラレンズなどの水平方向光指向性発生手段を組み合わせることでこれを実現する。   Various types of stereoscopic image display devices that can present a plurality of parallax images independently in a plurality of directions have been proposed. In general, this is realized by combining a two-dimensional image display device in which display pixels are arranged in a two-dimensional matrix with a horizontal light directivity generating means such as a parallax barrier or a lenticular lens.

図1は上記方式の構成例を示している。1は表示用画素が2次元マトリクス状に配置された2次元画像表示装置、2は1の前面に配置され、1上の表示用画素から出た表示光に水平方向指向性を与える水平方向光指向性発生手段である。水平方向光指向性発生手段2としてよく用いられるのは、図2に示すようなスリット開口のアレイで構成される視差バリア3や、図3に示すようなシリンドリカルレンズアレイで構成されるレンチキュラレンズ4などである。次にレンチキュラレンズを用いて異なる複数の方向に異なる視差画像群を指向性をもって提示する「単純レンチキュラ方式」を、図4〜6を用いて説明する。   FIG. 1 shows a configuration example of the above method. Reference numeral 1 denotes a two-dimensional image display device in which display pixels are arranged in a two-dimensional matrix. Reference numeral 2 denotes a horizontal light which is arranged in front of 1 and gives horizontal directivity to display light emitted from the display pixels on 1. It is a directivity generating means. Often used as the horizontal light directivity generating means 2 is a parallax barrier 3 composed of an array of slit openings as shown in FIG. 2, or a lenticular lens 4 composed of a cylindrical lens array as shown in FIG. Etc. Next, a “simple lenticular method” that presents different parallax image groups in different directions using a lenticular lens with directivity will be described with reference to FIGS.

図4は画像表示装置1の正面図、図5は上記構成例の平面図である。図中、表示用画素に添付されている記号は、視差方向の番号と色画素の種類を示している。ここでは一般的なRGBストライプ配列の画像表示装置を用いており、R(赤),G(緑),B(青)は水平方向に繰り返し順次配列されている。以下、本明細書においては複数の視差方向のうち、i番目の方向に向かう表示光を表現する画素を視点i対応画素と呼ぶことにする。図4〜6において視差方向は25の方向を想定しており、各方向から観察されるべき画素が水平方向に順次配列されている。個々の画素のピッチは水平方向がΔh、垂直方向がΔvとなっている。   4 is a front view of the image display device 1, and FIG. 5 is a plan view of the above configuration example. In the figure, symbols attached to the display pixels indicate the parallax direction number and the type of color pixel. Here, a general RGB stripe array image display apparatus is used, and R (red), G (green), and B (blue) are sequentially and repeatedly arranged in the horizontal direction. Hereinafter, in the present specification, a pixel representing display light traveling in the i-th direction among a plurality of parallax directions is referred to as a viewpoint i-corresponding pixel. 4 to 6, the parallax direction is assumed to be 25, and pixels to be observed from each direction are sequentially arranged in the horizontal direction. The pitch of each pixel is Δh in the horizontal direction and Δv in the vertical direction.

図5のようにして、この状態の画像表示装置1にレンチキュラレンズ4を組み合わせた場合、レンズの結像作用により画素の水平方向位置に応じて25の異なる方向に画像表示光が分離される。この作用がすべてのシリンドリカルレンズと画素に対して働くため、画像表示装置1全体としては25の異なる方向に対応する視差画像を独立に提示することが可能になる。このように方向に応じて分離提示される視差画像を左右の眼で独立に観察すると、両眼視差により観察者は立体画像を認識することができる。つまり図5の構成で立体画像表示装置を実現することができる。   As shown in FIG. 5, when the lenticular lens 4 is combined with the image display device 1 in this state, the image display light is separated into 25 different directions according to the horizontal position of the pixel by the imaging action of the lens. Since this effect | action works with respect to all the cylindrical lenses and pixels, it becomes possible as the image display apparatus 1 whole to show the parallax image corresponding to 25 different directions independently. Thus, when the parallax images separately presented according to the direction are observed independently with the left and right eyes, the observer can recognize the stereoscopic image by the binocular parallax. That is, a stereoscopic image display apparatus can be realized with the configuration of FIG.

図6は25の異なる方向のうち第13の方向から画像表示装置を見た場合の画像の見え方を示している。視点13対応画素は、このシリンドリカルレンズにおいては「13R」つまり赤色の画素のみで構成されるので、ここでは「13R」のみが観察される。(その他の色画素「13G」「13B」は別のシリンドリカルレンズを通して観察される。)このとき第13の方向の観察者からは、もともと幅がΔh、高さがΔv程度であった画素が、高さはそのままで幅のみシリンドリカルレンズの幅PLに引き伸ばされた長方形画素が観察されることになる。この現象は他の方向から観察した場合にも発生するため、結局観察者は画像表示装置1の解像度が水平方向のみ劣化した画像を観察することになる。視差画像数をNとするとPLはおおよそN×Δh となるため、上記画像の水平方向の解像度劣化は1/Nとなる。したがって、視差画像数Nが大きな数となった場合、水平方向のみの解像度劣化が大きくなるため、再生される立体像の画質は著しく低下してしまう。   FIG. 6 shows how an image is seen when the image display device is viewed from the thirteenth direction out of 25 different directions. The pixel corresponding to the viewpoint 13 is composed of only “13R”, that is, a red pixel in this cylindrical lens, and therefore only “13R” is observed here. (The other color pixels “13G” and “13B” are observed through another cylindrical lens.) At this time, from the observer in the thirteenth direction, a pixel that originally had a width of Δh and a height of about Δv, A rectangular pixel that is stretched to the width PL of the cylindrical lens with the height unchanged is observed. Since this phenomenon also occurs when observed from other directions, the observer eventually observes an image in which the resolution of the image display device 1 is deteriorated only in the horizontal direction. If the number of parallax images is N, PL is approximately N × Δh, so the resolution degradation in the horizontal direction of the image is 1 / N. Therefore, when the number N of parallax images becomes a large number, degradation in resolution only in the horizontal direction becomes large, so that the quality of the reproduced stereoscopic image is significantly lowered.

特許文献1、特許文献2ではこの問題点を解決するために、表示画素とレンチキュラレンズとの相対的位置関係を工夫している。図7は特許文献1において示された「斜めレンチキュラ方式」の説明図である。画像表示装置1上に2次元マトリクス状に配列された表示用画素の垂直配列ラインに対し、レンチキュラレンズ4の母線方向がαだけ傾いて配置されている。また、図4で示した「単純レンチキュラ方式」の構成とは異なり、視差画像数Nと同数の画素が水平方向に繰り返し配列されているわけではなく、N=m×nなる関係を満たす自然数mとnと色画素の種類数を表すcとを用いて、水平方向c×m個、鉛直方向n個の画素マトリクスを構成し、このマトリクス内でN種類の視点対応画素が抜けなく重複なく配列されるように画素配置されている。   In Patent Documents 1 and 2, in order to solve this problem, the relative positional relationship between the display pixel and the lenticular lens is devised. FIG. 7 is an explanatory diagram of the “oblique lenticular method” disclosed in Patent Document 1. A bus line direction of the lenticular lens 4 is inclined by α with respect to a vertical array line of display pixels arranged in a two-dimensional matrix on the image display device 1. Also, unlike the configuration of the “simple lenticular method” shown in FIG. 4, the same number of pixels as the number of parallax images N are not repeatedly arranged in the horizontal direction, but a natural number m that satisfies the relationship N = m × n. And n and c representing the number of types of color pixels are used to form a pixel matrix of c × m pixels in the horizontal direction and n pixels in the vertical direction, and N types of viewpoint-corresponding pixels are arranged without overlap in this matrix. The pixels are arranged as described above.

図7の構成例は視差画像数6の立体画像表示装置を示しており、水平方向3、垂直方向6の画素マトリクスを構成して6つの方向への視差画像情報を格納している。(RGB配置の色画素なので色画素数c=3となり、m=1、n=6の関係が成り立っている。) そしてシリンドリカルレンズの傾いた母線上には同じ視点への対応画素が並ぶよう配置されている。例えば図7において視点3対応画素は図中点線で示したLines(3)上に並び、視点4対応画素は図中一点鎖線で示したLines(4)上に並ぶ。   The configuration example of FIG. 7 shows a stereoscopic image display device having six parallax images, which configures a pixel matrix of three horizontal directions and six vertical directions to store parallax image information in six directions. (Because the color pixels are RGB, the number of color pixels is c = 3, and the relationship of m = 1 and n = 6 is established.) And the corresponding pixels for the same viewpoint are arranged on the inclined bus of the cylindrical lens. Has been. For example, in FIG. 7, the pixels corresponding to the viewpoint 3 are arranged on the Lines (3) indicated by the dotted line in the drawing, and the pixels corresponding to the viewpoint 4 are arranged on the Lines (4) shown by the one-dot chain line in the drawing.

このような配置の場合、垂直方向位置の異なる画素段であるa〜f段において、a、c、e段は視点1,3,5対応画素が配置され、b、d、f段は視点2,4,6対応画素が配置される。a、c、e段の画素からの表示光の様子を図8、9、10に示す。図8は平面図、図9は第3番目の視差方向から本装置を観察した場合の図、図10は側面図である。前述の「単純レンチキュラ方式」と比較すると、この「斜めレンチキュラ方式」の場合、次のような違いがある。
(A) 単純レンチキュラ方式の場合、視差画像数Nに対してシリンドリカルレンズの水平幅PLがおおよそN×Δh(Δhは画素のピッチ)となっていたのに対し、斜めレンチキュラ方式の場合はおおよそc×m×Δhとなり、観察者から見える画素の水平幅が小さくなる。
(B) 単純レンチキュラ方式の場合、どの方向の視点からもすべての垂直方向の画素段が光って見えているのに対し、斜めレンチキュラ方式の場合は、垂直方向(n/c−1)段おきに光って見えるため表示に有効な画素数がc/nに減少する。
(C) 単純レンチキュラ方式の場合、視差画像数Nのとき、任意の1視差方向から観察される視差画像は垂直方向の解像度劣化がなく、水平方向の解像度劣化のみ1/Nとなっていたのに対し、斜めレンチキュラ方式の場合は、N=m×nなる自然数m、nを用いて、水平方向解像度は1/m、垂直方向解像度はc/nとなるように、解像度劣化の方向を分散させて解像度劣化を目立たないように構成することができる。
In such an arrangement, in the a to f stages, which are pixel stages having different vertical positions, the pixels corresponding to the viewpoints 1, 3, and 5 are arranged in the a, c, and e stages, and the b, d, and f stages are the viewpoint 2. , 4 and 6 are arranged. FIGS. 8, 9 and 10 show the state of the display light from the a, c and e stage pixels. FIG. 8 is a plan view, FIG. 9 is a view when the present apparatus is observed from the third parallax direction, and FIG. 10 is a side view. Compared to the “simple lenticular method” described above, the “oblique lenticular method” has the following differences.
(A) In the case of the simple lenticular method, the horizontal width PL of the cylindrical lens is approximately N × Δh (Δh is the pixel pitch) with respect to the number N of parallax images, whereas in the case of the oblique lenticular method, approximately c × m × Δh, and the horizontal width of the pixel seen by the observer is reduced.
(B) In the case of the simple lenticular method, all vertical pixel stages are shining from the viewpoint in any direction, whereas in the case of the oblique lenticular method, every vertical direction (n / c-1) steps. Therefore, the number of effective pixels for display is reduced to c / n.
(C) In the case of the simple lenticular method, when the number of parallax images is N, the parallax image observed from any one parallax direction has no vertical resolution degradation, and only the horizontal resolution degradation is 1 / N. On the other hand, in the case of the oblique lenticular method, using the natural numbers m and n where N = m × n, the resolution degradation direction is distributed so that the horizontal resolution is 1 / m and the vertical resolution is c / n. Thus, it can be configured so that the resolution degradation is not noticeable.

なお、b、d、f段の画素からの表示光は図11(平面図)、図12(第4番目の視差方向から本装置を観察した場合の図)、図13(側面図)のように出射しており、上記a、c、e段の画素からの表示光と相補的な関係となっているため、観察者は両者を同時に観察することで極端な不連続感を感じずに立体像観察を行うことができる。   The display light from the b, d, and f stage pixels is as shown in FIG. 11 (plan view), FIG. 12 (view when the apparatus is observed from the fourth parallax direction), and FIG. 13 (side view). And is complementary to the display light from the a, c, and e stage pixels, so that the observer can observe both of them at the same time without feeling an extreme discontinuity. Image observation can be performed.

次に別の従来技術である「斜め画素方式」の説明を行う。図14は特許文献2において示された「斜め画素方式」の説明図である。「斜めレンチキュラ方式」では一般の画素マトリクスから構成される画像表示装置に対してレンチキュラレンズを斜めに傾けて配置したが、「斜め画素方式」では「単純レンチキュラ方式」同様にレンチキュラレンズの母線方向は垂直となるように配置し、相対的に画素マトリクスの方が斜めに傾いて配置されるよう構成して「斜めレンチキュラ方式」と同様の効果を発生させている。   Next, another “prior to oblique pixel method” will be described. FIG. 14 is an explanatory diagram of the “oblique pixel method” disclosed in Patent Document 2. In the “oblique lenticular method”, the lenticular lens is tilted with respect to an image display device composed of a general pixel matrix. However, in the “oblique pixel method”, the bus line direction of the lenticular lens is the same as the “simple lenticular method”. The pixel matrix is arranged so as to be vertically inclined, and the pixel matrix is arranged so as to be inclined obliquely, thereby producing the same effect as the “oblique lenticular method”.

「斜め画素方式」では、N=m×nなる関係を満たす自然数m、nと色画素の種類数cを用いて、水平方向c×m個、垂直方向n個の画素マトリクスの繰り返し配置を行う。このとき、垂直方向に隣接する画素段同士はすべて水平方向一定量δ=c/n×Δhだけずれて配置されている。図14の構成例は視差画像数30の立体画像表示装置を示しており、水平方向3×5=15、垂直方向6の画素マトリクスを構成して30の方向への視差画像情報を格納している。色画素はRGBの3種類としているので、垂直方向に隣接する画素段同士の水平方向シフト量δは1/2×Δh、つまり各画素水平ピッチの半分ずつとなる。   In the “diagonal pixel method”, a natural number m satisfying the relationship of N = m × n and n and the number of types of color pixels c are used to repeatedly arrange a pixel matrix of c × m pixels in the horizontal direction and n pixels in the vertical direction. . At this time, the pixel stages adjacent in the vertical direction are all shifted by a certain amount δ = c / n × Δh in the horizontal direction. The configuration example of FIG. 14 shows a stereoscopic image display device with 30 parallax images, and stores a parallax image information in 30 directions by forming a pixel matrix of 3 × 5 = 15 in the horizontal direction and 6 in the vertical direction. Yes. Since there are three types of color pixels of RGB, the horizontal shift amount δ between adjacent pixel stages in the vertical direction is ½ × Δh, that is, half of each pixel horizontal pitch.

そして、図中「連続する視差画像の画素列ライン」に沿って1~Nの視差画像群を表現する画素が連続して配置される。例えば図14において視点13対応画素は図中点線で示したLine(13)上に並び、視点14対応画素は図中一点鎖線で示したLine(14)上に並ぶ。   Then, pixels representing 1 to N parallax image groups are continuously arranged along “pixel row lines of continuous parallax images” in the figure. For example, in FIG. 14, the pixels corresponding to the viewpoint 13 are arranged on the Line (13) indicated by the dotted line in the drawing, and the pixels corresponding to the viewpoint 14 are arranged on the Line (14) shown by the alternate long and short dash line in the drawing.

このような配置の場合、垂直方向位置の異なる画素段であるa〜f段において、a、c、e段は奇数番目の視点対応画素が配置され、b、d、f段は偶数番目の視点対応画素が配置される。a、c、e段の画素からの表示光の様子を図15、16、17に示す。図15は平面図、図16は第13番目の視差方向から本装置を観察した場合の図、図17は側面図である。   In such an arrangement, in the a to f stages having different pixel positions in the vertical direction, the a, c, and e stages are arranged with odd-numbered viewpoint corresponding pixels, and the b, d, and f stages are even-numbered viewpoints. Corresponding pixels are arranged. FIGS. 15, 16, and 17 show the state of the display light from the a, c, and e stage pixels. 15 is a plan view, FIG. 16 is a view when the present apparatus is observed from the 13th parallax direction, and FIG. 17 is a side view.

前述の「単純レンチキュラ方式」と比較すると、この「斜め画素方式」の場合も「斜めレンチキュラ方式」同様の違い(前述の箇条書き(A)〜(C))が発生していることがわかる。なお、b、d、f段の画素からの表示光の様子は図18(平面図)、図19(第14番目の視差方向から本装置を観察した場合の図)、図20(側面図)のようになっており、上記a、c、e段の画素からの表示光の様子と相補的な関係となっているため、観察者は両者を同時に観察することで極端な不連続感を感じずに立体像観察を行うことができる。   Compared with the above-mentioned “simple lenticular method”, it can be seen that also in this “oblique pixel method”, the same difference (the above-mentioned bullets (A) to (C)) occurs as in the “oblique lenticular method”. The appearance of display light from the b, d, and f stage pixels is shown in FIG. 18 (plan view), FIG. 19 (view when the present apparatus is observed from the 14th parallax direction), and FIG. 20 (side view). Since it has a complementary relationship with the state of the display light from the a, c, e pixels, the observer feels extreme discontinuity by observing both simultaneously. 3D image observation can be performed.

特開平9-236777号公報JP-A-9-236777 特開2005-316372号公報JP 2005-316372 A

前述したように、特許文献1、特許文献2において開示されている立体画像表示装置は垂直方向(n/c−1)段おきに光って見えるため表示に有効な画素数がc/nに減少する。これらの課題は視差画像数Nが少ない場合はあまり問題とならないが、Nが大きい場合は画像が暗く見えたり画像上に横縞が重畳した不連続画像に見えるなどして画質が低下し、画像表示装置としては致命的な問題となる。例えば広告用途での大画面立体ディスプレイを想定した設計をする場合、画面幅5mほどのディスプレイとなるので画面幅の2倍=10mほどの観察域が確保されることが望ましい。   As described above, since the stereoscopic image display devices disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 appear to shine every vertical (n / c-1) stages, the number of pixels effective for display is reduced to c / n. To do. These problems are not a problem when the number N of parallax images is small, but when N is large, the image looks dark, or the image quality appears to be discontinuous with horizontal stripes superimposed on the image. As a device, it becomes a fatal problem. For example, when designing a large-screen three-dimensional display for advertising purposes, it is desirable to secure an observation area that is twice the screen width = about 10 m since the display has a screen width of about 5 m.

10mの水平幅において常に両眼立体視が可能とするためには、視点のピッチが人間の眼間距離(65mm程度)よりも小さくなくてはならない。仮に視点ピッチを50mmと定めると、視点数Nは10m÷50mm=200程度が必要となる。そこでN=196と設定し、前述の画素マトリクスの横と縦の数mとnをそれぞれ14とした場合の「斜めレンチキュラ方式」や「斜め画素方式」での有効画素数を求めてみると、3/14(21.4%)となることがわかる。これはつまり縦方向の画素ラインの5本のうち約1本が表示され、それ以外の約4本は非表示状態となることを意味し、観察者は太くて暗い横縞が重畳された状態の、非常に見にくい画像を観察することになってしまう。   In order to always allow binocular stereoscopic viewing at a horizontal width of 10 m, the viewpoint pitch must be smaller than the human interocular distance (about 65 mm). If the viewpoint pitch is set to 50 mm, the number of viewpoints N needs to be about 10 m ÷ 50 mm = 200. Therefore, when N = 196 is set and the horizontal and vertical numbers m and n of the above-described pixel matrix are set to 14, the number of effective pixels in the “oblique lenticular method” and “oblique pixel method” is obtained. It turns out that it will be 3/14 (21.4%). This means that about one of the five vertical pixel lines will be displayed, and the other four will be in a non-display state, and the observer will be in a state where thick and dark horizontal stripes are superimposed It will end up observing images that are very difficult to see.

本発明の立体画像表示装置は、
少なくとも鉛直方向の光指向性を有する画像表示光を放射する画素を2次元的に配列した画像ディスプレイと、
前記画像ディスプレイの前面に配置され、光の水平方向指向性発生手段を連続して水平方向に接続した水平方向指向性発生手段アレイと、
前記水平方向指向性発生手段アレイと略一致した平面状に配置され、光を鉛直方向のみに拡散させる鉛直方向光拡散素子を有し、
前記画像ディスプレイ上には、
観察者領域におけるN個(Nは自然数)の水平方向視点からの視差画像情報を前記画像ディスプレイ上の位置に応じて切り出した輝度情報を反映したN種類の視点対応画素がマトリクス状に配列され1からNの視点対応画素の水平方向位置は、この順列に従って一定間隔で繰り返し並んでおり、
少なくとも隣接する視点に対応する視点対応画素同士は画像ディスプレイ上の異なる高さ位置の画素として配列され、
前記画素から放射される光束の前記鉛直方向光拡散素子上への投影領域を擬似画素領域とするとき、前記擬似画素領域の高さは元の画素の高さよりも大きく、
かつ同一の視点に対応する視点対応画素からの光束が形成する擬似画素領域同士が鉛直方向光拡散素子上で鉛直方向に隙間なく、かつ重複なく並んで配置されるよう前記画像表示光の鉛直方向光指向性が調整されていることを特徴とする。
The stereoscopic image display apparatus of the present invention is
An image display in which pixels that emit image display light having at least vertical light directivity are two-dimensionally arranged; and
A horizontal directionality generating means array arranged in front of the image display and connected in a horizontal direction with light horizontal directionality generating means; and
A vertical light diffusing element that is arranged in a plane substantially coincident with the horizontal directionality generating means array and diffuses light only in the vertical direction;
On the image display,
N types of viewpoint-corresponding pixels reflecting luminance information obtained by cutting out parallax image information from N horizontal viewpoints (N is a natural number) in the observer area according to the position on the image display are arranged in a matrix. The horizontal positions of pixels corresponding to the viewpoints N to N are repeatedly arranged at regular intervals according to this permutation,
Viewpoint-corresponding pixels corresponding to at least adjacent viewpoints are arranged as pixels at different height positions on the image display,
When the projection area of the luminous flux emitted from the pixel onto the vertical light diffusing element is a pseudo pixel area, the height of the pseudo pixel area is larger than the height of the original pixel,
In addition, the vertical direction of the image display light is such that the pseudo pixel regions formed by the light fluxes from the viewpoint-corresponding pixels corresponding to the same viewpoint are arranged side by side with no gap in the vertical direction on the vertical light diffusing element. The light directivity is adjusted.

本発明によれば、2次元マトリクス状に画素を配置した画像表示装置とレンチキュラレンズなどの光指向性制御手段を組み合わせて複数の視差画像を複数方向に独立に提示可能とした立体画像表示装置において、観察可能な視差画像数を増加させた場合でも観察者が観察する視差画像の有効画素領域を減少させず、画質の劣化を目立たせない効果を発生させることができる。   According to the present invention, in a stereoscopic image display device capable of independently presenting a plurality of parallax images in a plurality of directions by combining an image display device in which pixels are arranged in a two-dimensional matrix and a light directivity control means such as a lenticular lens. Even when the number of observable parallax images is increased, the effective pixel area of the parallax image observed by the observer is not reduced, and an effect that does not make the deterioration of the image quality noticeable can be generated.

従来技術の基本構成Basic structure of conventional technology 従来技術で使用される視差バリアの斜視図Perspective view of parallax barrier used in the prior art 従来技術で使用されるレンチキュラレンズの斜視図Perspective view of lenticular lens used in the prior art 従来技術「単純レンチキュラ方式」の説明図 その1Explanatory drawing of conventional technology “Simple Lenticular Method” Part 1 従来技術「単純レンチキュラ方式」の説明図 その2Explanatory drawing of prior art “simple lenticular method” Part 2 従来技術「単純レンチキュラ方式」の説明図 その3Explanatory drawing of conventional technology “Simple Lenticular Method” Part 3 従来技術「斜めレンチキュラ方式」の説明図 その1Explanatory drawing of the conventional technology “oblique lenticular method” Part 1 従来技術「斜めレンチキュラ方式」の説明図 その2Explanatory drawing of the prior art “oblique lenticular method” Part 2 従来技術「斜めレンチキュラ方式」の説明図 その3Explanatory drawing of the conventional technology “oblique lenticular method” Part 3 従来技術「斜めレンチキュラ方式」の説明図 その4Explanatory drawing of the conventional technology “oblique lenticular method” Part 4 従来技術「斜めレンチキュラ方式」の説明図 その5Explanatory drawing of the conventional technology “oblique lenticular method” 5 従来技術「斜めレンチキュラ方式」の説明図 その6Explanatory drawing of the conventional technology “oblique lenticular method” Part 6 従来技術「斜めレンチキュラ方式」の説明図 その7Explanatory drawing of the conventional technology “oblique lenticular method” Part 7 従来技術「斜め画素方式」の説明図 その1Explanatory drawing of prior art “oblique pixel method” Part 1 従来技術「斜め画素方式」の説明図 その2Explanatory drawing of the prior art “oblique pixel method” Part 2 従来技術「斜め画素方式」の説明図 その3Explanatory drawing of prior art “diagonal pixel method” Part 3 従来技術「斜め画素方式」の説明図 その4Explanatory drawing of conventional technology “diagonal pixel method” Part 4 従来技術「斜め画素方式」の説明図 その5Explanatory drawing of prior art “oblique pixel method” 5 従来技術「斜め画素方式」の説明図 その6Explanatory drawing of conventional technology “diagonal pixel method” Part 6 従来技術「斜め画素方式」の説明図 その7Explanatory drawing of conventional technology “diagonal pixel method” Part 7 本発明の実施例の側面図Side view of an embodiment of the present invention 画素からの放射光の指向性の説明図 その1Explanatory diagram of directivity of radiation from pixels Part 1 画素からの放射光の指向性の説明図 その2Explanatory drawing of directivity of radiated light from pixels Part 2 本発明の実施例の正面図Front view of an embodiment of the present invention 視点対応画素の鉛直方向間隔が一定でない場合の説明図 その1Explanatory drawing when vertical direction interval of viewpoint corresponding pixel is not constant 1 視点対応画素の鉛直方向間隔が一定でない場合の説明図 その2Explanatory drawing when vertical direction interval of viewpoint corresponding pixel is not constant 2 視点対応画素の鉛直方向間隔が一定でない場合の説明図 その3Explanatory drawing when vertical direction interval of viewpoint corresponding pixel is not constant part 3 視点対応画素の鉛直方向間隔が一定でない場合の説明図 その4Explanatory drawing when vertical interval of viewpoint corresponding pixel is not constant 4 画素からの放射光の水平方向の指向性の説明図Illustration of horizontal directionality of radiation from pixels 光指向性調整レンズ6の斜視図Perspective view of the light directivity adjusting lens 6 2D表示/3D表示切替可能な実施例の説明図Explanatory drawing of the Example which can switch 2D display / 3D display 多機能部品9の説明図 その1Explanatory drawing of multifunctional part 9 多機能部品9の説明図 その2Explanatory drawing of multifunctional part 9 多機能部品9の説明図 その3Explanatory drawing of multifunctional part 9 3 大画面ディスプレイを構成するのに適したユニット化の説明図 その1Illustration of unitization suitable for configuring a large screen display part 1 大画面ディスプレイを構成するのに適したユニット化の説明図 その2Illustration of unitization suitable for configuring a large screen display part 2 大画面ディスプレイを構成するのに適したユニット化の説明図 その3Illustration of unitization suitable for configuring a large screen display part 3

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

[実施例]
本発明は、前述の[背景技術]に示した「斜めレンチキュラ方式」や「斜め画素方式」のように
1.空間的に分離配置された視差画像情報を、水平方向光指向性制御手段を用いて複数の独立した方向に指向させて画像観察者に立体視を行わせる
2.任意の視差方向から観察される画像の解像度は水平方向と垂直方向に分散されるよう工夫されている
の2つの条件を満たす立体画像表示装置に対して適用可能な発明である。
[Example]
The present invention has the following advantages as described in “Background Art”, such as “oblique lenticular method” and “oblique pixel method”. 1. The parallax image information spatially separated and arranged is directed in a plurality of independent directions using the horizontal light directivity control means, and the image observer performs stereoscopic viewing. The present invention is applicable to a stereoscopic image display device that satisfies the two conditions that the resolution of an image observed from an arbitrary parallax direction is devised to be distributed in the horizontal direction and the vertical direction.

そのため、画像表示装置や光指向性制御手段の配置方法などは[背景技術]で説明したものと同様である。ここでは、図14〜20に示した「斜め画素方式」への適用を前提とした実施例を示すので、図中の符号などはこれらの図で使用されたものと共通である。図21は図14で示した「斜め画素方式」の立体画像表示装置に本発明を適用したものの説明図である。図21では装置側面図が示されている。画像表示装置1における画素配置やレンチキュラレンズ4の配置などは図14同様である。ただし本実施例は以下に述べる3つの追加構成要件において従来の「斜め画素方式」とは異なる構成を有している。   Therefore, the arrangement method of the image display device and the light directivity control means is the same as that described in [Background Art]. Here, since an embodiment premised on application to the “oblique pixel method” shown in FIGS. 14 to 20 is shown, the reference numerals and the like in the drawings are the same as those used in these drawings. FIG. 21 is an explanatory diagram of the application of the present invention to the “oblique pixel type” stereoscopic image display device shown in FIG. FIG. 21 shows a side view of the apparatus. The pixel arrangement and the arrangement of the lenticular lens 4 in the image display device 1 are the same as those in FIG. However, the present embodiment has a configuration different from the conventional “oblique pixel method” in three additional configuration requirements described below.

第1の追加構成要件は、画像表示装置1の各画素から出射される光に指向性が与えられ、あらかじめ定められた方向にのみ出射されるという点である。図22と23は各画素からの出射光の指向性を説明する図であり、図22が側面図、図23が平面図となっている。本実施例では各画素からの出射光に指向性を与えるために発光部5と光指向性調整レンズ6を用いており、これらの組み合わせで画素7を構成している。個々の画素の水平幅をΔh、高さをΔvとするとき、光指向性調整レンズ6の水平幅はおおよそΔhで、高さはおおよそΔvとなっている。   The first additional component is that light emitted from each pixel of the image display device 1 is given directivity and is emitted only in a predetermined direction. 22 and 23 are diagrams for explaining the directivity of the emitted light from each pixel. FIG. 22 is a side view, and FIG. 23 is a plan view. In this embodiment, the light emitting unit 5 and the light directivity adjusting lens 6 are used to give directivity to the light emitted from each pixel, and the pixel 7 is configured by a combination thereof. When the horizontal width of each pixel is Δh and the height is Δv, the horizontal width of the light directivity adjusting lens 6 is approximately Δh and the height is approximately Δv.

発光部5からは無指向性の光が放射されているが、その発光領域は光指向性調整レンズ6に比して小さいため、光指向性調整レンズ6を通過した後の光は限定的な方向へと出射する。指向性を有する画像表示光を図中の斜線部によって表現した。このときの出射光の立体角は後述する第2、第3の追加構成要件に依存して決定される。なお、各画素から出射される光に指向性を与えるために本実施例では光指向性調整レンズ6を用いたが、半導体レーザーのように画素を構成する発光部5自体が指向性光束を放射するものもある。それらを画素として採用する場合は特にレンズを用いずとも画像表示光に指向性を与えて、本発明を実施することができる。   Non-directional light is emitted from the light emitting unit 5, but the light emission area is smaller than that of the light directivity adjusting lens 6, so that the light after passing through the light directivity adjusting lens 6 is limited. Emits in the direction. Image display light having directivity is represented by the hatched portion in the figure. The solid angle of the emitted light at this time is determined depending on second and third additional constituent requirements described later. In this embodiment, the light directivity adjustment lens 6 is used to give directivity to the light emitted from each pixel. However, the light emitting unit 5 itself constituting the pixel emits a directional light beam like a semiconductor laser. Some will do. When employing them as pixels, the present invention can be implemented by providing directivity to the image display light without using a lens.

第2の追加構成要件は図21に示すように縦方向拡散板8を画像表示装置1およびレンチキュラレンズ4の前面に配置している点である。縦方向拡散板8は光を鉛直方向にのみ拡散し、水平方向については光の進行方向に影響を与えない性質を持つ光学素子である。本実施例では図21に示すように、母線が水平方向に一致したシリンドリカルレンズアレイであって、特にシリンドリカルレンズの曲率半径が画素の高さΔhよりも小さいものを縦方向拡散板8として適用している。   The second additional constituent requirement is that the longitudinal diffusion plate 8 is disposed in front of the image display device 1 and the lenticular lens 4 as shown in FIG. The vertical diffusion plate 8 is an optical element that diffuses light only in the vertical direction and does not affect the light traveling direction in the horizontal direction. In this embodiment, as shown in FIG. 21, a cylindrical lens array in which the generatrix lines are aligned in the horizontal direction, in particular, a cylindrical lens whose radius of curvature is smaller than the pixel height Δh is applied as the vertical diffusion plate 8. ing.

したがってレンチキュラレンズ4で発生した水平方向の指向性は縦方向拡散板8を通過してもそのまま維持されるが、縦方向の成分については縦方向拡散板8の位置で拡散するため、スクリーン効果により縦方向の視野角を拡大することができる。   Accordingly, the directivity in the horizontal direction generated by the lenticular lens 4 is maintained as it is even after passing through the vertical diffusion plate 8. However, since the vertical component is diffused at the position of the vertical diffusion plate 8, due to the screen effect. The viewing angle in the vertical direction can be enlarged.

図21と図24はいずれも視差画像数N=30の立体画像表示装置における視点14対応画素からの画像表示光の様子を示している。   FIG. 21 and FIG. 24 both show the state of the image display light from the pixel corresponding to the viewpoint 14 in the stereoscopic image display device with the number of parallax images N = 30.

従来技術である「斜め画素方式」では正面図である図14からもわかるとおり、視点14対応画素は図中のb段、d段、f段のみに存在しa段、c段、e段には存在しない。つまり視点14の方向から本装置を観察すると、図19のようにa段、c段、e段だけが暗く見えてしまい、第14番目の視差画像に対して縦方向1ラインおきに黒い横縞を重畳した「縦方向に不連続な画像」に見えてしまうという問題点があった。   As can be seen from FIG. 14 which is a front view in the “oblique pixel method” which is the conventional technique, the pixels corresponding to the viewpoint 14 exist only in the b, d, and f stages in the figure, and are in the a, c, and e stages. Does not exist. That is, when the present apparatus is observed from the direction of the viewpoint 14, only the a stage, the c stage, and the e stage appear dark as shown in FIG. 19, and black horizontal stripes are formed every other vertical line with respect to the fourth parallax image. There is a problem that the image appears as a “vertically discontinuous image”.

しかし本実施例においてはまず図21に示すように縦方向拡散板8に到達する画像表示光の光束の縦方向範囲Wvが元の画素の高さΔvの約2倍となるように上記画像表示光の縦方向指向性を調整してあり、かつ縦方向拡散板8において縦方向にのみ光が拡散されるので、第14番目の視差方向の観察者からは図24に示すように画素の高さが2倍、水平幅がシリンドリカルレンズの幅PLに拡大されたかのように見えることになる。   However, in this embodiment, first, as shown in FIG. 21, the image display is performed so that the vertical range Wv of the image display light beam reaching the vertical diffusion plate 8 is about twice the original pixel height Δv. Since the vertical directionality of light is adjusted and light is diffused only in the vertical direction on the vertical diffusion plate 8, the observer in the 14th parallax direction has a pixel height as shown in FIG. Will appear as if the horizontal width has been expanded to the cylindrical lens width PL.

したがって、ここでは画像表示光が縦拡散板8を横切る領域を「擬似画素領域」と呼ぶことにする。   Therefore, here, an area where the image display light crosses the vertical diffusion plate 8 is referred to as a “pseudo pixel area”.

図24に示された「擬似画素領域」の状態を図19と比較すると、観察される画像の有効画素領域、連続性の点で大幅な画質改善となっていることがわかる。なお、縦方向拡散板8を配置する位置についてはおおむね光指向性制御手段(ここではレンチキュラレンズ4)の主平面位置であることが望ましく、本実施例ではレンチキュラレンズ4のレンズ頂点にほぼ接する位置に縦方向拡散板8を配置している。   Comparing the state of the “pseudo pixel area” shown in FIG. 24 with FIG. 19, it can be seen that the image quality is greatly improved in terms of the effective pixel area and continuity of the observed image. It should be noted that the position at which the vertical diffusion plate 8 is disposed is preferably approximately the main plane position of the light directivity control means (here, the lenticular lens 4). In this embodiment, the position is substantially in contact with the lens apex of the lenticular lens 4. A vertical diffusion plate 8 is disposed in the vertical direction.

第3の追加構成要件は、画像マトリクスの上の画素配置において「同一の視点に提示される視点対応画素同士の鉛直方向間隔がすべて一定間隔になるよう配置される」という点である。この構成要件を追加する理由について以下に述べる。図25は前述した「斜め画素方式」の視差画像数を25に設定した場合の画素マトリクス正面図である。図14では水平方向3×5=15、鉛直方向6の画素マトリクスを構成して30の方向への視差画像情報を格納していたが、図25では水平方向3×5=15、鉛直方向5の画素マトリクスを構成して25の方向への視差画像情報を格納している。   The third additional constituent requirement is that in the pixel arrangement on the image matrix, “the vertical intervals between the viewpoint-corresponding pixels presented at the same viewpoint are all arranged at a constant interval”. The reason for adding this configuration requirement will be described below. FIG. 25 is a front view of the pixel matrix when the number of parallax images in the “oblique pixel method” is set to 25. In FIG. 14, a pixel matrix of 3 × 5 = 15 in the horizontal direction and 6 pixels in the vertical direction is configured to store the parallax image information in 30 directions, but in FIG. 25, 3 × 5 = 15 in the horizontal direction and 5 in the vertical direction. The pixel matrix is configured to store parallax image information in 25 directions.

その他の構成は図14同様に設定している。図14の画素マトリクスの場合、特定の視点対応画素は鉛直方向1段おきに存在していたため、レンチキュラレンズ4を通して観察される画像は図16や図19のように鉛直方向1段おきに暗い横縞(非表示部分)が重畳した状態で観察されていた。そのため上記第1、第2の追加構成要件を用いて、縦方向拡散板8上に形成される「擬似画素領域」を一様に縦方向2倍に拡大することで、図24に示すような画質の向上した画像を得ることができた。   Other configurations are set as in FIG. In the case of the pixel matrix in FIG. 14, a specific viewpoint-corresponding pixel exists every other vertical direction, so that the image observed through the lenticular lens 4 is dark horizontal stripes every other vertical direction as shown in FIGS. 16 and 19. It was observed in a state where (non-display part) was superimposed. Therefore, by using the first and second additional constituent elements described above, the “pseudo pixel region” formed on the vertical diffusion plate 8 is uniformly enlarged twice in the vertical direction, as shown in FIG. An image with improved image quality was obtained.

しかしながら、図25の画素マトリクスの場合、特定の視点対応画素の鉛直方向間隔が一定値とはなっていない。例えば、視点12対応画素は図中点線のライン上に存在するが、鉛直方向の存在位置についてはa段、b段、d段となっており間隔が一定ではないため、レンチキュラレンズ4を通して視点12の方向から画面を観察すると図26のように不等間隔の暗い横縞が重畳しているかのように見えてしまう。このため図27に示すように、縦方向の指向性を制御して縦拡散板8上の「擬似画素領域」の高さが2倍になるよう設定したとしても、図27(側面図)、図28(正面図)に示すように画像表示光同士が重なる部分とそうでない部分が生じてしまう。   However, in the case of the pixel matrix in FIG. 25, the vertical interval between the specific viewpoint-corresponding pixels is not a constant value. For example, the pixels corresponding to the viewpoint 12 exist on the dotted line in the figure, but the vertical positions are a-stage, b-stage, and d-stage, and the intervals are not constant. When the screen is observed from the direction of, it appears as if dark horizontal stripes of irregular intervals are superimposed as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 27, even if the vertical directivity is controlled to set the height of the “pseudo pixel area” on the vertical diffusion plate 8 to be doubled, FIG. 27 (side view), As shown in FIG. 28 (front view), a portion where the image display light overlaps and a portion where the image display light does not overlap are generated.

特に画像表示光同士が重なる部分は情報が混在表示されてしまうので、観察される画像の画質は著しく低下してしまう。   In particular, since the information is mixedly displayed in the portion where the image display lights overlap, the image quality of the observed image is significantly lowered.

そこで本発明においては、画像マトリクスの上の画素配置において同一の視点に提示される視点対応画素同士の鉛直方向間隔は図14のようにすべて一定間隔になるよう配置している。色情報を有しないモノクロ画像表示装置の場合は上記の配置条件を特に意識する必要はないが、一般的な画像表示装置のように複数の色画素構造によってフルカラー表示を行う場合、画素配置条件を考慮しないと図25〜28のような不適合が発生することがある。前述の「斜め画素方式」の場合、視差画像数NについてN=m×nなる関係を満たす自然数mとnと色画素の種類数を表すcとを用いて、水平方向c×m個、鉛直方向n個の画素マトリクスを構成するが、鉛直方向の段数nがcの倍数となる場合には、各視点対応画素の鉛直方向間隔は一定となることがわかっているので、本実施例においてはこの条件を満たすよう装置設計を行っている。   Accordingly, in the present invention, the vertical interval between the viewpoint corresponding pixels presented to the same viewpoint in the pixel arrangement on the image matrix is arranged so as to be all constant as shown in FIG. In the case of a monochrome image display device that does not have color information, it is not necessary to pay particular attention to the above arrangement conditions. However, in the case of performing full color display with a plurality of color pixel structures as in a general image display device, the pixel arrangement conditions are If not considered, incompatibility as shown in FIGS. 25 to 28 may occur. In the case of the aforementioned “oblique pixel method”, the natural number m satisfying the relationship of N = m × n with respect to the number N of parallax images, n, and c representing the number of types of color pixels are used, and c × m in the horizontal direction, vertical In the present embodiment, it is known that when the number n of pixels in the direction is configured, and the vertical step number n is a multiple of c, the vertical interval between the viewpoint-corresponding pixels is constant. The device is designed to satisfy this condition.

前述した通り、画像表示光の指向性は発光部5と指向性調整レンズ6によって調整されているが、縦方向だけでなく水平方向においても光の指向性を制御することができる。   As described above, the directivity of the image display light is adjusted by the light emitting unit 5 and the directivity adjusting lens 6, but the directivity of the light can be controlled not only in the vertical direction but also in the horizontal direction.

図29は水平方向の光指向性を示す平面図である。画像表示光の水平方向指向性は「どの範囲のシリンドリカルレンズを通して視差画像を表示するか」に影響する。本実施例ではレンチキュラレンズ4の位置における光の水平方向広がり幅を3×Whとなるように設定している。これにより1個の画素からでた光は常に3列のシリンドリカルレンズを通過することになる。3列のうち正面のシリンドリカルレンズを出射する光束(図中のML)は「メインローブ」と呼ばれ正面の観察者向けの立体像を表示するのに用いられる。   FIG. 29 is a plan view showing the light directivity in the horizontal direction. The horizontal directivity of image display light affects “which range of cylindrical lenses is used to display a parallax image”. In this embodiment, the horizontal spreading width of the light at the position of the lenticular lens 4 is set to 3 × Wh. As a result, light emitted from one pixel always passes through three columns of cylindrical lenses. The light beam (ML in the figure) emitted from the front cylindrical lens among the three rows is called a “main lobe” and is used to display a stereoscopic image for the front observer.

これに対してその両隣りのシリンドリカルレンズを出射する光束(図中のSL)は「サイドローブ」と呼ばれ、斜め方向にいる観察者向けの立体像を表示するのに用いられる。一般にシリンドリカルレンズの収差の影響で「サイドローブ」で観察される立体像は「メインローブ」で観察される立体像に比べて歪みが大きくなるが、画像観察域を拡大するのに役立っているため本実施例では積極的に活用するべく上記のような指向性設定を行った。   On the other hand, a light beam (SL in the figure) emitted from the adjacent cylindrical lenses is called a “side lobe” and is used to display a stereoscopic image for an observer in an oblique direction. In general, the stereoscopic image observed with the “side lobe” is more distorted than the stereoscopic image observed with the “main lobe” due to the aberration of the cylindrical lens, but it helps to enlarge the image observation area. In this embodiment, the directivity setting as described above is performed in order to make active use.

このように画像表示光の指向性は水平方向と垂直方向を独立に制御することが望ましいので、指向性調整レンズ6には図30で示すような、トロイダルレンズ(X-Y断面とY-Z断面の曲率半径の異なるレンズ)を採用している。   Thus, since the directivity of the image display light is desirably controlled independently in the horizontal direction and the vertical direction, the directivity adjusting lens 6 has a toroidal lens (curvature radius of the XY cross section and the YZ cross section as shown in FIG. 30). Different lenses).

図31は本装置において、二次元画像表示(以下、2D表示)と立体画像表示(以下、3D表示)を切り替える構成例を示している。本構成例では、レンチキュラレンズ4および縦方向拡散板8のいずれもが、電気的な制御により光学作用のON/OFFを切り替え可能としている。特開2004−258631号公報には液晶光学素子の電気的な制御によりレンチキュラレンズ機能のON/OFF切り替え可能なデバイスが紹介されている。本構成例ではこれらのデバイスをレンチキュラレンズ4および縦方向拡散板8に用い、デバイス駆動部D4、D8にて光学作用のON/OFF動作を行う。   FIG. 31 shows a configuration example of switching between two-dimensional image display (hereinafter 2D display) and stereoscopic image display (hereinafter 3D display) in this apparatus. In this configuration example, both the lenticular lens 4 and the longitudinal diffusion plate 8 can be switched ON / OFF of the optical action by electrical control. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-258631 introduces a device capable of switching ON / OFF of a lenticular lens function by electrical control of a liquid crystal optical element. In this configuration example, these devices are used for the lenticular lens 4 and the longitudinal diffusion plate 8, and the device driving units D4 and D8 perform ON / OFF operation of the optical action.

上記の光学作用ON/OFF切り替えはユーザーインターフェースUIによるユーザーの意思(2D表示を行うか/3D表示を行うか)の入力結果に基づいて制御される。2D表示を行う場合は画像表示装置制御装置D1にて一般の2D画像信号が送出され、デバイス駆動部D4、D8にてレンチキュラレンズ4および縦方向拡散板8の光学作用のOFF動作が行われる。これにより観察者は光の指向性制御や画素領域の縦方向拡大作用を受けない通常の2D表示光を観察することができる。   The optical action ON / OFF switching is controlled based on the input result of the user's intention (whether 2D display or 3D display is performed) through the user interface UI. When performing 2D display, a general 2D image signal is sent out by the image display device control device D1, and the optical operation of the lenticular lens 4 and the longitudinal diffusion plate 8 is turned off by the device driving units D4 and D8. This allows the observer to observe normal 2D display light that is not subjected to light directivity control or vertical expansion of the pixel region.

一方、3D表示を行う場合は画像表示装置制御装置D1にて「斜め画素方式」用の3D画像信号が送出され、デバイス駆動部D4、D8にてレンチキュラレンズ4および縦方向拡散板8の光学作用のON動作が行われる。これにより観察者は複数の方向から複数の視差画像を観察可能となり、立体像を観察することができる。   On the other hand, in the case of performing 3D display, a 3D image signal for “oblique pixel method” is sent out by the image display device control device D1, and the optical action of the lenticular lens 4 and the vertical diffusion plate 8 is performed by the device driving units D4 and D8. ON operation is performed. Thus, the observer can observe a plurality of parallax images from a plurality of directions, and can observe a stereoscopic image.

上記のような構成によれば、ユーザーの意思に応じて2D表示/3D表示を切り替えることのできる表示装置が実現できる。   According to the above configuration, it is possible to realize a display device capable of switching between 2D display and 3D display according to the user's intention.

本発明を実施するためには縦方向拡散板8が必要となるが、これをレンチキュラレンズ4とは別に追加すると部品点数と組立工数が増加するため製造コストも増加してしまう。そこで縦方向拡散板8とレンチキュラレンズ4とを一体化するというアイデアが有効である。図32は両部品を一体化した多機能部品9の斜視図である。多機能部品9はレンチキュラレンズのシリンドリカル面上に母線方向が水平である微小径シリンドリカルレンズアレイが形成された形状となっている。これにより画像表示光の水平成分は図33に示すように母線方向が垂直で曲率半径の大きいシリンドリカルレンズの影響をうけて水平多方向に指向性の高い光となって出射し、垂直成分は図34に示すように母線方向が水平で曲率半径の小さいシリンドリカルレンズアレイの影響を受けて縦方向に拡散する。   In order to implement the present invention, the vertical diffusion plate 8 is necessary. However, if this is added separately from the lenticular lens 4, the number of parts and the number of assembly steps increase, and the manufacturing cost also increases. Therefore, the idea of integrating the vertical diffusion plate 8 and the lenticular lens 4 is effective. FIG. 32 is a perspective view of the multi-function component 9 in which both components are integrated. The multi-function component 9 has a shape in which a small-diameter cylindrical lens array having a horizontal generatrix direction is formed on the cylindrical surface of the lenticular lens. As a result, the horizontal component of the image display light is emitted as highly directional light in many horizontal directions under the influence of a cylindrical lens having a vertical bus line and a large curvature radius as shown in FIG. As shown at 34, the horizontal direction is diffused under the influence of a cylindrical lens array having a horizontal generatrix and a small radius of curvature.

このように縦方向拡散板8とレンチキュラレンズ4とを一体化すると部品点数と組立工数を減少させることができ、その結果製造コストを低下させることができる。   If the vertical diffusion plate 8 and the lenticular lens 4 are integrated in this way, the number of parts and the number of assembly steps can be reduced, and as a result, the manufacturing cost can be reduced.

本実施例は立体画像表示装置を構成しているが、立体画像の要求が強い産業分野として「デジタルサイネージ」と呼ばれる広告用途の大型ディスプレイが挙げられる。これらのディスプレイで二次元の大画面表示を行う場合、通常比較的小画面のLED光源マトリクスユニットを作製(ユニット化)しておき、これらを上下左右に接続して(スタック化)、大画面化・高解像度化を図っている。ユニット化・スタック化のポイントは
1.個々のユニット構成がすべて同一
2.スタック化が容易なように構成部品点数が少ない
3.スタック化しても画質劣化が生じない
という点である。
Although this embodiment constitutes a stereoscopic image display device, a large display for advertising use called “digital signage” can be cited as an industrial field where there is a strong demand for stereoscopic images. When two-dimensional large screen display is performed on these displays, LED light source matrix units with relatively small screens are usually made (unitized), and these are connected vertically and horizontally (stacked) to increase the screen size.・ Achieving higher resolution. The points of unitization and stacking are 1. All individual unit configurations are the same2. 2. The number of components is small so that stacking is easy. The image quality is not deteriorated even when stacked.

特に1.、2.を満足できない場合は特殊な製造物、特殊な工程が増えてしまうため製造コストが増加してしまう。上記のポイントをおさえたうえで大画面の立体画像表示装置に本発明を適用するため以下のような工夫を行う。まず、画像表示装置1の外形を「斜め画素方式」の単位マトリクスにあわせたものにする。ここでいう単位マトリクスというのはN個の視差画像のすべての色画素がモレなく重複なく揃っているマトリクス領域を指しており、図14で示した画素群がこれにあたる。これらを上下左右に接続可能とするため、図35(正面図)、図36(斜視図)で示すような外形を有する画像表示装置1を単位マトリクスユニットとして構成した。   In particular, when the conditions 1 and 2 cannot be satisfied, the number of special products and special processes increases, resulting in an increase in manufacturing cost. In order to apply the present invention to a large-screen stereoscopic image display device after suppressing the above points, the following measures are taken. First, the outer shape of the image display device 1 is made to match the unit matrix of the “oblique pixel method”. The unit matrix here refers to a matrix region in which all color pixels of N parallax images are aligned without any overlap, and the pixel group shown in FIG. 14 corresponds to this. In order to make these connectable vertically and horizontally, the image display device 1 having an outer shape as shown in FIG. 35 (front view) and FIG. 36 (perspective view) is configured as a unit matrix unit.

画素ずらしによって生じる左右の凸部分は、同一構造を有する他の単位マトリクスユニットの凹部分と嵌合し、連続的な大画面マトリクスユニットを構成することが可能である。さらには図37に示すように、図32に示したような「レンチキュラレンズ+縦方向拡散板ユニット」合成ユニットの幅と高さを上記単位マトリクスユニットに合わせて表示装置と光学素子も一体化された「立体画像表示ユニット」を構成することもできる。これらを上下左右に接続するだけで、本発明を適用した大画面立体表示装置が実現できるため、組立工程の簡便化、部品点数の減少、製造コストの減少といった効果が見込まれる。   The left and right convex portions generated by the pixel shift can be fitted with the concave portions of other unit matrix units having the same structure to constitute a continuous large screen matrix unit. Furthermore, as shown in FIG. 37, the display device and the optical element are also integrated by matching the width and height of the “lenticular lens + longitudinal diffusion plate unit” composite unit as shown in FIG. 32 with the unit matrix unit. A “stereoscopic image display unit” can also be configured. A large-screen 3D display device to which the present invention is applied can be realized simply by connecting them up, down, left, and right, and therefore, effects such as simplification of the assembly process, reduction in the number of parts, and reduction in manufacturing cost can be expected.

上記実施例の構成によれば、空間的に分離配置された視差画像情報を光指向性制御手段を用いて複数の独立した方向に指向させて画像観察者に立体視を行わせる立体画像表示装置において、任意の視差方向から観察される画像の解像度を水平方向と垂直方向に分散したときに生じる、有効画素領域の低減や横縞状に現れる表示不連続性といった課題を解消して、画質劣化の少ない立体画像表示を実現することができる。   According to the configuration of the above-described embodiment, a stereoscopic image display apparatus that directs parallax image information spatially separated and arranged in a plurality of independent directions using a light directivity control unit to allow an image observer to perform stereoscopic viewing In this case, the resolution of the image observed from an arbitrary parallax direction is resolved in the horizontal direction and the vertical direction. Fewer stereoscopic images can be displayed.

以上説明した各実施例は代表的な例にすぎず、本発明の実施に際しては各実施例に対して種々の変形や変更が可能である。   Each embodiment described above is only a representative example, and various modifications and changes can be made to each embodiment in carrying out the present invention.

本発明は立体画像を扱うすべての産業分野において利用可能であり、特に広告用途の大画面立体ディスプレイへの応用が有望である。   The present invention can be used in all industrial fields that handle stereoscopic images, and is particularly promising for application to large-screen stereoscopic displays for advertising purposes.

1 2次元画像表示装置、2 水平方向光指向性発生手段、3 視差バリア、
4 レンチキュラレンズ、5 発光部、6 光指向性調整レンズ、7 画素、
8 縦方向拡散板、9 多機能部品、D1 画像表示装置制御装置、
D4 レンチキュラレンズデバイス駆動部、D8 縦拡散板デバイス駆動部、
U1 ユーザーインターフェース
1 2D image display device, 2 horizontal light directivity generating means, 3 parallax barrier,
4 lenticular lens, 5 light emitting part, 6 light directivity adjustment lens, 7 pixels,
8 Longitudinal diffusion plate, 9 Multi-functional part, D1 Image display device controller,
D4 lenticular lens device drive unit, D8 longitudinal diffuser device drive unit,
U1 user interface

Claims (5)

少なくとも鉛直方向の光指向性を有する画像表示光を放射する画素を
2次元的に配列した画像ディスプレイと、
前記画像ディスプレイの前面に配置され、
光の水平方向指向性発生手段を連続して水平方向に接続した水平方向指向性発生手段アレイと
前記水平方向指向性発生手段アレイと一致した平面状に配置され、光を鉛直方向のみに拡散させる鉛直方向光拡散素子を有し、
前記画像ディスプレイ上には、
観察者領域におけるN個(Nは自然数)の水平方向視点からの視差画像情報を
前記画像ディスプレイ上の位置に応じて切り出した輝度情報を反映した
N種類の視点対応画素がマトリクス状に配列され
1からNの視点対応画素の水平方向位置は、この順列に従って一定間隔で繰り返し並んでおり、
少なくとも隣接する視点に対応する視点対応画素同士は
画像ディスプレイ上の異なる高さ位置の画素として配列され、
前記画素から放射される光束の前記鉛直方向光拡散素子上への投影領域を擬似画素領域とするとき、前記擬似画素領域の高さは元の画素の高さよりも大きく、
かつ同一の視点に対応する視点対応画素からの光束が形成する擬似画素領域同士が
鉛直方向光拡散素子上で鉛直方向に隙間なく、かつ重複なく並んで配置されるよう
前記画像表示光の鉛直方向光指向性が調整されていることを特徴とする立体画像表示装置。
A pixel that emits image display light having at least vertical light directivity
A two-dimensionally arranged image display;
Disposed in front of the image display;
A horizontal directionality generating means array in which horizontal directionality generating means of light are connected in the horizontal direction continuously and a plane that matches the horizontal directionality generating means array are arranged to diffuse light only in the vertical direction. Having a vertical light diffusing element,
On the image display,
Reflects luminance information obtained by cutting out parallax image information from N horizontal viewpoints (N is a natural number) in the observer area according to the position on the image display
N types of viewpoint-corresponding pixels are arranged in a matrix, and the horizontal positions of 1 to N viewpoint-corresponding pixels are repeatedly arranged at regular intervals according to this permutation.
Viewpoint-corresponding pixels corresponding to at least adjacent viewpoints are arranged as pixels at different height positions on the image display,
When the projection area of the luminous flux emitted from the pixel onto the vertical light diffusing element is a pseudo pixel area, the height of the pseudo pixel area is larger than the height of the original pixel,
In addition, the vertical direction of the image display light is such that the pseudo pixel regions formed by the luminous fluxes from the viewpoint corresponding pixels corresponding to the same viewpoint are arranged side by side without any overlap in the vertical direction on the vertical direction light diffusion element. A stereoscopic image display device characterized in that light directivity is adjusted.
前記画像ディスプレイは、前記N種類の視点対応画素の集合体で構成され、同一の視点に対応する視点対応画素同士の鉛直方向間隔は、画像表示面全体を通して一定間隔となっていることを特徴とする請求項1に記載の立体画像表示装置。 The image display is composed of an aggregate of the N types of viewpoint corresponding pixels, and the vertical interval between the viewpoint corresponding pixels corresponding to the same viewpoint is a constant interval throughout the entire image display surface. The stereoscopic image display apparatus according to claim 1. 前記画像ディスプレイは、前記N種類の視点対応画素の集合体で構成され、k=m×nなる自然数m,nおよび色画素の種類数cを用いて、水平方向c×m列、鉛直方向n段 のマトリクス画素群を一単位とした繰り返し画素配列となっており、鉛直方向の各段においては、異なる色画素が水平方向に順次繰り返し配置され、nはcの倍数となっていて、前記擬似画素領域の高さが元の画素の高さのn/c倍となっていることを特徴とする請求項1に記載の立体画像表示装置。 The image display is composed of an aggregate of the N types of viewpoint-corresponding pixels, and uses a natural number m and n of k = m × n and a number of types of color pixels c, a horizontal c × m column, and a vertical n The matrix pixel group of the stage is a repetitive pixel array, and in each stage in the vertical direction, different color pixels are sequentially and repeatedly arranged in the horizontal direction, and n is a multiple of c. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the height of the pixel region is n / c times the height of the original pixel. 前記画像ディスプレイは、前記マトリクス画素群を単位ユニットとしたユニット集合体で構成され、個々の単位ユニットにおける前記視差対応画素の配列は、すべての単位ユニットにおいて同一であることを特徴とする請求項1に記載の立体画像表示装置。 The image display is configured by a unit aggregate having the matrix pixel group as a unit unit, and the arrangement of the parallax corresponding pixels in each unit unit is the same in all the unit units. The three-dimensional image display apparatus described in 1. 前記水平方向指向性発生手段アレイと前記鉛直方向光拡散素子は前記単位ユニットと同じ幅と高さに分割され、前記単位ユニットと一体化されていることを特徴とする請求項4に記載の立体画像表示装置。 5. The three-dimensional object according to claim 4, wherein the horizontal directionality generating means array and the vertical light diffusing element are divided into the same width and height as the unit unit and integrated with the unit unit. Image display device.
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