JP2017125906A - 立体像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図15のように、IP立体像撮影装置110は、一平面状に凸レンズが配列されたレンズ群112と、撮像素子113とを備える。また、図15には、被写体111と、撮影方向114と、レンズ群112によって結像される被写体111の像115とを図示した。
図16のように、IP立体像表示装置120は、一平面状に凸レンズを配列したレンズ群122と、表示素子123とを備える。また、図16には、立体像121と、観察方向124と、レンズ群122の像125と、像点126とを図示した。
図17を参照し、従来の多眼立体像表示装置150について説明する。
図17のように、多眼立体像表示装置150は、複数の視点画像の内の1つの視点画像を表示する表示素子151と、アフォーカル光学系を構成する第1の凸レンズ152及び第2の凸レンズ154と、光の進行方向(光線の幅)を制御するピンホール153と、垂直方向に光を拡散する拡散板155とを備える。また、図17には、観察方向156を図示した。
図18のように、多眼立体像表示装置160は、図17の多眼立体像表示装置150を視点数だけ配列したものであり、表示素子アレイ161と、アフォーカル光学系を構成する凸レンズアレイ162及び凸レンズ164と、光の進行方向(光線の幅)を制御するピンホールアレイ163と、垂直方向に光を拡散する拡散板165とを備える。
なお、図19は、2次元状の画素構造131の一部だけを図示している。
なお、図21では、2次元状の画素構造の一部だけを図示している。
本願発明に係る立体像表示装置は、光線幅抑制部材が光線の広がりを抑制するので、IP方式では像点が小さくなり、多眼方式では光の指向性が向上し、立体像の解像度や品質の劣化が抑えられる。
図1を参照し、本願発明の第1実施形態に係るIP立体像表示装置(立体像表示装置)10の構成について、説明する。
IP立体像表示装置10は、IP方式で立体像を表示するものであり、図1のように、表示素子1と、レンズアレイ(光学素子アレイ)4とを備える。
以下、IP立体像表示装置10による光線幅の抑制について説明する。
図2のように、IP立体像表示装置10は、遮光マスク3を配置することで、遮光マスク3の開口部上側から出射した光線(破線で図示)と、遮光マスク3の開口部下側から光線(実線で図示)との幅により、光の広がり6(淡いドットで図示)が形成される。このように、IP立体像表示装置10は、遮光マスク3を配置しない場合の光の広がり143と比べて、光の広がり6を抑えることができる。
図3を参照し、本願発明の第2実施形態に係るIP立体像表示装置10Bの構成について、第1実施形態と異なる点を説明する。
IP立体像表示装置10Bは、IP方式で立体像を表示するものであり、図3のように、表示素子1Bと、レンズアレイ4とを備える。
集光光学系7bは、光源7aからの光を集光するものである。例えば、集光光学系7bは、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。
本実施形態では、IP立体像表示装置10Bは、光源7aと凸レンズ4aの主点とを結んだ線分上に、集光光学系7b及びピンホール7cが配置されている。
図4,図5を参照し、IP立体像表示装置10Bによる光線幅の抑制について説明する。
図4のように、IP立体像表示装置10Bは、ピンホール7cを通過した後の光の広がりを、レンズアレイ4を構成する凸レンズ4aの直径以下にする必要がある。
なお、図4では、ピンホール7cを通過する光線のみを図示したが、実際にはピンホール7cで遮光される光線が存在する。
図6を参照し、本願発明の第3実施形態に係るIP立体像表示装置10Cの構成について、第2実施形態と異なる点を説明する。
IP立体像表示装置10Cは、IP方式で立体像を表示するものであり、図6のように、表示素子1Cと、レンズアレイ4とを備える。
光源8aは、レーザ、LED等の自発光型の光源である。
集光光学系8bは、光源8aからの光を集光するものである。例えば、集光光学系8bは、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。
集光光学系8eは、コリメータ8Cを通過した光を集光するものである。
本実施形態では、コリメータレンズ8d及び集光光学系8eは、集光光学系8bと同様の凸レンズである。
図5,図7を参照し、IP立体像表示装置10Cによる光線幅の抑制について説明する。
図7のように、IP立体像表示装置10Cは、ピンホール8fを通過した後の光の広がりを、レンズアレイ4を構成する凸レンズ4aの直径以下にする必要がある。
なお、図7では、ピンホール8c,8fを通過する光線のみを図示したが、実際にはピンホール8c,8fで遮光される光線が存在する。
図2のように、IP立体像表示装置10は、遮光マスク3を画素2に隣接配置するだけなので、構成が簡易になる。一方、IP立体像表示装置10は、遮光マスク3の遮光量が多くなるので、立体像が暗くなる。
図4のように、IP立体像表示装置10Bは、集光光学系7bが必要となるので、構成が複雑になる。一方、IP立体像表示装置10Bは、集光光学系7bがピンホール7cの開口部に集光するので遮光量が少なくなり、立体像が明るくなる。
図7のように、IP立体像表示装置10Cは、コリメータ8C及び集光光学系8eが必要となるので、構成がさらに複雑になる。一方、IP立体像表示装置10Cは、集光光学系8bがピンホール8cの開口部に集光した後、集光光学系8eがピンホール8fの開口部に再度集光するので、遮光量がさらに少なくなり、立体像がより明るくなる。
図8を参照し、本願発明の第4実施形態に係る多眼立体像表示装置(立体像表示装置)20について、説明する。
多眼立体像表示装置20は、多眼方式で立体像を表示するものであり、図8のように、表示素子アレイ21と、レンズアレイ(光学素子アレイ)25と、ピンホールアレイ26と、凸レンズ27と、拡散板28とを備える。
表示素子22は、視点画像を表示するものであり、図9のように、画素23と、遮光マスク(光線幅抑制部材)24を備える。本実施形態では、表示素子22は、自発光型又は受光型の何れであってもよい。例えば、表示素子22は、画素23が配列された液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ等のディスプレイである。
拡散板28は、凸レンズ27からの光を拡散させるものである。本実施形態では、拡散板28は、凸レンズ27からの光を垂直方向に拡散させる指向性拡散板である。
以下、多眼立体像表示装置20による光線幅の抑制について説明する。
図9のように、多眼立体像表示装置20は、遮光マスク24を配置することで、画素23から出射した光線により、光の広がり175aが形成される。このように、多眼立体像表示装置20は、遮光マスク24を配置しない場合と比べて、光の広がり175b,175c(図20)を抑えることができる。
図8,図10を参照し、本願発明の第5実施形態に係る多眼立体像表示装置20Bの構成について、第4実施形態と異なる点を説明する。
多眼立体像表示装置20Bは、多眼方式で立体像を表示するものであり、図8のように、表示素子アレイ21Bと、レンズアレイ(光学素子アレイ)25と、ピンホールアレイ26と、凸レンズ27と、拡散板28とを備える。
表示素子22Bは、視点画像を表示するものであり、図10のように、複数の画素ユニット(画素)23Bが2次元状に配列されている。この画素ユニット23Bは、図11のように、光源231と、集光光学系233と、ピンホール(光線幅抑制部材)235とを備える。
集光光学系233は、光源231からの光を集光するものである。例えば、集光光学系233は、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。
なお、図11では、ピンホール235を通過する光線のみを図示したが、実際にはピンホール235で遮光される光線が存在する。
図12を参照し、多眼立体像表示装置20Bによる光線幅の抑制について説明する。
図12のように、多眼立体像表示装置20Bは、ピンホール235を通過した後の光の広がりを、ピンホール26aの開口部の直径以下にする必要がある。このため、集光光学系233の直径W1と、集光光学系233からピンホール235までの距離L1と、ピンホール235から凸レンズ25aまでの距離L2と、ピンホール26aの開口部の直径W2とを適切に設定する必要がある。具体的には、直径W1,W2及び距離L1,L2は、前記した式(1)を満たすことが好ましく、式(2)を満たす必要がある。
図8,図13を参照し、本願発明の第6実施形態に係る多眼立体像表示装置20Cの構成について、第5実施形態と異なる点を説明する。
多眼立体像表示装置20Cは、多眼方式で立体像を表示するものであり、図8のように、表示素子アレイ21Cと、レンズアレイ(光学素子アレイ)25と、ピンホールアレイ26と、凸レンズ27と、拡散板28とを備える。
表示素子22Cは、視点画像を表示するものであり、図13のように、複数の画素ユニット(画素)23Cが2次元状に配列されている。この画素ユニット23Cは、図14のように、光源240と、コリメータ241と、集光光学系(第1集光光学系)245と、ピンホール(第1ピンホール)246とを備える。
コリメータ241は、光源240からの光を平行光に変換するものである。このコリメータ241は、集光光学系(第2集光光学系)242と、ピンホール(第2ピンホール)243と、コリメータレンズ244とを備える。
集光光学系242は、光源240からの光を集光するものである。例えば、集光光学系242は、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。
集光光学系245は、コリメータ241を通過した光を集光するものである。
本実施形態では、コリメータレンズ244及び集光光学系245は、集光光学系242と同様の凸レンズである。
なお、図14では、ピンホール243,246を通過する光線のみを図示したが、実際にはピンホール243,246で遮光される光線が存在する。
図12を参照し、多眼立体像表示装置20Cによる光線幅の抑制について説明する。
図12のように、多眼立体像表示装置20Cは、ピンホール246を通過した後の光の広がりを、ピンホール26aの開口部の直径以下にする必要がある。このため、集光光学系245の直径W1と、集光光学系245からピンホール246までの距離L1と、ピンホール246から凸レンズ25aまでの距離L2と、ピンホール26aの開口部の直径W2とを適切に設定する必要がある。具体的には、直径W1,W2及び距離L1,L2は、前記した式(1)を満たすことが好ましく、式(2)を満たす必要がある。
図9のように、多眼立体像表示装置20は、遮光マスク24を画素23に隣接配置するだけなので、構成が簡易になる。一方、多眼立体像表示装置20は、遮光マスク24の遮光量が多くなるので、立体像が暗くなる。
図11のように、多眼立体像表示装置20Bは、集光光学系233が必要となるので、構成が複雑になる。一方、多眼立体像表示装置20Bは、集光光学系233がピンホール235の開口部に集光するので遮光量が少なくなり、立体像が明るくなる。
図14のように、多眼立体像表示装置20Cは、コリメータ241及び集光光学系245が必要となるので、構成がさらに複雑になる。一方、多眼立体像表示装置20Cは、集光光学系242がピンホール243の開口部に集光した後、集光光学系245がピンホール246の開口部に再度集光するので、遮光量がさらに少なくなり、立体像がより明るくなる。
1,1B,1C 表示素子
2 画素
3 遮光マスク(光線幅抑制部材)
4 レンズアレイ(光学素子アレイ)
4a 凸レンズ(光学素子)
7 画素ユニット(画素)
7a 光源
7b 集光光学系
7c ピンホール(光線幅抑制部材)
8 画素ユニット
8C コリメータ
8a 光源
8b 集光光学系(第2集光光学系)
8c ピンホール(第2ピンホール)
8d コリメータレンズ
8e 集光光学系(第1集光光学系)
8f ピンホール(第1ピンホール)
20,20B,20C 多眼立体像表示装置(立体像表示装置)
21,21B,21C 表示素子アレイ
22,22B,22C 表示素子
23 画素
23B 画素ユニット(画素)
24 遮光マスク
25 レンズアレイ(光学素子アレイ)
25a 凸レンズ(光学素子)
26 ピンホールアレイ
26a ピンホール
27 凸レンズ
28 拡散板
231 光源
233 集光光学系
235 ピンホール(光線幅抑制部材)
240 光源
241 コリメータ
242 集光光学系(第2集光光学系)
243 ピンホール(第2ピンホール)
244 コリメータレンズ
245 集光光学系(第1集光光学系)
246 ピンホール(第1ピンホール)
Claims (5)
- 複数の光学素子が2次元状に配列された光学素子アレイと、前記光学素子に対応する画像を表示する表示素子とを備える立体像表示装置であって、
前記表示素子は、所定の大きさを有する画素で構成され、
前記表示素子の画素から前記光学素子に到る光線の光路上に配置され、当該光線の広がりを抑制する光線幅抑制部材を備えることを特徴とする立体像表示装置。 - 前記光線幅抑制部材は、前記画素に隣接配置され、前記画素からの光の一部を遮光する遮光マスクであることを特徴とする請求項1に記載の立体像表示装置。
- 前記画素は、
自発光型の光源と、
前記光源からの光を集光する集光光学系と、
前記光線幅抑制部材として、前記集光光学系の焦点位置に配置されたピンホールと、を備えることを特徴とする請求項1に記載の立体像表示装置。 - 前記画素は、
自発光型の光源と、
前記光源からの光を平行光に変換するコリメータと、
前記コリメータからの光を集光する第1集光光学系と、
前記光線幅抑制部材として、前記第1集光光学系の焦点位置に配置された第1ピンホールと、を備え、
前記コリメータは、
前記光源からの光を集光する第2集光光学系と、
前記光線幅抑制部材として、前記第2集光光学系の焦点位置に配置された第2ピンホールと、
前記第2ピンホールを通過した光を平行光に変換するコリメータレンズと、を備えることを特徴とする請求項1に記載の立体像表示装置。 - 前記立体像表示装置は、インテグラルフォトグラフィ方式又は多眼方式の何れかで立体像を表示することを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の立体像表示装置。
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