JP2874985B2 - Lenticular multi-directional stereoscopic video device - Google Patents

Lenticular multi-directional stereoscopic video device

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JP2874985B2
JP2874985B2 JP2228295A JP22829590A JP2874985B2 JP 2874985 B2 JP2874985 B2 JP 2874985B2 JP 2228295 A JP2228295 A JP 2228295A JP 22829590 A JP22829590 A JP 22829590A JP 2874985 B2 JP2874985 B2 JP 2874985B2
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昌次郎 長田
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  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、画像表示面にレンティキュラ・レンズ板を
近接して対向配置するとともに、各レンズ素毎に同一複
数画素を配列し、複数方向の画像を左右眼に分離投影す
ることにより多方向から立体画像を観視し得るようにし
たレンティキュラ式多方向立体映像装置に関し、特に、
液晶表示器を用いた場合など、画像表示面の画素間に暗
部が介在している場合にも、観視領域における立体映像
に暗部が生じないように適切に構成配置したものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a method of arranging a lenticular lens plate in close proximity to an image display surface and arranging the same plural pixels for each lens element. Lenticular type multi-directional stereoscopic video device that allows the stereoscopic image to be viewed from multiple directions by separately projecting the image of the left and right eyes,
Even when a dark portion exists between pixels on the image display surface, such as when a liquid crystal display is used, the configuration is appropriately arranged so that a dark portion does not occur in a stereoscopic image in the viewing area.

(発明の概要) 本発明は、画像表示面にレンティキュラ・レンズ板を
近接して対向配置し、各レンズ素毎に同一複数画素を配
列して複数方向の画像を左右眼に分離投影することによ
り各方向から立体画像を観視し得るようにしたレンティ
キュラ式多方向立体映像装置において、画像表示面の画
素間に暗部が介在している場合に、レンティキュラ・レ
ンズ板の焦点距離内に画像表示面を配置してレンティキ
ュラ・レンズ板の透過光線を拡散させ、各方向画像の透
過光線が互いに重ならず、しかも、画素間の暗部を埋め
合わせるようにレンズ系を設計することにより、レンテ
ィキュラ・レンズ板の基本構成は従来どおりとしたまま
で、立体観視領域に暗部が生じないようにして観視領域
の自由度を高めるとともに、ほぼ良好に観視し得る領域
での立体映像に画面分割の黒帯が生じないようにしたも
のである。
(Summary of the Invention) According to the present invention, a lenticular lens plate is disposed close to and opposed to an image display surface, and the same plural pixels are arranged for each lens element to separately project images in plural directions to the right and left eyes. In a lenticular type multi-directional stereoscopic video device that enables a stereoscopic image to be viewed from each direction, when a dark portion exists between pixels on the image display surface, the focal length of the lenticular lens plate falls within the range. By arranging the image display surface and diffusing the transmitted light of the lenticular lens plate, the transmitted light of the images in each direction does not overlap each other, and the lens system is designed so as to compensate for the dark area between pixels. While maintaining the basic structure of the Cura lens plate as before, the dark space is not generated in the stereoscopic viewing area to increase the degree of freedom of the viewing area, and in the area where almost good viewing is possible. This is to prevent the black band of the screen division from occurring in the stereoscopic video.

(従来の技術) 一般に、レンティキュラ式多方向立体映像装置は、第
1図(a)に示すように、多数の円柱面レンズを互いに
平行に密接配置したレンティキュラ・レンズ板1を画像
表示器2の画像表示面に近接して対向配置し、レンズ面
側の適切な距離で表示面2の画素を両眼視することによ
り立体映像を観視し得るようにしたものである。
(Prior Art) In general, as shown in FIG. 1 (a), a lenticular type multi-directional stereoscopic image display includes a lenticular lens plate 1 in which a large number of cylindrical lenses are closely arranged in parallel to each other. 2 is disposed close to and opposed to the image display surface 2 so that stereoscopic images can be viewed by viewing the pixels on the display surface 2 with an appropriate distance on the lens surface side.

しかして、第1図(a)に示した立体映像装置の構成
例においては、第1図(b)に一部を拡大して示すよう
に、レンティキュラ板1の各円柱レンズ素11毎に、表示
面2におけるほぼ同一の例えば4個ずつの画素L1〜L4
を、4方向に対応させて、レンズ円柱軸に直交する方向
に配列してある。したがって、画像表示面2における4
方向の表示画素L1,L2,L3,L4からの光は、レンティキュ
ラ板1上の対応したレンズ素11を透過して、それぞれ対
応する光路51,52,53,54に放射される。その結果、それ
らの光路51〜54のいずれかに観視者の左右両眼の瞳がそ
れぞれ位置したとき、例えば、第1図(a)に楕円形55
もしくは56で示す位置に観視者の頭部が置かれ、左右両
眼の瞳が光路51,52もしくは52,54中にそれぞれ位置して
2個の画素L1,L2もしくはL2,L4にそれぞれ対応したとき
には、観視者の両眼にはそれらの2画素L1,L2もしくはL
2,L4の画像が互いに分離して投影されるので、レンズ素
11に対応した4方向画素L1〜L4を立体視することができ
る。
Thus, in the configuration example of the stereoscopic video apparatus shown in FIG. 1A, as shown in a partially enlarged manner in FIG. 1B, each cylindrical lens element 11 of the lenticular plate 1 is provided. , About four identical pixels L1 to L4 on the display surface 2, for example.
Are arranged in a direction perpendicular to the lens cylinder axis, corresponding to four directions. Therefore, 4 on the image display surface 2
Light from the display pixels L1, L2, L3, L4 in the directions is transmitted through the corresponding lens elements 11 on the lenticular plate 1 and emitted to the corresponding optical paths 51, 52, 53, 54, respectively. As a result, when the pupils of the left and right eyes of the observer are located in any of the optical paths 51 to 54, for example, the ellipse 55 shown in FIG.
Or the viewer's head is placed at the position indicated by 56, and the pupils of the left and right eyes are located in the optical paths 51, 52 or 52, 54, respectively, corresponding to the two pixels L1, L2 or L2, L4 respectively The two pixels L1, L2 or L
Since the L2 and L4 images are projected separately from each other,
The four-directional pixels L1 to L4 corresponding to 11 can be stereoscopically viewed.

なお、第1図(a)においては、円柱レンズ素11につ
いて、第1図(b)に示した4方向画素L1〜L4のうち、
相隣る2画素例えばL1,L2を適視距離で立体視し得る最
も適正な観視状態を得るために、観視者の頭部を楕円形
55の近傍に置いたときに、左眼の瞳が位置すべき領域57
を左下り斜線陰影によって示し、右眼の瞳が位置すべき
領域58を右下り斜線陰影によって示す。また、4方向画
素L1〜L4のうち、一つおきの2画素例えばL2,L4を立体
視し得る観視状態を得るために、観視者の頭部を楕円形
56の近傍に置いたときに、左右両眼の瞳がそれぞれ位置
すべき領域を上述と同様の斜線陰影によってそれぞれ示
す。
In addition, in FIG. 1A, the cylindrical lens element 11 of the four-direction pixels L1 to L4 shown in FIG.
To obtain the most appropriate viewing state in which two adjacent pixels, for example, L1 and L2 can be stereoscopically viewed at an appropriate viewing distance, the viewer's head is elliptical.
The area 57 where the left eye pupil should be located when placed near 55
Is indicated by a left-downward oblique line shading, and an area 58 in which the pupil of the right eye should be located is indicated by a right-downward oblique line shadow. In addition, in order to obtain a viewing state in which every other two pixels, for example, L2 and L4, among the four direction pixels L1 to L4 can be stereoscopically viewed, the viewer's head is formed into an elliptical shape.
The areas where the pupils of the left and right eyes should be located when placed near 56 are indicated by the same diagonal shading as described above.

さらに、レンティキュラ板1におけるレンズ素ピッチ
およびレンズの厚さと表示面2における画素ピッチとの
関係が適切であれば、レンティキュラ板1においてレン
ズ素11から離隔した他のレンズ素12を透過した表示面2
上の他の画素例えばL12,L22からの光の放射光路が、レ
ンズ素11を透過した画素L1,L2からの光の放射光路と、
図中太線59,60で示す範囲で互いに一致したときには太
線範囲59,60に左右両眼の瞳が位置した状態で、レンズ
素11および12をそれぞれ透過した各2画素が左右両眼に
それぞれ分離投影されて、ともに、立体視することがで
き、かかる状態が表示面2の全面に及べば、表示面2上
の画像を立体視することができる。
Further, if the relationship between the lens element pitch and the lens thickness in the lenticular plate 1 and the pixel pitch on the display surface 2 is appropriate, the display transmitted through the other lens element 12 separated from the lens element 11 in the lenticular plate 1 Face 2
The emission light path of light from the other pixels such as L12 and L22 above, and the emission light path of light from the pixels L1 and L2 transmitted through the lens element 11,
In the state where the left and right eyes pupils are located in the thick line ranges 59 and 60 when the two pixels coincide with each other in the range indicated by the thick lines 59 and 60 in the figure, each two pixels transmitted through the lens elements 11 and 12 are separated into the left and right eyes respectively. The images are projected and both can be stereoscopically viewed, and if this state extends over the entire surface of the display surface 2, the image on the display surface 2 can be stereoscopically viewed.

上述のような構成のレンティキュラ式多方向立体映像
装置における上述した動作原理に基づくレンティキュラ
板に対しては、各レンズ素毎に配列した複素画素が、光
線の各放射方向乃至各放射角度に分離変換されるように
するために、従来は、画像表示面2がレンティキュラ板
1における各円柱面レンズの後焦点面に一致するように
構成配置していた。かかる構成配置は、表示画像が写真
撮影画像であったり、画像表示器が陰極線管表示器であ
ったりして、表示面2上の表示画像が連続した画像表示
である場合には、従来とも何ら問題はなかった。
With respect to the lenticular plate based on the above-described operation principle in the lenticular type multidirectional stereoscopic image device having the above-described configuration, complex pixels arranged for each lens element are arranged in each radiation direction to each radiation angle of a light beam. Conventionally, in order to perform the separation conversion, the image display surface 2 is conventionally arranged and arranged so as to coincide with the rear focal plane of each cylindrical lens in the lenticular plate 1. Such a configuration and arrangement is not conventionally used when the display image is a photographed image or the image display is a cathode ray tube display and the display image on the display surface 2 is a continuous image display. There was no problem.

しかしながら、一般に長方形の枠体内に作用剤を充填
した液晶表示器など、長方形画素体を格子状に密接配置
した画素表示器を画像表示器2とした場合には、表示面
2における各画素の相互間に必ず非発光の暗部が介在す
る。その結果、第2図(b)に示したように、各画素L1
〜L4からの放射光路の相互間に暗部領域が生じ、第1図
(a)に示すように、4方向画素L1〜L4からの放射光路
51〜54の相互間に暗部領域B1〜B4が形成され、かかる暗
部領域に観視者の眼が入ると立体視が不可能となる。し
たがって、立体視を可能とするために両眼の瞳が位置す
べき、前述した斜線陰影領域57,58は、かかる暗部領域
が存在するために、図示のように著しく狭い領域に制限
されることになる。
However, when a pixel display in which rectangular pixels are closely arranged in a grid, such as a liquid crystal display in which an agent is generally filled in a rectangular frame, is used as the image display 2, the mutual connection of each pixel on the display surface 2 is made. A non-light-emitting dark portion always exists between them. As a result, as shown in FIG.
A dark area is generated between the light paths from L1 to L4, and as shown in FIG. 1A, the light paths from the four-direction pixels L1 to L4
Dark areas B1 to B4 are formed between 51 to 54, and if the viewer's eyes enter the dark areas, stereoscopic vision becomes impossible. Therefore, the diagonally shaded areas 57 and 58 described above, in which the pupils of both eyes should be located in order to enable stereoscopic vision, are limited to extremely narrow areas as shown in the figure due to the existence of such dark areas. become.

かかる立体視可能領域の制限を排除するためには、基
本的には、各方向画素からの放射光路相互間に、暗部領
域が、表示面2上における非発光暗部の存在に拘らず、
生じないようにする必要がある。
In order to eliminate such a limitation of the stereoscopically viewable region, basically, the dark region is located between the emission light paths from the pixels in each direction, regardless of the presence of the non-light-emitting dark region on the display surface 2.
It must be prevented from occurring.

さらに、第1図(a)に示した適正な立体視が可能な
適視距離より、大幅に遠去され、立体視が可能な準適視
距離においては、レンティキュラ板1のレンズピッチと
表示面2の画素ピッチとが視方向角度の増大に伴って少
しずつずれて来るので、表示面2上の画素間暗部の存在
に起因する黒い帯状暗部が観視画面に現われ、最大で、
レンズ素毎の画素方向数−1、図示の例では4−1=3
の区域に観視画面が横方向に分割され、隣り合う視方向
の立体像を同時に観視する状態になる。
Furthermore, the lens pitch of the lenticular plate 1 is displayed at a quasi-optimal viewing distance that is farther away than the optimal viewing distance at which proper stereoscopic viewing is possible as shown in FIG. Since the pixel pitch of the surface 2 slightly shifts with an increase in the viewing direction angle, a black band-like dark portion due to the presence of the inter-pixel dark portion on the display surface 2 appears on the viewing screen.
The number of pixel directions for each lens element −1, 4-1 = 3 in the illustrated example
The viewing screen is divided in the horizontal direction into the area of, and the stereoscopic images in the adjacent viewing directions are simultaneously viewed.

かかる立体視上の不都合な問題を解決するために、従
来はつぎのような方法を講じていた。
In order to solve such an inconvenient problem in stereoscopic vision, the following method has conventionally been adopted.

すなわち、原理的には、一般に透過型レンティキュラ
式投射スクリーンに用いられているように、この種多方
向立体映像装置に用いるレンティキュラ板についても、
第1図(a)に示したレンティキュラ・レンズ板1の表
示面2側に、円柱レンズ面を表示面2に向けた他のレン
ティキュラ板を重ね合わせ、その合わせ面を結像面にし
た2重レンティキュラ板を用いる問題解決方法があっ
た。
That is, in principle, the lenticular plate used in this kind of multidirectional stereoscopic image device, as generally used for a transmission type lenticular projection screen,
On the display surface 2 side of the lenticular lens plate 1 shown in FIG. 1 (a), another lenticular plate having a cylindrical lens surface facing the display surface 2 is superimposed, and the mating surface is used as an image forming surface. There was a solution to the problem using a double lenticular plate.

かかる従来の問題解決方法においては、第2図に示す
ように、円柱レンズ面を放射側に向けたレンティキュラ
・レンズ板1は第1図示と全く同様に構成するが、表示
面側レンズ板におけるレンズピッチを表示面2における
画素ピッチと等しくし、双方のレンティキュラ板の合わ
せ面に結像した画素像の幅が表示面2の画素ピッチに正
確に等しくなるように拡大結像するように構成すれば、
第1図(a),(b)に示したように各画素L1〜L4の放
射光路に介在する暗部領域B1〜B4が解消される。
In such a conventional problem solving method, as shown in FIG. 2, a lenticular lens plate 1 having a cylindrical lens surface directed to a radiation side is configured in exactly the same manner as in FIG. The lens pitch is made equal to the pixel pitch on the display surface 2, and an enlarged image is formed so that the width of the pixel image formed on the mating surface of both lenticular plates is exactly equal to the pixel pitch on the display surface 2. if,
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the dark areas B1 to B4 interposed in the emission light paths of the pixels L1 to L4 are eliminated.

(発明が解決しようとする課題) しかして、第1図(a)に示した一重のレンティキュ
ラ・レンズ板1による構成の多方向立体映像装置におい
ては、前述したように、観視者の瞳が位置しても表示面
を観視し得ない暗部領域が生じて立体視可能領域が制限
され、また、2重レンティキュラ板により構成した多方
向立体映像装置においては、表示面の画素ピッチに正確
に等しいレンズピッチのレンティキュラ・レンズ板を余
分に設けて各画素と各レンズ素とを正確に対向配置しな
ければならず、したがって、製作・組立てが極めて困難
になるのみならず、レンズ開口率の減少を来たし、ま
た、副放射による虚像が生じて来る場合もあった。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the multidirectional three-dimensional image apparatus having the single lenticular lens plate 1 shown in FIG. However, a dark area where the display surface cannot be viewed even when the image is located is generated, and a stereoscopically viewable area is limited. In a multidirectional stereoscopic video device configured by a double lenticular plate, the pixel pitch of the display surface is An extra lenticular lens plate having an exactly equal lens pitch must be provided so that each pixel and each lens element are accurately opposed to each other. Therefore, not only is it extremely difficult to manufacture and assemble, but also In some cases, the rate has decreased, and in some cases, a virtual image due to side emission has occurred.

したがって、従来のレンティキュラ式多方向立体映像
装置は、いずれも、解決すべき困難な課題を擁してい
た。
Therefore, each of the conventional lenticular type multi-directional stereoscopic image devices has a difficult problem to be solved.

(課題を解決するための手段) 本発明の目的は、上述した従来の課題を解決し、一重
のレンティキュラ・レンズ板のみを用い、そのレンズ板
自体を適切に構成するとともに適切に配置することによ
り、立体画像観視領域に、画像表示面における画素間暗
部の存在に基づく暗部領域が発生するのを解消して立体
視可能領域構成の自由度を高めたレンティキュラ式多方
向立体映像装置を提供することにある。
(Means for Solving the Problems) It is an object of the present invention to solve the above-mentioned conventional problems and to use only a single lenticular lens plate, appropriately configure and properly arrange the lens plate itself. Accordingly, a lenticular type multi-directional stereoscopic video apparatus that eliminates the occurrence of a dark area based on the presence of inter-pixel dark areas on the image display surface in the stereoscopic image viewing area and increases the degree of freedom of the stereoscopic viewable area configuration is provided. To provide.

すなわち、本発明レンティキュラ式多方向立体映像装
置は、画像表示面にレンティキュラ・レンズ板を対向配
置して多方向から立体映像を観視し得るようにした立体
映像装置において、前記画像表示面の画素間に暗部が介
在している場合に、前記レンティキュラ・レンズ板の焦
点距離内に当該画像表示面を配置して前記レンティキュ
ラ・レンズ板の透過光線を拡散させることにより観視領
域に暗部が生じないように画素とレンティキュラを整合
させたことを特徴とするものである。
That is, the lenticular type multi-directional stereoscopic video device of the present invention is a stereoscopic video device in which a lenticular lens plate is arranged to face an image display surface so that stereoscopic video can be viewed from multiple directions. In the case where a dark portion is interposed between the pixels, the image display surface is arranged within the focal length of the lenticular lens plate and light transmitted through the lenticular lens plate is diffused to the viewing area. The pixel and the lenticular are matched so that a dark portion does not occur.

(作 用) したがって、本発明レンティキュラ式多方向立体映像
装置においては、従来のように、製作・調整の困難な二
重レンティキュラ板を用いることなく、一重のレンティ
キュラ・レンズ板を用いた簡単な構成により、画像表示
面に適切に対向配置するだけで、表示面の画素間に無発
光暗部が介在している場合にも、立体画像観視領域に表
示画像観視不能の暗部領域が生じたり、観視画面に画像
を分割する黒帯が現われたりすることなく、立体視可能
領域の自由度を従来に比して格段に高めることができ
る。
(Operation) Therefore, in the lenticular type multi-directional stereoscopic image apparatus of the present invention, a single lenticular lens plate is used instead of using a double lenticular plate which is difficult to manufacture and adjust as in the related art. With a simple configuration, just by appropriately arranging the image display surface so as to oppose it, even when a non-light emitting dark portion is interposed between the pixels on the display surface, a dark portion region where the display image cannot be viewed is displayed in the stereoscopic image viewing region. Thus, the degree of freedom of the stereoscopically viewable region can be significantly increased as compared with the related art, without causing the occurrence of a black band that divides an image on the viewing screen.

(実施例) 以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳細に説
明する。
(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings with reference to examples.

しかして、本発明レンティキュラ式多方向立体映像装
置の基本的動作原理は、第3図に示すように、表示面2
上の方向画素L1からのレンズ素11を透過した光線の放射
光路の実線で示す方向画素L2側境界線、および、方向画
素L2からのレンズ素11を透過した光線の放射光路の点線
で示す方向画素L1側境界線が、それぞれ、レンズ素11の
図示の端部を透過した場合に、従来は、それぞれの光線
がレンズ素11の節点を通る実線の方向および点線の方向
にそれぞれ平行であったがために、斜線陰影を付して図
示する従来の暗部領域が適視距離の近傍で生じていたの
に対し、本発明においては、画素表示面2をレンズ素11
の焦点距離内に位置させることにより、各方向画素L1,L
2からの光線をそれぞれわずかに拡散放射させ、方向画
素L1からの放射光路の方向画素L2側境界線を一点鎖線で
示すL1Nに拡げるとともに、方向画素L2からの放射光路
の方向画素L1側境界線を二点鎖線で示すL2Nに拡げ、少
なくとも適視距離の近傍においては、従来生じていた暗
部領域を解消させることにある。
Thus, the basic operation principle of the lenticular type multi-directional stereoscopic video apparatus of the present invention is as shown in FIG.
The direction pixel L2 side boundary line indicated by the solid line of the light ray transmitted through the lens element 11 from the upper direction pixel L1, and the direction indicated by the dotted line of the light ray path of the light ray transmitted from the direction pixel L2 through the lens element 11 Conventionally, when the pixel L1 side boundary line passes through the illustrated end portion of the lens element 11, the respective light rays are parallel to the solid line direction and the dotted line direction passing through the node of the lens element 11, respectively. For this reason, in contrast to the conventional dark area shown with diagonal shading, which occurs near the appropriate viewing distance, in the present invention, the pixel display surface 2 is provided with the lens element 11.
, The pixels L1, L
Each of the light rays from the direction pixel L1 is slightly diffused and emitted, and the direction pixel L2 side boundary line of the emission light path from the direction pixel L1 is expanded to L1N shown by a dashed line, and the direction pixel L1 side boundary line of the emission light path from the direction pixel L2. Is extended to L2N indicated by a two-dot chain line, and at least in the vicinity of a suitable viewing distance, a dark area that has conventionally occurred is eliminated.

本発明によるかかる暗部領域解消の動作原理は、レン
ティキュラ式立体映像観視の動作原理を逸脱したもので
はあるが、実際には、表示面上の各画素は、それぞれ有
限の幅を有しており、各画素からの放射光路は、本来、
かかる画素幅に対応した放射方向の許容範囲を有してい
るのであるから、その許容範囲に見合った領域に放射光
路を拡散させても、立体画像観視の条件は損なわれない
筈である。
Although the operating principle of the dark area elimination according to the present invention deviates from the operating principle of lenticular type stereoscopic image viewing, in practice, each pixel on the display surface has a finite width. The radiation path from each pixel is originally
Since the radiation direction has a permissible range corresponding to the pixel width, even if the radiation optical path is diffused into a region corresponding to the permissible range, the conditions for viewing a stereoscopic image should not be impaired.

さらに、レンティキュラ式立体映像装置の解像度はレ
ンティキュラ・レンズ板のレンズピッチで決まるのであ
るから、上述のように各方向画素からの光線を拡散放射
させるようにした本発明立体映像装置によって観視する
立体画像には、解像度の劣化は生じない。
Further, since the resolution of the lenticular type stereoscopic image device is determined by the lens pitch of the lenticular lens plate, the stereoscopic image device of the present invention in which light rays from pixels in each direction are diffused and emitted as described above. There is no degradation of resolution in the three-dimensional image.

上述したところから判るように、本発明レンティキュ
ラ式多方向立体映像装置の構成配置は、第1図(a),
(b)に模式的に示したこの種装置の原理的構成配置と
ほぼ同一であり、レンティキュラ・レンズ板1と画像表
示面2との相対間隔が図示し得ない程度にわずか異なる
のみである。なお、レンティキュラ・レンズ板1の各レ
ンズ素は、専ら円柱面レンズとして以上に説明したが、
収差の少ないものであれば楕円柱面レンズとしても本発
明立体映像装置の上述した動作原理には変わりがない。
As can be seen from the above description, the configuration and arrangement of the lenticular type multi-directional stereoscopic image apparatus of the present invention is as shown in FIG.
This is almost the same as the principle configuration and arrangement of this type of device schematically shown in (b), except that the relative distance between the lenticular lens plate 1 and the image display surface 2 is slightly different to the extent that it cannot be shown. . Although each lens element of the lenticular lens plate 1 has been described above as a cylindrical lens,
As long as the aberration is small, there is no change in the above-described operation principle of the three-dimensional image apparatus of the present invention even if the lens is an elliptic cylindrical lens.

ここで、上述の動作原理による本発明レンティキュラ
式多方向立体映像装置における立体画像観視動作の態様
について説明するに、本発明立体映像装置におけるよう
に、光線角を広角としたレンズ使用条件においては、各
種の光学設計法のうち、近軸光線を用いたレンズ設計を
採用すると収差が大きくなるので、コンピュータ・グラ
フイックによる光線追跡法を用いると極めて有効に本発
明多方向立体映像装置の動作を解明し得るので、以下に
光線追跡法による本発明装置の動作の態様を示す。
Here, the aspect of the stereoscopic image viewing operation in the lenticular multi-directional stereoscopic image device of the present invention based on the above-described operation principle will be described. In the lens use condition in which the ray angle is wide as in the stereoscopic image device of the present invention. Of the various optical design methods, aberrations increase when a lens design using paraxial rays is used.Therefore, the ray tracing method using computer graphics can be used to effectively operate the multidirectional stereoscopic image apparatus of the present invention. Since it can be clarified, the operation of the apparatus of the present invention by the ray tracing method will be described below.

まず、第1図(a),(b)に模式的に示した構成の
レンティキュラ式多方向映像装置において、従来どおり
に、レンティキュラ・レンズ板1の焦点面に画像表示面
2を配置するようにして円柱面レンズの曲率、したがっ
て、焦点距離とレンズの厚さとを設計したレンティキュ
ラ・レンズ板を用いた場合における表示面2の各方向画
素からのレンズ素11および12を透過した光線の各光路を
追跡した結果を第4図(a)に示し、その1レンズ素分
の光線の光路を追跡した結果を第4図(b)に示す。か
かる従来装置における各光路の間には第1図(a)につ
き説明したような暗部領域が生じている。
First, in a lenticular type multi-directional video apparatus having a configuration schematically shown in FIGS. 1A and 1B, an image display surface 2 is arranged on a focal plane of a lenticular lens plate 1 as in the related art. In the case of using a lenticular lens plate in which the curvature of the cylindrical lens and thus the focal length and the thickness of the lens are designed, the light rays transmitted through the lens elements 11 and 12 from the pixels in each direction of the display surface 2 are used. FIG. 4 (a) shows the result of tracing each optical path, and FIG. 4 (b) shows the result of tracing the optical path of light rays corresponding to one lens element. A dark area as described with reference to FIG. 1A is generated between the respective optical paths in the conventional device.

かかる動作状態のレンティキュラ式多方向立体映像装
置において、レンティキュラ・レンズ板1の厚さを変え
ないときには焦点距離を長くし、また、焦点距離を変え
ないときには厚さを短くした場合、すなわち、レンティ
キュラ・レンズ板1の焦点距離内に画像表示面2を位置
させた場合には、画像表示面2の各画素からの光線は、
レンティキュラ・レンズ板1の各レンズ素を透過したの
ち拡散して放射され、第5図(a)に示すように、画像
表示面2における1レンズ素分の4方向画素L1〜L4から
の透過光線の各拡散光路は、少なくとも適視距離の近傍
では、相互に密接して重複せず、しかも、相互間に暗部
領域が生じない条件を光線追跡法によって求めることが
でき、第5図(a)に示したかかる状態のレンズ素近傍
を拡大して第5図(b)に示す。
In the lenticular type multidirectional stereoscopic video apparatus in such an operation state, when the thickness of the lenticular lens plate 1 is not changed, the focal length is increased, and when the focal length is not changed, the thickness is shortened. When the image display surface 2 is positioned within the focal length of the lenticular lens plate 1, light rays from each pixel of the image display surface 2
After being transmitted through each lens element of the lenticular lens plate 1, the light is diffused and radiated, and as shown in FIG. 5 (a), the transmission of one lens element on the image display surface 2 from the four-direction pixels L1 to L4. At least in the vicinity of the suitable viewing distance, the diffusion paths of the light rays are not closely overlapped with each other, and furthermore, a condition that does not cause a dark area between them can be obtained by the ray tracing method. FIG. 5B is an enlarged view of the vicinity of the lens element in such a state shown in FIG.

本発明多方向立体映像装置におけるかかる拡散放射状
態の実現に必要な画素ピッチと両瞳間距離との整合およ
び画素ピッチとレンズピッチとの整合については、つぎ
のようにして別途計算する。
The matching between the pixel pitch and the distance between the pupils and the matching between the pixel pitch and the lens pitch necessary for realizing such a diffuse radiation state in the multidirectional stereoscopic image apparatus of the present invention are separately calculated as follows.

すなわち、レンティキュラ・レンズ板1の厚さをxt、
レンティキュラ・レンズ板1の屈折率をni、画像表示板
2の画素ピッチをep、瞳孔間内方向数をm、画像表示板
2における各レンズ素毎の方向画素数をne、空気中にお
けるレンズ素の焦点距離をf=xt/ni、瞳孔間距離をa
とすると、 適視距離xp=a・(xt/ni)/(ep・m) レンティキュラピッチlp=ne・ep・xp/(xp+xt/ni) となる。
That is, the thickness of the lenticular lens plate 1 is xt,
The refractive index n i of the lenticular lens plate 1, the pixel pitch e p of the image display panel 2, the number in the direction between the pupil m, the number of direction pixel of each lens Motogoto in the image display panel 2 n e, air F = xt / n i , pupil distance a
When, the preferred viewing distance x p = a · (xt / n i) / (e p · m) lenticular pitch l p = n e · e p · x p / (x p + xt / n i).

なお、レンティキュラ式多方向立体映像装置における
レンティキュラ・レンズ板1の焦点距離を、上述とは逆
に、第1図(a)に示した従来の状態により短くして、
画像表示面2をレンティキュラ・レンズ板1の焦点距離
外に位置させた場合にも、表示面2の各方向画素からの
光線が、レンティキュラ・レンズ板1を透過したのち、
近距離で一旦収束し、ついて拡散放射されるようになる
が、各方向画素からの光線の放射方向順が逆転すること
になるので、かかる状態の拡散照射は採用し得ない。
Incidentally, the focal length of the lenticular lens plate 1 in the lenticular type multi-directional stereoscopic video apparatus is made shorter than the conventional state shown in FIG.
Even when the image display surface 2 is positioned outside the focal length of the lenticular lens plate 1, light rays from pixels in each direction of the display surface 2 are transmitted through the lenticular lens plate 1,
The light is once converged at a short distance and then diffusely radiated. However, since the order of the radiation directions of the light rays from the pixels in each direction is reversed, the diffuse irradiation in such a state cannot be adopted.

結局、前述した条件を満たすようにレンティキュラ・
レンズ板1と画像表示面2とを構成配置すれば、各画素
からの放射光路間に暗部領域が介在しない状態で多方向
の立体画像を観視することができ、さらに、従来、適視
距離よりやや離れてほぼ満足に観視し得ていた準適視距
離の立体画像に、レンズピッチと画素ピッチとのずれに
基づいて生じていた画面を横方向に分割する黒帯も、本
発明による前述の構成配置では消滅して現われなくな
る。
After all, the lenticular and
If the lens plate 1 and the image display surface 2 are configured and arranged, a multi-directional stereoscopic image can be viewed in a state where no dark area is interposed between the emission light paths from the pixels. A black band that splits the screen in the horizontal direction, which has been generated based on the shift between the lens pitch and the pixel pitch, to a stereoscopic image of a quasi-optimal viewing distance that could have been viewed almost satisfactorily from a distance, It disappears in the above-described configuration and disappears.

なお、例えば液晶画像表示器等による多方向画像を透
過型スクリーンに投写し、そのスクリーンの裏面にレン
ティキュラ・レンズ板を重ねて、裏側の多方向で立体画
像を観視する場合においても、透過型スクリーンの裏面
を画像表示面と見做して本発明による前述の構成配置を
適用すれば、同様に、液晶画像表示器等における画素間
無発光領域の介在に基づく暗部領域を解消した連続立体
画像を観視することができる。
Note that, for example, when a multidirectional image is projected on a transmission screen by a liquid crystal image display or the like, a lenticular lens plate is superimposed on the rear surface of the screen, and a stereoscopic image is viewed in multiple directions on the rear side. When the above-described configuration according to the present invention is applied by regarding the back surface of the die screen as an image display surface, a continuous stereoscopic image in which a dark portion region based on the intervening non-light emitting region between pixels in a liquid crystal image display or the like is similarly eliminated. Images can be viewed.

(発明の効果) 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、液
晶画像表示器など画素間に無発光領域が介在している画
像表示器の表示面にレンティキュラ・レンズ板を重ねて
多方向から立体画像を観視する場合に、従来のかかる立
体映像装置では、観視者の眼に画像が見えない暗部領域
が立体画像観視域に生じ、あるいは、画面を区分する黒
帯が現われていたのを、いずれも解消して、連続した立
体画像観視の自由度を高める、という顕著な効果が得ら
れ、しかも、従来のように、かかる暗部領域解消に二重
レンティキュラ板を用いる要なく、一重レンティキュラ
・レンズ板の構成配置をわずかに変更することのみによ
って、かかる顕著な作用効果を容易に実現することがで
きる。
(Effects of the Invention) As is clear from the above description, according to the present invention, a lenticular lens plate is superimposed on the display surface of an image display such as a liquid crystal image display where a non-light emitting region is interposed between pixels. When viewing a stereoscopic image from multiple directions, in such a conventional stereoscopic video device, a dark area where the image is not visible to the viewer's eyes occurs in the stereoscopic image viewing area, or a black band that separates the screen The remarkable effect of improving the degree of freedom in viewing a continuous stereoscopic image is obtained by eliminating any of the above, and a double lenticular plate is used to eliminate such dark areas as in the past. The remarkable operation and effect can be easily realized by only slightly changing the configuration of the single lenticular lens plate without the use of the lens.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)および(b)は従来のレンティキュラ式多
方向立体映像装置およびその1レンズ素の動作原理をそ
れぞれ示す線図、 第2図は二重レンティキュラ式多方向立体映像装置の動
作原理を示す線図、 第3図は本発明レンティキュラ式多方向立体映像装置の
動作原理を示す線図、 第4図(a)および(b)は従来の立体映像装置および
その1レンズ素の放射光路の例をそれぞれ示す線図、 第5図(a)および(b)は本発明立体映像装置におけ
る1レンズ素の拡散放射光路およびその一部を拡大した
例をそれぞれ示す線図である。 1……レンティキュラ・レンズ板 11,12……レンズ素、2……画像表示器 51〜54……放射光路、55,56……頭部位置 57,58……立体画像観視領域 59,60……立体像観視位置 L1〜L4……方向画素、B1〜B4……暗部領域 L12,L22……他のレンズ素の放射光路 L1N,L2N……拡散放射光路
1 (a) and 1 (b) are diagrams showing the operation principle of a conventional lenticular type multidirectional stereoscopic image apparatus and its one lens element, respectively, and FIG. 2 is a diagram showing a double lenticular type multidirectional stereoscopic image apparatus. FIG. 3 is a diagram showing the principle of operation of the lenticular multi-directional stereoscopic video apparatus of the present invention; FIGS. 4 (a) and (b) are conventional stereoscopic video apparatuses and one lens element thereof; 5 (a) and 5 (b) are diagrams respectively showing an example of a diffused radiation path of one lens element in the stereoscopic image apparatus of the present invention and an example in which a part thereof is enlarged. . 1 Lenticular lens plate 11, 12 Lens element 2, Image display 51-54 Radiation light path 55, 56 Head position 57, 58 Stereoscopic image viewing area 59 60 stereoscopic image viewing position L1 to L4 direction pixel, B1 to B4 dark area L12, L22 emission light paths of other lens elements L1N, L2N diffuse light path

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】画像表示面にレンティキュラ・レンズ板を
対向配置して多方向から立体映像を観視し得るようにし
た立体映像装置において、前記画像表示面の画素間に暗
部が介在している場合に、前記レンティキュラ・レンズ
板の焦点距離内に当該画像表示面を配置して前記レンテ
ィキュラ・レンズ板の透過光線を拡散させることにより
観視領域に暗部が生じないように画素とレンティキュラ
を整合させたことを特徴とするレンティキュラ式多方向
立体映像装置。
1. A stereoscopic video apparatus in which a lenticular lens plate is arranged opposite to an image display surface so that stereoscopic images can be viewed from multiple directions, wherein a dark portion is interposed between pixels on the image display surface. In such a case, the image display surface is disposed within the focal length of the lenticular lens plate, and the transmitted light of the lenticular lens plate is diffused so that the pixel and the lenticule are prevented from forming a dark portion in the viewing area. A lenticular multi-directional stereoscopic video apparatus characterized by matching the curas.
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