JP2963001B2 - 虚像立体表示装置 - Google Patents
虚像立体表示装置Info
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- JP2963001B2 JP2963001B2 JP6080756A JP8075694A JP2963001B2 JP 2963001 B2 JP2963001 B2 JP 2963001B2 JP 6080756 A JP6080756 A JP 6080756A JP 8075694 A JP8075694 A JP 8075694A JP 2963001 B2 JP2963001 B2 JP 2963001B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、虚像立体表示装置に関
し、特に直視型と同様に簡単に構成された拡大虚像立体
表示装置に関するものである。
し、特に直視型と同様に簡単に構成された拡大虚像立体
表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】メガネ無し立体画像表示装置としてはレ
ンチキュラー方式とパララックスバリア方式とが代表的
であり、パララックスバリア方式では、左右両眼に画像
を分離し、立体映像を得るために、直視型の場合には液
晶パネルの前方又は後方に縦ストライプのパララックス
バリアが配置され、プロジェクタによる拡大投射型の場
合はスクリーンの前方に画素ピッチに応じた縦ストライ
プのパララックスバリアが配置される。
ンチキュラー方式とパララックスバリア方式とが代表的
であり、パララックスバリア方式では、左右両眼に画像
を分離し、立体映像を得るために、直視型の場合には液
晶パネルの前方又は後方に縦ストライプのパララックス
バリアが配置され、プロジェクタによる拡大投射型の場
合はスクリーンの前方に画素ピッチに応じた縦ストライ
プのパララックスバリアが配置される。
【０００３】虚像方式による立体表示装置としては、左
右各眼に対応する２組の画像表示表示装置及び光学系を
有し、両眼視差を考慮した情報を入力することにより立
体映像を得る頭部装着型（ＨＭＤ）タイプのものがあ
る。
右各眼に対応する２組の画像表示表示装置及び光学系を
有し、両眼視差を考慮した情報を入力することにより立
体映像を得る頭部装着型（ＨＭＤ）タイプのものがあ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このＨＭＤタイプの虚
像立体表示装置は、２組の画像表示表示装置及び光学系
を必要とするので、構成が複雑になり、しかも、画像表
示装置を頭部に装着するという煩わしさがある。
像立体表示装置は、２組の画像表示表示装置及び光学系
を必要とするので、構成が複雑になり、しかも、画像表
示装置を頭部に装着するという煩わしさがある。
【０００５】本発明は、上記の事情を鑑みて、直視型と
同様に簡単に構成された虚像立体表示装置を提供するこ
とを目的とする。
同様に簡単に構成された虚像立体表示装置を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】更に、本発明は、パララックスバリア方式
を用いた虚像立体表示装置において、画素ピッチに対す
る最適なバリアピッチを与え、良好な立体視が得られる
装置を提供することを目的とする。
を用いた虚像立体表示装置において、画素ピッチに対す
る最適なバリアピッチを与え、良好な立体視が得られる
装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の虚像立体
表示装置は、上記目的を達成するため、１枚の液晶パネ
ルと、この液晶パネルの前方又は後方に配置されるパラ
ラックスバリアと、パララックスバリアの前方に配置し
た拡大虚像形成用のレンズとを備え、上記パララックス
バリアのバリアピッチｌ1 と、眼間距離ａ、虚像画素ピ
ッチｌ2 、レンズ焦点距離ｆ、拡大率ｍ及び使用液晶画
素とバリア間の距離Ｌとの間に、 ｌ1 ＝ ２ａ・ｌ2 〔（ｆ／ｍ）＋Ｌ〕／ｆ（ａ＋
ｌ2 ） の関係が成り立つことを特徴とする。
表示装置は、上記目的を達成するため、１枚の液晶パネ
ルと、この液晶パネルの前方又は後方に配置されるパラ
ラックスバリアと、パララックスバリアの前方に配置し
た拡大虚像形成用のレンズとを備え、上記パララックス
バリアのバリアピッチｌ1 と、眼間距離ａ、虚像画素ピ
ッチｌ2 、レンズ焦点距離ｆ、拡大率ｍ及び使用液晶画
素とバリア間の距離Ｌとの間に、 ｌ1 ＝ ２ａ・ｌ2 〔（ｆ／ｍ）＋Ｌ〕／ｆ（ａ＋
ｌ2 ） の関係が成り立つことを特徴とする。
【０００８】又、本発明の第２の虚像立体表示装置は、
１枚の液晶パネルと、この液晶パネルの前方又は後方に
配置されるパララックスバリアと、パララックスバリア
の前方に配置した拡大虚像形成用のレンズとを備え、液
晶パネルとパララックスバリアとの間に屈折率分布型レ
ンズを配置したことを特徴とする。
１枚の液晶パネルと、この液晶パネルの前方又は後方に
配置されるパララックスバリアと、パララックスバリア
の前方に配置した拡大虚像形成用のレンズとを備え、液
晶パネルとパララックスバリアとの間に屈折率分布型レ
ンズを配置したことを特徴とする。
【０００９】
【作用】パララックスバリア方式の直視型立体表示装置
では、立体視を行うために画素ピッチに対してパララッ
クスバリアが一定のバリアピッチを持つことが必要であ
り、画素ピッチによって立体視するためのバリアピッチ
が決まると言える。
では、立体視を行うために画素ピッチに対してパララッ
クスバリアが一定のバリアピッチを持つことが必要であ
り、画素ピッチによって立体視するためのバリアピッチ
が決まると言える。
【００１０】即ち、図２と図３に示すように、眼間距離
ａ、観察位置−バリア間距離（適視距離）Ｌ1 、画素−
バリア間距離（空気換算距離）Ｌ、バリアピッチｌ1 及
び画素ピッチｌ2 の間には、
ａ、観察位置−バリア間距離（適視距離）Ｌ1 、画素−
バリア間距離（空気換算距離）Ｌ、バリアピッチｌ1 及
び画素ピッチｌ2 の間には、
【００１１】
【数１】Ｌ1 ＝ａ・Ｌ／ｌ2
【００１２】
【数２】ｌ1 ＝（２Ｌ1 ・ｌ2 ）／（Ｌ1 ＋Ｌ）
【００１３】の２式が成立ち、これら２式より、
【００１４】
【数３】ｌ1 ＝２ａ・ｌ2 ／（ａ＋ｌ2 ）
【００１５】となり、画素ピッチによって立体視するた
めのバリアピッチが決まる。
めのバリアピッチが決まる。
【００１６】プロジェクタによる投射型立体表示装置で
は、画素−バリア間距離Ｌに代えてスクリーン−バリア
間距離をＬとすれば上記の各式が成立ち、同様に画素ピ
ッチによって立体視するためのバリアピッチが決まる。
は、画素−バリア間距離Ｌに代えてスクリーン−バリア
間距離をＬとすれば上記の各式が成立ち、同様に画素ピ
ッチによって立体視するためのバリアピッチが決まる。
【００１７】このパララックスバリア方式の直視型立体
表示装置の画像をレンズを用いて拡大虚像表示する場合
には、図４に示すように、画像を形成する液晶パネル２
−レンズ４間距離と、パララックスバリア３−レンズ間
距離が空気換算距離Ｌ、例えば１．３ｍｍ程度異なるの
で、使用するレンズの焦点距離ｆ及び拡大率ｍによって
画素に対するバリアの倍率が異なり、液晶パネル２の虚
像５とパララックスバリア３の虚像６は異なる位置に形
成される。これら、液晶パネル２の虚像５とパララック
スバリア３の虚像６との間の距離はＬ’となり、上記Ｌ
より大きくなる。例えば液晶パネル２の画像を２倍に虚
像拡大するレンズ４を用いれば、パララックスバリア３
の倍率は２倍よりも小さくなり、直視状態で最適となる
パララックスバリアでは画素ピッチに対するバリアピッ
チが適合せず、立体視が不可能となる。本発明の第１の
構成は、拡大虚像系におけるバリアピッチを最適にし、
立体視を可能としている。なお、Ｆはレンズの前焦点、
Ｆ’後焦点である。
表示装置の画像をレンズを用いて拡大虚像表示する場合
には、図４に示すように、画像を形成する液晶パネル２
−レンズ４間距離と、パララックスバリア３−レンズ間
距離が空気換算距離Ｌ、例えば１．３ｍｍ程度異なるの
で、使用するレンズの焦点距離ｆ及び拡大率ｍによって
画素に対するバリアの倍率が異なり、液晶パネル２の虚
像５とパララックスバリア３の虚像６は異なる位置に形
成される。これら、液晶パネル２の虚像５とパララック
スバリア３の虚像６との間の距離はＬ’となり、上記Ｌ
より大きくなる。例えば液晶パネル２の画像を２倍に虚
像拡大するレンズ４を用いれば、パララックスバリア３
の倍率は２倍よりも小さくなり、直視状態で最適となる
パララックスバリアでは画素ピッチに対するバリアピッ
チが適合せず、立体視が不可能となる。本発明の第１の
構成は、拡大虚像系におけるバリアピッチを最適にし、
立体視を可能としている。なお、Ｆはレンズの前焦点、
Ｆ’後焦点である。
【００１８】ここで、レンズ前焦点Ｆ−画素間距離をｘ
とすれば、レンズ４の倍率ｍは、
とすれば、レンズ４の倍率ｍは、
【００１９】
【数４】ｍ＝ｆ／ｘ
【００２０】又、パララックスバリア３の倍率ｍ’は、
【００２１】
【数５】 ｍ’＝ｆ／（ｘ＋Ｌ）＝ｆ／〔（ｆ／ｍ）＋Ｌ〕
【００２２】ここで、この倍率の差を考慮すれば、数式
４のバリアピッチｌ1 を数式６の倍率ｍ’で割れば、液
晶パネル２の画像の虚像画素ピッチｌ2 に対して立体視
が可能なバリアピッチｌ1 が得られる。即ち、
４のバリアピッチｌ1 を数式６の倍率ｍ’で割れば、液
晶パネル２の画像の虚像画素ピッチｌ2 に対して立体視
が可能なバリアピッチｌ1 が得られる。即ち、
【００２３】
【数６】 ｌ1 ＝２ａ・ｌ2 〔（ｆ／ｍ）＋Ｌ〕／ｆ（ａ＋ｌ2 ） とすれば、立体視が可能になる。
【００２４】また、本発明の第２の構成によれば、屈折
分布型レンズを使用することにより、画素とバリアの拡
大率の差が小さくなるため直視状態で最適化されたバリ
アピッチで任意のレンズを手前におくだけで拡大虚像立
体視が可能となる。
分布型レンズを使用することにより、画素とバリアの拡
大率の差が小さくなるため直視状態で最適化されたバリ
アピッチで任意のレンズを手前におくだけで拡大虚像立
体視が可能となる。
【００２５】
【実施例】本発明の一実施例に係る虚像立体表示装置を
図面に基づいて具体的に説明すれば、以下の通りであ
る。
図面に基づいて具体的に説明すれば、以下の通りであ
る。
【００２６】図１に示すように、本発明の一実施例に係
る虚像立体表示装置は、液晶用バックライト１の光を液
晶パネル２に照射し、変調した後パララックスバリア３
を通過させて左右画像を分離し、更にレンズ４によって
虚像として拡大立体視するようにしている。
る虚像立体表示装置は、液晶用バックライト１の光を液
晶パネル２に照射し、変調した後パララックスバリア３
を通過させて左右画像を分離し、更にレンズ４によって
虚像として拡大立体視するようにしている。
【００２７】今、図２、図３に示すように、パララック
スバリア方式の直視型立体表示装置における最適バリア
ピッチｌ1 は、画素ピッチｌ2 、眼間距離ａ、適視距離
Ｌ1及び空気換算距離Ｌから、
スバリア方式の直視型立体表示装置における最適バリア
ピッチｌ1 は、画素ピッチｌ2 、眼間距離ａ、適視距離
Ｌ1及び空気換算距離Ｌから、
【００２８】
【数７】ｌ1 ＝２ａ・ｌ2 ／（ａ＋ｌ2 ） となる。
【００２９】この表示装置の画像を倍率ｍのレンズ４に
よって虚像拡大視するとすれば、虚像画素ピッチは上記
の画素ピッチｌ2 ×ｍとなるのに対して、パララックス
バリア３が液晶パネル２よりもレンズ４のレンズ前焦点
Ｆよりも遠いので、パララックスバリア３の虚像バリア
ピッチはｌ1 ×ｍよりも小さくなる。
よって虚像拡大視するとすれば、虚像画素ピッチは上記
の画素ピッチｌ2 ×ｍとなるのに対して、パララックス
バリア３が液晶パネル２よりもレンズ４のレンズ前焦点
Ｆよりも遠いので、パララックスバリア３の虚像バリア
ピッチはｌ1 ×ｍよりも小さくなる。
【００３０】この小さくなる分だけパララックスバリア
３の実際のバリアピッチｌ1 を大きくすれば、虚像拡大
されたパララックスバリア３のバリアピッチが虚像拡大
される液晶パネル２の画素ピッチに対して適正な値とな
り、画像を左右に分離できるようになる。
３の実際のバリアピッチｌ1 を大きくすれば、虚像拡大
されたパララックスバリア３のバリアピッチが虚像拡大
される液晶パネル２の画素ピッチに対して適正な値とな
り、画像を左右に分離できるようになる。
【００３１】この実施例では、焦点距離ｆ、倍率ｍのレ
ンズ４を使用する場合には、焦点距離ｆ、倍率ｍ、画素
ピッチｌ2 、眼間距離ａ及び空気換算距離Ｌに対し、
ンズ４を使用する場合には、焦点距離ｆ、倍率ｍ、画素
ピッチｌ2 、眼間距離ａ及び空気換算距離Ｌに対し、
【００３２】
【数８】ｌ1 ＝ ２ａ・ｌ2 〔（ｆ／ｍ）＋Ｌ〕／ｆ
（ａ＋ｌ2 ）
（ａ＋ｌ2 ）
【００３３】のバリアピッチｌ1 を有するパララックス
バリア３を液晶パネル２の面に配置することにより、左
右眼に画像を分離し、虚像立体視ができるようにしてい
る。
バリア３を液晶パネル２の面に配置することにより、左
右眼に画像を分離し、虚像立体視ができるようにしてい
る。
【００３４】図５ないし図７は本発明の他の実施例を示
し、この実施例は、液晶パネル２とパララックスバリア
３との間に屈折分布型レンズ７を配置し、この屈折分布
型レンズ７により液晶画素をバリアの前方に配置した拡
散板上に結像させるように構成したものである。
し、この実施例は、液晶パネル２とパララックスバリア
３との間に屈折分布型レンズ７を配置し、この屈折分布
型レンズ７により液晶画素をバリアの前方に配置した拡
散板上に結像させるように構成したものである。
【００３５】このように液晶パネル２とパララックスバ
リア３との間に屈折分布型レンズ７を配置することによ
り、液晶パネル２の実質的な画像の位置は図７に示す
２'の位置になる。これにより、画素−バリア間距離
（空気換算距離）Ｌが小さくなり、Ｌ'も小さくなる。
Ｌ'が小さくなると図６に示すように、適視距離Ｌ1は小
さくなる。適視距離Ｌ1が小さくなると、図７に示すよ
うに、適視位置にいる観察者はβの角度で虚像を観察す
る。このように、虚像を見込む角度が屈折分布型レンズ
７を配置しない場合の角度αより大きくなり、見かけ上
の拡大率が大きくなる。
リア３との間に屈折分布型レンズ７を配置することによ
り、液晶パネル２の実質的な画像の位置は図７に示す
２'の位置になる。これにより、画素−バリア間距離
（空気換算距離）Ｌが小さくなり、Ｌ'も小さくなる。
Ｌ'が小さくなると図６に示すように、適視距離Ｌ1は小
さくなる。適視距離Ｌ1が小さくなると、図７に示すよ
うに、適視位置にいる観察者はβの角度で虚像を観察す
る。このように、虚像を見込む角度が屈折分布型レンズ
７を配置しない場合の角度αより大きくなり、見かけ上
の拡大率が大きくなる。
【００３６】そして、Ｌ'の値が小さくなれば虚像上で
の画素とバリアの拡大率が近づき、すなわち、拡大率の
差が小さくなる。従って、ある程度、例えばＬ＝０．１
ではレンズ及び拡大率によりバリアのピッチを設計し直
す必要がなく、直視状態で最適化されたバリアピッチで
任意のレンズを手前におくだけで拡大虚像立体視が可能
となる。
の画素とバリアの拡大率が近づき、すなわち、拡大率の
差が小さくなる。従って、ある程度、例えばＬ＝０．１
ではレンズ及び拡大率によりバリアのピッチを設計し直
す必要がなく、直視状態で最適化されたバリアピッチで
任意のレンズを手前におくだけで拡大虚像立体視が可能
となる。
【００３７】このように屈折分布型レンズを使用するこ
とにより、レンズとバリアピッチの変更がなく同一のパ
ララックスバリアで直視及び虚像立体視が短い適視距離
で可能となる。
とにより、レンズとバリアピッチの変更がなく同一のパ
ララックスバリアで直視及び虚像立体視が短い適視距離
で可能となる。
【００３８】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、１枚
の液晶パネルと、この液晶パネルの前方又は後方に配置
されるパララックスバリアと、パララックスバリアの前
方に配置した拡大虚像形成用のレンズとを備え、眼間距
離と画素ピッチだけではなく、空気換算距離、レンズの
焦点距離及び倍率をも考慮に入れてパララックスバリア
のバリアピッチを決定しているので、従来の直視型立体
表示装置にレンズを加えただけの簡単な構成で虚像拡大
立体表示ができる。
の液晶パネルと、この液晶パネルの前方又は後方に配置
されるパララックスバリアと、パララックスバリアの前
方に配置した拡大虚像形成用のレンズとを備え、眼間距
離と画素ピッチだけではなく、空気換算距離、レンズの
焦点距離及び倍率をも考慮に入れてパララックスバリア
のバリアピッチを決定しているので、従来の直視型立体
表示装置にレンズを加えただけの簡単な構成で虚像拡大
立体表示ができる。
【００３９】また、液晶パネルとパララックスバリアと
の間に屈折分布型レンズを配置し、この屈折分布型レン
ズにより液晶画素をバリアの前方に配置した拡散板上に
結像させることにより、レンズとバリアピッチの変更が
なく同一のパララックスバリアで直視及び虚像立体視を
短い適視距離で行える。
の間に屈折分布型レンズを配置し、この屈折分布型レン
ズにより液晶画素をバリアの前方に配置した拡散板上に
結像させることにより、レンズとバリアピッチの変更が
なく同一のパララックスバリアで直視及び虚像立体視を
短い適視距離で行える。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】パララックスバリア方式の直視型立体表示装置
の原理図である。
の原理図である。
【図３】パララックスバリア方式の直視型立体表示装置
の原理図である。
の原理図である。
【図４】パララックスバリア方式の直視型立体表示装置
の画像をレンズで虚像拡大表示する場合の説明図であ
る。
の画像をレンズで虚像拡大表示する場合の説明図であ
る。
【図５】本発明の他の実施例の構成図である。
【図６】本発明の他の実施例におけるパララックスバリ
ア方式の直視型立体表示装置の原理図である。
ア方式の直視型立体表示装置の原理図である。
【図７】本発明の他の実施例におけるパララックスバリ
ア方式の直視型立体表示装置の画像をレンズで虚像拡大
表示する場合の説明図である。
ア方式の直視型立体表示装置の画像をレンズで虚像拡大
表示する場合の説明図である。
２ 液晶パネル ３ パララックスバリア ４ レンズ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/22 G02F 1/13 505 G02F 1/1335 G03B 35/18
Claims (2)
- 【請求項１】 １枚の液晶パネルと、この液晶パネルの
前方又は後方に配置されるパララックスバリアと、パラ
ラックスバリアの前方に配置した拡大虚像形成用のレン
ズとを備え、上記パララックスバリアのバリアピッチｌ
1 と、眼間距離ａ、虚像画素ピッチｌ2 、レンズ焦点距
離ｆ、拡大率ｍ及び使用液晶画素とバリア間の距離Ｌと
の間に、 ｌ1 ＝ ２ａ・ｌ2 〔（ｆ／ｍ）＋Ｌ〕／ｆ（ａ＋
ｌ2 ） の関係が成り立つことを特徴とする虚像立体表示装置。 - 【請求項２】 １枚の液晶パネルと、この液晶パネルの
前方又は後方に配置されるパララックスバリアと、パラ
ラックスバリアの前方に配置した拡大虚像形成用のレン
ズとを備え、上記液晶パネルとパララックスバリアとの
間に屈折率分布型レンズを配置したことを特徴とする虚
像立体表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6080756A JP2963001B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 虚像立体表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6080756A JP2963001B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 虚像立体表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07287193A JPH07287193A (ja) | 1995-10-31 |
| JP2963001B2 true JP2963001B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13727263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6080756A Expired - Fee Related JP2963001B2 (ja) | 1994-04-19 | 1994-04-19 | 虚像立体表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2963001B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3720685B2 (ja) | 2000-08-09 | 2005-11-30 | キヤノン株式会社 | 画像表示装置 |
| KR100423124B1 (ko) * | 2001-06-20 | 2004-03-16 | 김태환 | 입체영상시스템 |
| KR100759392B1 (ko) * | 2004-02-26 | 2007-09-19 | 삼성에스디아이 주식회사 | 입체 영상 표시장치 |
| EP3125018B1 (en) | 2014-03-27 | 2020-04-29 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Virtual-image display apparatus, heads-up-display system, and vehicle |
| CN112424857B (zh) | 2018-07-27 | 2022-09-20 | 京瓷株式会社 | 显示装置以及移动体 |
| JP7100523B2 (ja) | 2018-07-27 | 2022-07-13 | 京セラ株式会社 | 表示装置、表示システムおよび移動体 |
| CN112424672B (zh) | 2018-07-27 | 2022-10-25 | 京瓷株式会社 | 显示装置、平视显示器以及移动体 |
| EP3992691A4 (en) | 2019-03-26 | 2024-01-31 | Kyocera Corporation | STEREOSCOPIC VIRTUAL IMAGE DISPLAY MODULE, STEREOSCOPIC VIRTUAL IMAGE DISPLAY SYSTEM AND MOBILE OBJECT |
| JP7445627B2 (ja) * | 2021-07-06 | 2024-03-07 | 国立大学法人東京農工大学 | 立体表示装置 |
-
1994
- 1994-04-19 JP JP6080756A patent/JP2963001B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07287193A (ja) | 1995-10-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070806 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080806 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |