JP3418729B2 - Screen display device - Google Patents

Screen display device

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JP3418729B2
JP3418729B2 JP2000256226A JP2000256226A JP3418729B2 JP 3418729 B2 JP3418729 B2 JP 3418729B2 JP 2000256226 A JP2000256226 A JP 2000256226A JP 2000256226 A JP2000256226 A JP 2000256226A JP 3418729 B2 JP3418729 B2 JP 3418729B2
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lens
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images
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治 篠浦
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、立体感に優れた画
像ないし画面の表示装置、特に、人間の眼の錯覚を利用
することで強い立体感を感じることの可能な静止画ない
し動画の画面表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image or screen display device having excellent stereoscopic effect, and more particularly to a still image or moving image screen capable of giving a strong stereoscopic effect by utilizing the illusion of the human eye. Regarding display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、立体感のある画像を表示する装置
及び方法等は、あらゆる方面において開発が進んでい
る。例えば、ホログラフィを用いた装置や、両眼立体視
差を利用した装置は広く知られている。しかしながら、
これらの装置は、いずれも複雑な構成を擁し、したがっ
て高価であったため、アミューズメントパーク等その他
の娯楽施設等、一部において利用されていることを除け
ば、一般消費者に対し広く普及するまでには至っていな
い。
2. Description of the Related Art Conventionally, development of devices and methods for displaying an image having a stereoscopic effect has been progressing in all directions. For example, a device using holography and a device using binocular stereoscopic parallax are widely known. However,
Each of these devices had a complicated structure and was therefore expensive, so unless they are used in some places such as amusement parks and other entertainment facilities, they will be widely used by general consumers. Has not arrived.
【0003】一方で、上記のような複雑な構成等によら
ず、比較的簡単な機構で、通常の写真やテレビ画面上の
映像等その他二次元の画像を立体的に表示する方法も提
案されている。例えば、特開昭60-59317号公報
における「自由空間内で自然で可視的かつ光学的相互作
用像を生じるための光学装置」、また、特開2000-
98298号公報における「立体映像光学装置」は、特
別に複雑な構成を必要とすることなく、上記二次元の画
像等を立体的に表示することが可能である。
On the other hand, there has been proposed a method of stereoscopically displaying other two-dimensional images such as ordinary photographs and images on a television screen with a relatively simple mechanism without relying on the above-mentioned complicated structure. ing. For example, “Optical device for producing natural, visible and optical interaction image in free space” in JP-A-60-59317, and JP-A-2000-
The “stereoscopic image optical device” in Japanese Patent Publication No. 98298 is capable of stereoscopically displaying the two-dimensional image and the like without requiring a particularly complicated configuration.
【0004】ちなみに、上記特開昭60‐59317号
公報の「光学装置」は、概略図11に示すようなもので
あり、陰極線管モニター100と観察者Eとの間に、長
方形の凸フレネルレンズたる第1凸レンズ板200及び
第2凸レンズ板201が設けられた構成となっている。
また、その周囲には、おおい400が設けられる。観察
者Eは、モニター100上に表示される画像が上記第1
凸レンズ板200及び第2凸レンズ板201を介するこ
とで形成される虚像300を見ることにより立体感を得
る。
Incidentally, the "optical device" of the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 60-59317 is as shown in FIG. 11, and a rectangular convex Fresnel lens is provided between the cathode ray tube monitor 100 and the observer E. The first convex lens plate 200 and the second convex lens plate 201, which are barrels, are provided.
Further, a canopy 400 is provided around it. The image displayed on the monitor 100 of the observer E is the first
A stereoscopic effect is obtained by viewing the virtual image 300 formed by the convex lens plate 200 and the second convex lens plate 201.
【0005】また、特開2000−98298号公報の
「立体映像光学装置」は、図12に示すように、筐体4
01内に置かれた被写体101の錯覚像301を、凸フ
レネルレンズ板202を介して見ることで立体感を得
る。つまり、原理は上記特開昭60‐59317号公報
と同様である。ただ、本装置では、移動手段500によ
り、上記凸フレネルレンズ板202が、該レンズ板20
2自身と被写体101との間の光軸に沿って移動可能と
なっている。本公報によれば、この凸フレネルレンズ板
202の移動ということにより、より強い立体感が得ら
れるとしている。
The "stereoscopic image optical device" disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-98298, as shown in FIG.
The illusionary image 301 of the subject 101 placed inside 01 is viewed through the convex Fresnel lens plate 202 to obtain a stereoscopic effect. That is, the principle is the same as that of the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 60-59317. However, in this apparatus, the convex Fresnel lens plate 202 is moved to the lens plate 20 by the moving means 500.
It is movable along the optical axis between itself and the subject 101. According to this publication, the movement of the convex Fresnel lens plate 202 provides a stronger stereoscopic effect.
【0006】なお、これらの手段によれば、確かに「立
体的に見える」のではあるが、では何故にそうなのか、
という原理的な解明は実はなされていない。現状では、
「人間の眼の錯覚によるものである(心理学的説明)」
と説明されるのが一般的である。また、その「錯覚」と
いうことにしても、人間の脳(とりわけ視覚野等)の構
造、ないしその外界認識の方法(いわば「脳のデータ処
理方法」)にまで還元して説明する説(生理学的説明)
もあるが、確かなものとはされていない。しかしながら
いずれにしても、上記したような手段により、二次元の
画像等が、人間(の眼)に対し立体感を与えることには
再現性が認められ、これが確実な事象であることに変わ
りはない。
It should be noted that, although these means certainly make it "three-dimensionally look", why is it so?
The principle elucidation has not been made. In the present circumstances,
"It is due to the illusion of the human eye (psychological explanation)."
Is generally explained. In addition, even if the "illusion" is explained, it is explained by reducing it to the structure of the human brain (especially visual cortex) or its external recognition method (so-called "brain data processing method"). Explanation)
There are some, but not certain. In any case, however, reproducibility is recognized in giving a stereoscopic effect to a human (the eyes) of a two-dimensional image by the means as described above, and this is a reliable phenomenon. Absent.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来の技術においては次のような問題があった。すなわち
ホログラフィや両眼立体視差を用いる装置では、すでに
述べたように、該装置の構造等が極めて複雑となる。ま
た、錯覚を利用した装置、すなわち上記特開昭60-5
9317号公報及び特開2000-98298号公報等
に開示される装置においては、前者ではレンズを二体設
ける必要があること、後者では移動手段500の設置が
必要であること、また、両者ともに、おおい400又は
筐体401の設置が必須とされていること等によって、
必然的に装置が大型化し、その構成も複雑となり、また
したがって高価となるという問題があった。
However, the above-mentioned conventional technique has the following problems. That is, in a device using holography or binocular stereoscopic parallax, the structure of the device is extremely complicated, as already described. Further, a device utilizing an illusion, that is, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 60-5.
In the devices disclosed in Japanese Patent No. 9317 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-98298, it is necessary to provide two lenses in the former case, it is necessary to install the moving means 500 in the latter case, and both of them are Due to the fact that the canopy 400 or the housing 401 is required to be installed,
Inevitably, the device becomes large in size, its configuration becomes complicated, and the cost becomes high.
【0008】そしてなによりも、上記特開昭60-59
317号公報、特開2000-98298号公報等を初
め、その他このような手法により得られる立体感は、未
だ十分なものとはいえないという問題があった。
Above all, the above-mentioned JP-A-60-59.
There is a problem in that the stereoscopic effect obtained by such a method as disclosed in Japanese Patent No. 317, JP-A-2000-98298, etc. is not yet sufficient.
【0009】また、上記各公報と原理は異なるが、特許
第3022558号公報には、奥行き位置の異なる複数
の表示面にそれぞれ二次元像を表示し、観察者が複数の
画像を同時に観察することで、三次元表示をする表示装
置が開示されている。この場合には、1つの三次元表示
を行うため、その仕様に合わせた二次元画像を複数枚予
め準備する必要がある。1枚の二次元画像から立体感を
得ることはできない。
Although the principle is different from those of the above publications, in Japanese Patent No. 3022558, a two-dimensional image is displayed on each of a plurality of display surfaces having different depth positions so that an observer can observe the plurality of images at the same time. A display device for three-dimensional display is disclosed. In this case, since one three-dimensional display is performed, it is necessary to prepare a plurality of two-dimensional images according to the specifications in advance. It is not possible to obtain a stereoscopic effect from one 2D image.
【0010】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、構造が簡単で、かつ
廉価ではあるが、観察者に強い立体感を覚えさせること
が可能な立体画像を得るための画面表示装置を提供する
ことにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a stereoscopic structure which is simple in structure and inexpensive, but which allows an observer to feel a strong stereoscopic effect. It is to provide a screen display device for obtaining an image.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために以下の手段をとった。
The present invention takes the following means in order to solve the above problems.
【0012】すなわち、請求項1記載の画面表示装置
は、被写体たる1次画像と、複数の小レンズから構成さ
れるとともに前記1次画像と観察者との間に置かれるレ
ンズ板とからなる画面表示装置であって、前記レンズ板
は、前記観察者からみて距離が異なる複数の2次画像を
形成し、前記距離は、前記1次画像に依存せず、前記
数の2次画像を当該観察者にとって一つの画像として認
識可能なよう表示することを特徴とするものである。
That is, the screen display device according to the first aspect is a screen including a primary image which is a subject and a lens plate which is composed of a plurality of small lenses and which is placed between the primary image and an observer. In the display device, the lens plate forms a plurality of secondary images at different distances from the observer, and the distance does not depend on the primary image, and the plurality of secondary images are formed. It is characterized in that the next image is displayed so that the observer can recognize it as one image.
【0013】また、請求項2又は3記載の画面表示装置
は、請求項1記載の画面表示装置、又は請求項1又は2
記載の画面表示装置において、前記観察者から前記複数
の2次画像のうちの一の2次画像を構成する画素までの
距離及び他の2次画像を構成する画素までの距離をそれ
ぞれLx及びLyとし、かつ、Lx>Lyを満たす場合
において、これらLx及びLyについては、 Lx−Ly≧0.05・Ly(請求項2) 又は、 0.5・Ly≧Lx−Ly(請求項3) なる関係を満たすものが存在することを特徴とする。
The screen display device according to claim 2 or 3 is the screen display device according to claim 1, or the screen display device according to claim 1 or 2.
In the screen display device described above, a distance from the observer to a pixel forming one secondary image of the plurality of secondary images and a distance to a pixel forming another secondary image are Lx and Ly, respectively. And when Lx> Ly is satisfied, for these Lx and Ly, Lx−Ly ≧ 0.05 · Ly (claim 2) or 0.5 · Ly ≧ Lx−Ly (claim 3) It is characterized by the existence of something that satisfies the relationship.
【0014】さらに、請求項4記載の画面表示装置は、
請求項1乃至3のいずれかに記載の画面表示装置におい
て、前記複数の小レンズに関するピッチの最大値が50
0μm以下であることを特徴とする。
Further, the screen display device according to claim 4 is
The screen display device according to any one of claims 1 to 3, wherein a maximum pitch value of the plurality of small lenses is 50.
It is characterized by being 0 μm or less.
【0015】加えて、請求項5記載の画面表示装置は、
請求項1乃至4のいずれかに記載の画面表示装置におい
て、前記レンズ板は、前記複数の小レンズが形成される
部分とレンズ作用を有しない部分とから構成されること
を特徴とする。
In addition, the screen display device according to claim 5 is
The screen display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the lens plate includes a portion in which the plurality of small lenses are formed and a portion having no lens action.
【0016】一方、請求項6記載の画面表示装置は、請
求項1乃至5のいずれかに記載の画面表示装置におい
て、前記観察者から前記複数の2次画像までの距離は、
前記複数の小レンズ単位で異なることを特徴とする。
On the other hand, the screen display device according to claim 6 is the screen display device according to any one of claims 1 to 5, wherein the distance from the observer to the plurality of secondary images is
It is characterized in that the plurality of small lenses are different.
【0017】そして、請求項7記載の画面表示装置は、
請求項1乃至6のいずれかに記載の画面表示装置におい
て、前記2次画像を構成する個々の画素が、奥行きのあ
る空間にばらばらに分布していることを特徴とする。
The screen display device according to claim 7 is
7. The screen display device according to claim 1, wherein each pixel forming the secondary image has a depth.
It is characterized by being distributed in different spaces.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下では、本発明の第一の実施の
形態について図を参照しつつ説明する。図1は、本第一
実施形態における画面表示装置の構成例及びその使用形
態の様子を示すものである。図1において、画面表示装
置は、本発明にいう被写体たる1次画像10を描出する
ための図示しない画像描出媒体と、レンズ板20とを備
えている。なお、この図1及び以下で参照する図4、図
6乃至図12は、いずれも本発明の画像表示装置等を横
から見た場合の、任意の断面の概略図を示すものであ
る。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration example of a screen display device according to the first embodiment and a mode of use thereof. In FIG. 1, the screen display device includes a lens plate 20 and an image drawing medium (not shown) for drawing the primary image 10 which is the subject in the present invention. It should be noted that FIG. 1 and FIGS. 4 and 6 to 12 referred to below each show a schematic view of an arbitrary cross section when the image display device of the present invention is viewed from the side.
【0019】1次画像10とは、例えば前記画像描出媒
体が写真であれば、その印画紙(キャビネ)に写された
映像(≒写真そのもの)に該当し、また、前記画像描出
媒体がCRTや液晶画面等その他の表示装置の場合に
は、当該表示装置上に表示される画像、又は、当該画像
をスクリーン等に投影した投影画像等が該当する。
If the image drawing medium is a photograph, the primary image 10 corresponds to an image (.apprxeq.photograph itself) displayed on the photographic paper (cabinet), and the image drawing medium is a CRT or a CRT. In the case of another display device such as a liquid crystal screen, an image displayed on the display device, a projection image obtained by projecting the image on a screen, or the like is applicable.
【0020】一方、レンズ板20は、上記1次画像10
を描出する画像描出媒体と観察者Eとの間に設置され、
上記1次画像10に基づき、観察者Eの眼に届く、虚像
又は/及び実像を形成する。ここに虚像又は/及び実像
とは、上記1次画像10との関係から言えば、「2次画
像」30に該当するものといえる。このレンズ板20の
具体的な構成としては、例えば所定の間隔で配列された
波形レンズ(小レンズ)からなるレンチキュラーレンズ
(lenticular lens)、又は二次元状に配列された円形
その他の形状となるマイクロレンズ(小レンズ)からな
るマイクロレンズアレイ(micro-lens array)等を採用し
得る。
On the other hand, the lens plate 20 has the above-mentioned primary image 10
It is installed between the image rendering medium and the observer E.
Based on the primary image 10 described above, a virtual image and / or a real image reaching the eyes of the observer E is formed. Here, the virtual image and / or the real image can be said to correspond to the “secondary image” 30 in relation to the primary image 10. As a specific configuration of the lens plate 20, for example, a lenticular lens composed of corrugated lenses (small lenses) arranged at a predetermined interval, or a circular array of two-dimensional micros or other micro shapes. A micro-lens array including lenses (small lenses) may be adopted.
【0021】そして、本第一実施形態におけるレンズ板
20としては特に、上記のうち、マイクロレンズアレイ
の構造を基本とし、かつ、その断面が図2(a)に示す
ような構造を有するものとなっている。すなわち、レン
ズ板20の面の一部は上記マイクロレンズたる凸レンズ
221が形成されるが、残る部分については何らレンズ
が形成されない平面部(レンズ作用を有しない部分)2
22とされている。なお、いま述べたような事情から、
以下では、本第一実施形態及び以下に述べる第二実施形
態に限り、上記「レンズ板20」なる用語に代えて、
「マイクロレンズアレイ20」なる用語を使用すること
とする。
In particular, the lens plate 20 in the first embodiment is based on the structure of the microlens array among the above, and has a cross section having a structure as shown in FIG. 2 (a). Has become. That is, the convex lens 221 which is the microlens is formed on a part of the surface of the lens plate 20, but the remaining part is a flat part (a part having no lens action) 2 on which no lens is formed.
It is supposed to be 22. In addition, from the circumstances just described,
Hereinafter, only in the first embodiment and the second embodiment described below, instead of the term “lens plate 20”,
The term "microlens array 20" will be used.
【0022】以下では、上記構成例となる画面表示装置
の作用効果について説明する。本第一実施形態における
画面表示装置では、図1に示すように、観察者Eは、1
次画像10を直接見るのではなく、その1次画像10が
マイクロレンズアレイ20を介してみられるところの、
2次画像30を「見る」ことになる。
The operation and effect of the screen display device having the above configuration example will be described below. In the screen display device according to the first embodiment, as shown in FIG.
Instead of looking directly at the next image 10, its primary image 10 is seen through the microlens array 20,
You will "see" the secondary image 30.
【0023】そして、この2次画像30は、本第一実施
形態におけるマイクロレンズアレイ20が図2(a)に
示すような構造とされることから、同図に併せて示すよ
うに、当該マイクロレンズアレイ20の凸レンズ221
が形成されている部分のみにつき正立虚像として表示さ
れることになる。なお、この2次画像30、すなわち正
立虚像は、図2(a)に示すように、元の1次画像10
に比べその大きさが若干大きくなる。一方、マイクロレ
ンズアレイ20における平面部222においては、1次
画像10に基づく虚像は形成されないから、観察者E
は、この部分につき、1次画像10そのものを観察する
ことになる。ただし、「1次画像10そのもの」といっ
ても、前記平面部222を通して見られる画像であるこ
とに変わりはないから、これは「広義」の2次画像30
と解することが可能である。
The secondary image 30 has the structure of the microlens array 20 in the first embodiment, as shown in FIG. 2A. Therefore, as shown in FIG. Convex lens 221 of lens array 20
Only the part where is formed is displayed as an upright virtual image. The secondary image 30, that is, the erecting virtual image is the original primary image 10 as shown in FIG.
Its size is slightly larger than that of. On the other hand, since the virtual image based on the primary image 10 is not formed on the plane portion 222 of the microlens array 20, the observer E
For this part, the primary image 10 itself is observed. However, even if the "primary image 10 itself" is referred to, it is still the image seen through the plane part 222, so this is the "broad sense" secondary image 30.
It can be understood that
【0024】より明解に、図3におけるその(a)図
は、上記でいう1次画像10を観察者E位置から臨んだ
際に見られるものを示している。この図において1次画
像10は、「山」の映像となっている。また、図3
(b)及び図3(c)は、上記したマイクロレンズアレ
イ20を通して、図3(a)に示す1次画像10を見た
場合における画面表示例であって、図3(b)は平面部
222を通してみた1次画像10であり、図3(c)は
凸レンズ221を通してみた1次画像10、すなわちそ
の虚像である。そして、図3(d)は、観察者Eによっ
て実際に観察される画像であり、図3(b)と図3
(c)とが重なって見えることになる。なお、実際に
は、凸レンズ221及びそのレンズピッチ(その好適値
については後述)は極めて小さく形成されるから、図3
(a)〜(d)はその点、誇張して描かれていることを
念頭におく必要がある。
More clearly, FIG. 3 (a) shows what is seen when the above-mentioned primary image 10 is viewed from the position of the observer E. In this figure, the primary image 10 is a "mountain" image. Also, FIG.
3B and 3C are examples of screen display when the primary image 10 shown in FIG. 3A is viewed through the microlens array 20 described above, and FIG. The primary image 10 seen through 222, and FIG. 3C shows the primary image 10 seen through the convex lens 221, that is, its virtual image. Then, FIG. 3D is an image actually observed by the observer E, and FIG.
(C) will appear to overlap. Note that in practice, the convex lens 221 and the lens pitch thereof (a suitable value thereof will be described later) are formed to be extremely small.
It is necessary to keep in mind that (a) to (d) are exaggerated in that respect.
【0025】結局、本第一実施形態において、観察者E
は、図2(b)、あるいは図3(d)に示すようなモザ
イク状の画像を観察することになる。この際、2次画像
30は1次画像10に比べて上記したように若干大きく
なるから、観察される画像において、該2次画像30と
該1次画像10との境界は、互いに重なり合う部分が生
じる(図2(b)参照)。
After all, in the first embodiment, the observer E
Will observe a mosaic image as shown in FIG. 2 (b) or FIG. 3 (d). At this time, since the secondary image 30 is slightly larger than the primary image 10 as described above, in the observed image, the boundary between the secondary image 30 and the primary image 10 has an overlapping portion. Occurs (see FIG. 2 (b)).
【0026】そして、このような「見え方」を観察者E
に対し提供する本装置によれば、従来に比べ、当該観察
者Eに対しより強い立体感を与えることができる。ただ
しかし、なぜそうであるのか、についての詳細な原理に
ついては、従来の技術の項で説明したように、そもそも
このような手法による「立体画像」の取得がなぜ達成さ
れるのかが原理的に解明されていない以上、説明困難な
部分もあるが、ただ、その理由として次のことが考えら
れる。
[0026] Then, the "visual appearance" like this is observed by the observer E.
However, according to the present apparatus, the observer E can be given a stronger stereoscopic effect than in the past. However, for the detailed principle of why it is so, as explained in the section of the prior art, in principle, the reason why the acquisition of "stereoscopic image" by such a method is achieved There are some parts that are difficult to explain because they have not been clarified, but the following are possible reasons.
【0027】すなわち、図1及び図2に示すように、観
察者Eから1次画像10までの距離をL0、2次画像3
0までの距離をL1とすると、観察者Eは、実際にはL
1>L0なるような、各々異なった距離に位置する(平
面部222を通して見られる)1次画像10、及び、2
次画像30を一挙に観察することになる。一方で、観察
者Eは、その観察される画像(図3(d))において、
それら1次画像10と2次画像30とを区別することが
不可能であるから、結局、観察される画像の存在する位
置を知覚することができない。そして、上記した「強い
立体感が得られる」理由としては、このような過程にお
いて、観察者Eにおける眼の遠近感知覚機能が作用しな
くなることが、大きな要因であると考えられる。
That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the distance from the observer E to the primary image 10 is L0, and the secondary image 3
If the distance to 0 is L1, the observer E actually
1> L0 primary images 10 (as seen through plane 222) located at different distances, such that 1> L0, and 2
The next image 30 will be observed all at once. On the other hand, the observer E in the observed image (FIG. 3 (d))
Since it is impossible to distinguish between the primary image 10 and the secondary image 30, after all, it is impossible to perceive the position where the observed image exists. It is considered that the reason why the "strong stereoscopic effect is obtained" is that the perspective perception function of the eye of the observer E does not work in such a process.
【0028】より詳しく、観察者Eの眼には、図3
(d)に示すような1枚の画像が映るのではあるが、そ
の画像までの真の距離は二通り(距離L0及びL1)あ
る。そのため、観察者Eにとって、当該画像までの距離
を認識することは、両眼視差、両眼の輻輳、水晶体の調
節機能では不可能な状態にあり、また、当該観察者E
が、当該画像が立体であるか平面であるかを認識するた
めには、物の大きさ、重なり、明暗、陰影等の手段や
「経験」による立体感に符合させることによるしかなく
なる。このため、例えば小さく見える遠くの山は遠方
に、大きく見える木は近くにと、(観察者Eの「脳」
が)「三次元的に」判断してしまうことになると考えら
れる。
More specifically, in the eyes of the observer E, FIG.
Although one image as shown in (d) appears, there are two true distances to that image (distances L0 and L1). Therefore, it is impossible for the observer E to recognize the distance to the image because of the binocular parallax, the binocular convergence, and the accommodation function of the crystalline lens.
However, in order to recognize whether the image is a three-dimensional or a two-dimensional image, it is only necessary to match the three-dimensional effect by means such as size, overlap, light and shade, shading, and “experience”. For this reason, for example, a distant mountain that looks small is distant, and a tree that looks large is close (the "brain" of the observer E).
However, it is thought that it will be judged "three-dimensionally".
【0029】上記したことから、単純な幾何学模様や普
通の文字だけの1次画像では一般に立体感は得にくい。
これに対して、人間が日常生活で普通に見ている画像
(景色、ポートレート等)の方が強い立体感が得られる
傾向にある。
From the above, it is generally difficult to obtain a three-dimensional effect with a simple geometric pattern or a primary image containing only ordinary characters.
On the other hand, images that people normally see in daily life (scenery, portrait, etc.) tend to have a stronger stereoscopic effect.
【0030】以下では、本発明の第二の実施形態につい
て説明する。本第二実施形態においては、上記第一実施
形態との対比において、図4及び図5に示すように、上
記マイクロレンズアレイ20の構成が異なる点、また、
この構成の相違から観察者Eによって観察される画像が
異なる点、に特徴がある。なお以下では、これらの点に
関する説明をなすが、残余の部分については上記第一実
施形態と同様である。
The second embodiment of the present invention will be described below. In the second embodiment, in comparison with the first embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the configuration of the microlens array 20 is different, and
Due to this difference in configuration, the image observed by the observer E is different. It should be noted that, in the following, although these points will be described, the remaining portions are the same as those in the first embodiment.
【0031】図5において、マイクロレンズアレイ20
は、上記マイクロレンズたる凸レンズ221及び凹レン
ズ223から構成されている。そして、マイクロレンズ
アレイ20が上記のような構成とされる結果、2次画像
30としては、図4及び図5に示すように、観察者Eか
らみて1次画像10よりも遠い奥行き位置に一の2次画
像たる虚像31が、近い奥行き位置に他の2次画像たる
虚像32が、各々形成されることになる。つまり、上記
第一実施形態とは異なり、1次画像10「そのもの」が
観察されるということがない。この際、虚像31につい
ては、上記第一実施形態における2次画像30と同様、
元の1次画像10に比べその大きさが若干大きくなる
が、虚像32については、反対に、元の1次画像10に
比べその大きさが若干小さくなる。
In FIG. 5, the microlens array 20 is shown.
Is composed of the convex lens 221 and the concave lens 223 which are the microlenses. As a result of the microlens array 20 having the above-described configuration, the secondary image 30 is located at a depth position farther from the primary image 10 as viewed from the observer E, as shown in FIGS. 4 and 5. The virtual image 31 as the secondary image of the above is formed, and the virtual image 32 as the other secondary image is formed at the near depth position. That is, unlike the first embodiment, the primary image 10 "itself" is not observed. At this time, the virtual image 31 is similar to the secondary image 30 in the first embodiment described above.
The size of the virtual image 32 is slightly larger than that of the original primary image 10, but the size of the virtual image 32 is slightly smaller than that of the original primary image 10.
【0032】このような本第二実施形態によれば、上記
第一実施形態と略同様なる効果を享受できる。というの
も、既に述べたように、本第二実施形態においては、上
記第一実施形態では平面部222を介して1次画像10
そのものが観察されていたところ、凹レンズ223を介
して見られるところの2次画像30たる虚像32を観察
する点に相違があるが、このような場合であっても、上
記で説明した眼の遠近感知覚機能に基づく立体視の原理
説明をそのまま当てはめることが可能だからである。
According to the second embodiment as described above, it is possible to obtain substantially the same effects as the first embodiment. This is because, as described above, in the second embodiment, the primary image 10 is transmitted via the plane portion 222 in the first embodiment.
There is a difference in that the virtual image 32, which is the secondary image 30 seen through the concave lens 223, is observed when it is observed, but even in such a case, the perspective of the eye described above is different. This is because it is possible to directly apply the explanation of the principle of stereoscopic vision based on the sensory perception function.
【0033】また、本第二実施形態によれば特に、次の
ような効果を享受できる。すなわち、観察者Eが観察す
る画像上において、混在する二つの画像が真に位置する
地点から当該観察者Eまでの各々の距離の差を大きくと
ることが可能となる。これは、図1及び図4を対比すれ
ば明らかである。このことにより、観察される画像の位
置定位過程における、上記した眼の錯覚を、より強く観
察者Eに対して生じさせることが可能となり、結果、よ
り強い立体感を与えることができる。
Further, according to the second embodiment, the following effects can be particularly enjoyed. That is, on the image observed by the observer E, it is possible to make a large difference between the distances from the point where the two mixed images are truly located to the observer E. This is clear by comparing FIGS. 1 and 4. This makes it possible to more strongly cause the observer E to have the above-mentioned optical illusion in the position localization process of the observed image, and as a result, to give a stronger stereoscopic effect.
【0034】ちなみに、上記各実施形態において、観察
者Eが観察する画像は、第一実施形態では1次画像10
の部分と2次画像30の部分とが混在するもの、言い換
えれば、1次画像10が、平面部222を通して見られ
る1次画像10と2次画像30とによって分割されたも
のとなり、上記第二実施形態では虚像31及び32によ
って分割されたものとなるが、これら画像の各々のうち
の一の2次画像を構成する画素までの距離をLx、他の
2次画像を構成する画素までの距離をLyとし、かつ、
Lx>Lyを満たす場合において、これらは、 Lx−Ly≧0.05・Ly … (1) なる関係を満たすものが存在することが好ましい。とい
うのも、上記範囲未満では、「分割された画像が1枚の
画像として認識されて立体的に見える」といった上記各
実施形態の作用効果が発現せず、もはや「本来的」に1
枚の平面として認識されてしまうからである。
By the way, in each of the above-described embodiments, the image observed by the observer E is the primary image 10 in the first embodiment.
Part of the secondary image 30 and the part of the secondary image 30 are mixed, in other words, the primary image 10 is divided by the primary image 10 and the secondary image 30 seen through the plane part 222. In the embodiment, the image is divided by the virtual images 31 and 32, but the distance to a pixel forming one secondary image of each of these images is Lx, and the distance to a pixel forming another secondary image is Lx. Be Ly, and
In the case of satisfying Lx> Ly, it is preferable that there exist those satisfying the relationship of Lx−Ly ≧ 0.05 · Ly (1). This is because below the range, the effect of each of the above-described embodiments such as "a divided image is recognized as one image and looks three-dimensional" does not appear, and it is no longer "natural".
This is because it is recognized as a plane.
【0035】また、Lx−Lyの上限については、下限
に比べると、必ずしも限定する必要はないが、観察者E
の疲労感を考慮すると、 0.5・Ly≧Lx−Ly … (2) なる関係を満たすものが存在することが好ましい。
Although the upper limit of Lx-Ly is not necessarily limited as compared with the lower limit, the observer E
Considering the feeling of fatigue, it is preferable that there is one that satisfies the relationship of 0.5 · Ly ≧ Lx−Ly (2).
【0036】ここに、上記(1)及び(2)式を満たす
Lx及びLyが「存在することが好ましい」ということ
のより具体的な趣旨は、観察される画像の大部分に関し
上記(1)及び(2)式が満たされれば十分で、当該画
像のごく一部分、例えばその面積で5〜10%程度が、
上記(1)及び(2)式を満たさない場合、つまり上記
範囲から外れている場合であっても差し支えない、とい
うことにある(この点については、図7を参照して後述
する)。
Here, the more specific meaning that “Lx and Ly satisfying the above expressions (1) and (2) are“ preferred to exist ”relates to most of the observed image (1). It is sufficient that the expression (2) is satisfied, and only a small part of the image, for example, about 5 to 10% in the area,
There is no problem even if the above expressions (1) and (2) are not satisfied, that is, even if the values are out of the above range (this point will be described later with reference to FIG. 7).
【0037】なお、上記第一実施形態に関していえば、
上記Lxとは距離L1に、上記Lyとは距離L0に各々
該当し、上記第二実施形態に関していえば、上記Lxと
は距離L1に、上記Lyとは距離L2(虚像32までの
距離、図4又は図5参照)に各々該当することとなるの
は言うまでもない。
Regarding the first embodiment,
The above Lx corresponds to the distance L1 and the above Ly corresponds to the distance L0, respectively. Regarding the second embodiment, the above Lx is the distance L1 and the above Ly is the distance L2 (the distance to the virtual image 32, It goes without saying that they correspond to each of the above (see FIG. 4 or FIG. 5).
【0038】なお、上記各実施形態における1次画像1
0とマイクロレンズアレイ20とは、適当な方法で固定
されて使用されることが好ましい。例えば、1次画像1
0とマイクロレンズアレイ20との間に適当なスペーサ
を設け、これによって両者の間隔が適当な距離で保たれ
るようにするとよい。また、より好ましくは、上記のよ
うにして適当な間隔を設けられた1次画像10とマイク
ロレンズアレイ20との間に、観察者Eに1次画像10
以外の光が入射することを避けるため、適当なカバー等
を設け得る。
The primary image 1 in each of the above embodiments
It is preferable that 0 and the microlens array 20 are fixed and used by an appropriate method. For example, the primary image 1
It is advisable to provide an appropriate spacer between 0 and the microlens array 20 so that the distance between the two can be maintained at an appropriate distance. Further, more preferably, the primary image 10 is provided to the observer E between the primary image 10 and the microlens array 20 which are appropriately spaced as described above.
An appropriate cover or the like may be provided to prevent light other than the above from entering.
【0039】以下では、上記第一及び第二実施形態にお
いて述べたレンズ板20に関するより詳細な説明、殊
に、上記レンズ板20の製造方法や当該レンズ板20の
好適な構造等に関する説明を行う。
In the following, a more detailed description of the lens plate 20 described in the first and second embodiments will be given, especially a method of manufacturing the lens plate 20 and a suitable structure of the lens plate 20. .
【0040】(製造方法)まず、このレンズ板20とし
ては、既に述べたように、レンチキュラレンズあるいは
マイクロレンズアレイ等を用いることが可能であるが、
これらレンズの製造方法については、すでに多くの従来
公知の方法ないし手段が提案されている。そして本発明
にいう「レンズ板」は、このような多くの製造方法のう
ち、基本的にどのような方法によって製作するようにし
てもよい。すなわち、本発明はこの点に関し特に限定さ
れることはない。
(Manufacturing Method) First, as the lens plate 20, as described above, a lenticular lens, a microlens array or the like can be used.
As for the manufacturing method of these lenses, many conventionally known methods and means have been already proposed. The "lens plate" according to the present invention may be basically manufactured by any of the many manufacturing methods. That is, the present invention is not particularly limited in this respect.
【0041】(レンズピッチ)ところで、上記したよう
な製造方法を実施して得られるレンチキュラレンズ又は
マイクロレンズアレイにおける波形レンズ又はマイクロ
レンズのピッチは、500μm以下であること、好まし
くは300μm以下、特に好ましくは50μm以下とする
とよい。これは当該ピッチが粗すぎると2次画像30が
自然さを失うためである。なお、本発明は、その下限に
ついて限定する理由を特には見出さないが、ただレンズ
板20の量産性を確保する観点から、レンズピッチを5
μm程度以上とするのが好ましい。
(Lens Pitch) By the way, the pitch of the corrugated lenses or microlenses in the lenticular lens or microlens array obtained by carrying out the above-described manufacturing method is 500 μm or less, preferably 300 μm or less, and particularly preferably. Is preferably 50 μm or less. This is because the secondary image 30 loses its naturalness if the pitch is too coarse. In the present invention, the reason for limiting the lower limit is not found, but the lens pitch is set to 5 from the viewpoint of ensuring the mass productivity of the lens plate 20.
It is preferably about μm or more.
【0042】また、前記画像描出媒体が、CRTや液晶
表示装置の場合には、その画素ピッチに対して波形レン
ズ又はマイクロレンズのピッチを整数倍、あるいは整数
分の1のピッチ、特に好ましくは画素ピッチとレンズ2
1又は22のピッチとを等しくすることで、2次画像3
0に生じるモアレパターンを最小限にすることが可能と
なる。また、レンズピッチを一定としないで、ランダム
に変化させることも可能である。この場合の「ランダ
ム」とは、レンズ板20全体にわたり小レンズの配置が
無秩序(ランダム)である必要はなく、そのような無秩
序なピッチとなる短周期の小レンズ一群が、長周期で繰
り返されるような場合も含まれる。
Further, when the image drawing medium is a CRT or a liquid crystal display device, the pitch of the corrugated lens or the microlens is an integral multiple of the pixel pitch, or a pitch which is a fraction of an integer, particularly preferably the pixel. Pitch and lens 2
By making the pitches of 1 or 22 equal, the secondary image 3
It is possible to minimize the moire pattern generated at 0. Further, it is also possible to change the lens pitch randomly instead of keeping it constant. In this case, "random" means that the arrangement of the small lenses over the entire lens plate 20 does not have to be random (random), and a group of short lenses having a short period with such a random pitch is repeated at a long period. Such cases are also included.
【0043】(レンズ構成―マイクロレンズアレイ)ま
た特に、上記マイクロレンズアレイに関しては、図2や
図5に示した構成に代えて、様々な構成を採用し得る。
その一例を図6に示すが、図6(a)においては、上記
第一実施形態におけるマイクロレンズアレイ20の構成
とはちょうど逆に、凹レンズ223と平面部222とか
らなるものとなっている。また、図6(b)において
は、大なる凸レンズ221aと小なる凸レンズ221b
とが交互に配置され、かつ、これら凸レンズ221a及
び221bの間に平面部222を有する構成となってい
る。
(Lens Structure-Microlens Array) Further, various structures may be adopted in place of the structures shown in FIGS. 2 and 5 for the above-mentioned microlens array.
An example thereof is shown in FIG. 6, but in FIG. 6A, a concave lens 223 and a flat surface portion 222 are formed, just opposite to the configuration of the microlens array 20 in the first embodiment. Further, in FIG. 6B, the large convex lens 221a and the small convex lens 221b are included.
Are alternately arranged, and a flat surface portion 222 is provided between the convex lenses 221a and 221b.
【0044】さらに、図6(c)は、大小様々な凸レン
ズ221a、凹レンズ223a及び223b並びに平面
部222がランダムに配置された構成となるものであ
る。このような構成は、すぐ上で述べたモアレパターン
発生回避のレンズ板20として適用し得る。
Further, FIG. 6C shows a configuration in which convex lenses 221a of various sizes, concave lenses 223a and 223b, and a plane portion 222 are randomly arranged. Such a configuration can be applied as the lens plate 20 for avoiding the moire pattern generation described immediately above.
【0045】一方、図6(d)においては、その外形
は、上記第一実施形態におけるマイクロレンズアレイ2
0と同様であるが、各凸レンズ221ごとに、屈折率が
変じられている(図においては、破線と符合n1、n
2、n3で表している)。また、図6(e)において
は、図6(d)と同様に、屈折率の変更が局部的になさ
れているものの、全面を平面部222とした「レンズ
板」が示されている。このようなものは、一般に、「屈
折率分布型」のレンズと呼称されることで知られる。な
お、このような場合においては、屈折率が異なる部位に
応じて、本発明にいう「小レンズ」が形成されていると
考えることができる。
On the other hand, in FIG. 6D, the outer shape is the same as the microlens array 2 in the first embodiment.
The same as 0, but the refractive index is changed for each convex lens 221 (in the figure, the broken line and the reference signs n1, n).
2, n3). Further, in FIG. 6E, similar to FIG. 6D, although the refractive index is locally changed, a “lens plate” having a flat surface 222 on the entire surface is shown. Such a lens is generally known as a "gradient distribution type" lens. In such a case, it can be considered that the "small lens" according to the present invention is formed in accordance with the portions having different refractive indexes.
【0046】さらに、図6に示すものの他、本発明にお
いては、回折格子やホログラムを利用した平面レンズ等
その他各種公知のレンズを使用することも可能である。
Further, in addition to the one shown in FIG. 6, in the present invention, various known lenses such as a plane lens using a diffraction grating or a hologram can be used.
【0047】上記した各例は、より一般的にいえば、一
のレンズ上で局部的に異なる焦点距離を有する凸レンズ
又は凹レンズ等その他の小レンズを組み合わせて構成し
たマイクロレンズアレイであるということができる。そ
して、焦点距離が異なるがゆえ、上記第一実施形態又は
第二実施形態に示したように、観察者Eによって観察さ
れる画像を、複数の2次画像30又は1次画像10が混
在したもの、すなわち1次画像10を、これらの像によ
り分割したものとすることができることになる。
More generally, each of the above examples is a microlens array constructed by combining other small lenses such as a convex lens or a concave lens having locally different focal lengths on one lens. it can. Then, since the focal lengths are different, as shown in the first or second embodiment, the image observed by the observer E is a mixture of a plurality of secondary images 30 or primary images 10. That is, the primary image 10 can be divided by these images.
【0048】具体的には例えば、図6(b)のような考
え方の外延として、その各々の形状ないし大きさを組と
して変えた(つまり、焦点距離を組として変えた)4つ
の凸レンズ221群(凸レンズ221a、221b、2
21c及び221dの4群、いずれも不図示)から構成
されるマイクロレンズアレイ20を用いることで、2次
画像30を、虚像31、32、33及び34のように4
つの虚像として形成し(いずれも不図示)、これら4つ
の虚像を同時に観察することで、観察者Eは1つの2次
画像30を認識するようにすることも可能である。
Specifically, for example, as an extension of the concept shown in FIG. 6B, four convex lenses 221 groups in which their respective shapes or sizes are changed as a set (that is, the focal length is changed as a set) (Convex lenses 221a, 221b, 2
By using the microlens array 20 composed of four groups 21c and 221d (neither of which is shown), the secondary image 30 is converted into four images as virtual images 31, 32, 33, and 34.
It is also possible that the observer E recognizes one secondary image 30 by forming two virtual images (none of which are shown) and observing these four virtual images at the same time.
【0049】また、図6(c)や図6(d)等において
は、図2や図5に示したような一定のパターン(例え
ば、モザイク状)に則した画像が得られるとは限らない
が、本発明は、このような場合もその範囲内に収めるも
のである。すなわちこれらのマイクロレンズアレイ20
によれば、例えば図7に示すように、2次画像30が、
図1又は図4に示したような一平面としての形態をもは
や喪失し、いわば「ばらばら」の2次画像30が形成さ
れることになる。言い換えれば、2次画像30全体から
みて該全体を構成するある画素はより観察者Eに近く、
別の画素はより遠くにあるという状態となり、2次画像
30自体が奥行きのある空間に分布している状態、言い
換えれば、複数の2次画像30F、30N、…が存在し
ている状態となる。
Further, in FIGS. 6C and 6D, etc., an image conforming to a certain pattern (for example, mosaic pattern) as shown in FIGS. 2 and 5 is not always obtained. However, the present invention is within the range even in such a case. That is, these microlens array 20
According to, for example, as shown in FIG. 7, the secondary image 30 is
The shape as a plane as shown in FIG. 1 or FIG. 4 is lost, so to speak, a “separate” secondary image 30 is formed. In other words, a certain pixel forming the whole of the secondary image 30 is closer to the viewer E,
Another pixel is located further away, and the secondary image 30 itself is distributed in a deep space, in other words, a plurality of secondary images 30F, 30N, ... Are present. .
【0050】なお、図8及び図9は、マイクロレンズア
レイ20として図6(c)に示すようなものを使用して
上記した「ばらばら」の2次画像30を形成する様子
を、前者では概念的な斜視図として、後者(図9)では
図3(d)に示したと同趣旨の観察される画像として、
それぞれ示している。また、上記したような状態は、上
記図6(c)や図6(d)等のような不規則なマイクロ
レンズアレイ20を用いることにより得られるばかりで
なく、個々のマイクロレンズの焦点距離が、完全に一様
でない場合や、観察者Eとマイクロレンズアレイ20と
の位置関係により生じ得る。
8 and 9, the former is the concept of forming the above-mentioned "separate" secondary image 30 by using the microlens array 20 as shown in FIG. 6C. As a typical perspective view, in the latter (FIG. 9), an observed image having the same effect as that shown in FIG.
Shown respectively. Further, the above-mentioned state is not only obtained by using the irregular microlens array 20 as shown in FIG. 6C and FIG. 6D, but also the focal length of each microlens is different. However, it may occur due to non-uniformity or the positional relationship between the observer E and the microlens array 20.
【0051】そして、以上のような場合においても、上
記第一及び第二実施形態と同様、観察者Eに対し、より
強い立体感を与えることが可能である。また特に、図7
のような「ばらばら」の2次画像30を提示される観察
者Eにとってみれば、当該観察者Eに生じる錯覚ないし
上記遠近感知覚機能の混乱は、上記各実施形態にも比し
て大きいと考えられるから、更に強い立体感を得ること
ができることになる。
Also in the above cases, it is possible to give the observer E a stronger stereoscopic effect, as in the first and second embodiments. Also, in particular, FIG.
For the observer E who is presented with the “separate” secondary images 30 as described above, the illusion that occurs in the observer E or the confusion of the perspective perception function is greater than in the above embodiments. Because it is considered, it is possible to obtain a stronger stereoscopic effect.
【0052】なお、図7のような場合においては、上記
したLx及びLyとは、当該図に示すように、例えば観
察者Eに最も遠い虚像30Fまでの距離及び最も近い虚
像30Nまでの距離が各々該当することになる。また、
このような場合においては、上述したように、上記複数
の2次画像30を構成する「すべて」の画素について、
上記(1)及び(2)式を満たす必要はない。すなわ
ち、上記した虚像30Fよりも更に観察者Eから遠い2
次画像ないしその画素や、上記虚像30Nよりも更に観
察者Eに近い2次画像ないしその画素が存在してもよ
い。ただし、それは、観察者Eに観察される画像の面積
にして、5〜10%程度であることが望ましいことは上
述した通りである。
In the case of FIG. 7, the Lx and Ly described above are, for example, the distance to the virtual image 30F farthest from the observer E and the distance to the virtual image 30N closest to the observer E, as shown in the figure. Each will be applicable. Also,
In such a case, as described above, for all the pixels forming the plurality of secondary images 30,
It is not necessary to satisfy the above formulas (1) and (2). That is, it is further away from the observer E than the virtual image 30F described above.
There may be a secondary image or its pixels, or a secondary image or its pixels closer to the observer E than the virtual image 30N. However, as described above, the area of the image observed by the observer E is preferably about 5 to 10%.
【0053】また、図6に示した各レンズは、上記した
製造方法を応用することで製造することができる。すな
わち、一のマイクロレンズアレイ20上で焦点距離の異
なる凸レンズ等を形成するためには、圧着成型法におけ
る鋳型形状の変更や成型後の凸レンズ等に熱変形を加え
ること等により、当該凸レンズ等の物理的形状を変える
ほか、当該凸レンズ等を構成する物質を、各々の凸レン
ズ等で変えて、屈折率を異ならせるような手法(上記図
6(d)及び(e)が該当)を採用することができる。
Each lens shown in FIG. 6 can be manufactured by applying the above manufacturing method. That is, in order to form a convex lens or the like having different focal lengths on one microlens array 20, the shape of the convex lens or the like is changed by changing the shape of the mold in the pressure bonding molding method or by subjecting the convex lens or the like after molding to thermal deformation. In addition to changing the physical shape, adopt a method (corresponding to FIGS. 6 (d) and 6 (e) above) in which the material forming the convex lens or the like is changed by each convex lens or the like to make the refractive index different. You can
【0054】(レンズ構成―レンチキュラレンズ)上述
したマイクロレンズアレイに関する事項は、レンチキュ
ラレンズの場合にも、同様に当てはめて考えることがで
きる。
(Lens Structure-Lenticular Lens) The above-mentioned matters regarding the microlens array can be similarly applied to the case of the lenticular lens.
【0055】ただ、より美しい2次画像を得るために
は、レンチキュラレンズよりも、マイクロレンズアレイ
を用いる形態の方が、より好ましいとは言えよう。とい
うのも、レンチキュラレンズでは、1本1本の波形レン
ズによって線単位(いわば1次元)で1次画像を2次画
像に変換するの対して、マイクロレンズアレイではマイ
クロレンズによって1個の画素(いわば2次元)で変換
を行うためである。
However, in order to obtain a more beautiful secondary image, it can be said that the form using the microlens array is more preferable than the lenticular lens. This is because, in the lenticular lens, the primary image is converted into a secondary image in a line unit (so-called one-dimensional) by each of the wavy lenses, while in the microlens array, one pixel ( This is because the conversion is performed in two dimensions).
【0056】(レンズ構成―その他)その他、レンズ板
20については次のようなことも言える。まず、レンズ
板20は、これを単レンズ構造とするよりも、屈折率の
異なる2種類以上の材料を張り合わせた「張り合わせレ
ンズ構造」とするのが好ましい。これは、例えば図10
に示すようなものとなり、当該図において、マイクロレ
ンズアレイ20は、その各々が上記マイクロレンズたる
凸レンズ221及び凹レンズ223から構成された2枚
のマイクロレンズアレイ20A及び20Bが張り合わさ
れた構造とされている。そして、これらマイクロレンズ
アレイ20A及び20Bの各々は、互いに屈折率が異な
っている。このような構成とすれば、形成される2次画
像たる虚像間の距離を大きくとるという目的にとって特
に有効な手法となる。
(Lens Structure-Others) In addition, the following can be said about the lens plate 20. First, the lens plate 20 preferably has a “bonded lens structure” in which two or more kinds of materials having different refractive indexes are bonded together, rather than having a single lens structure. This is shown in FIG.
In the figure, the microlens array 20 has a structure in which two microlens arrays 20A and 20B each of which is composed of the convex lens 221 and the concave lens 223 which are the microlenses are laminated. There is. Each of the microlens arrays 20A and 20B has a different refractive index. With such a configuration, the method is particularly effective for the purpose of increasing the distance between the virtual images that are secondary images to be formed.
【0057】また、本発明に係るレンズ板20について
は、図10に併せて示すように、反射防止膜2Fを備え
ることも有効である。このようにすれば、無用な散乱光
が観察者Eに対し入射するようなことがなく、安定した
立体画像の観察を行うことができる。
It is also effective for the lens plate 20 according to the present invention to have an antireflection film 2F as shown in FIG. By doing so, unnecessary scattered light does not enter the observer E, and stable stereoscopic image observation can be performed.
【0058】さらに、上記レンチキュラレンズに関し特
に言及すれば、2枚のレンチキュラレンズを、それらに
おける各々の波形レンズの方向が互いに直交するよう
に、あるいは所定の角度が保持されるように、張り合わ
せた構造となる「張り合わせレンズ」を使用してもよ
い。また場合によっては、レンチキュラレンズとマイク
ロレンズアレイとを組み合わせた「張り合わせレンズ」
を使用してもよい。またさらに、レンズは1枚に構成す
る必要はなく、離して設置した2枚以上のレンズを組み
合わせたレンズを使用することも可能である。加えて、
凸レンズ群からなるレンズと凹レンズ群からなるレンズ
の2枚を組み合わせ又は張り合わせて使用してもよい。
いずれにしても本発明は、これらのような形態もその範
囲内に収めるものである。
Further, when the lenticular lens is particularly referred to, a structure in which two lenticular lenses are laminated so that the directions of the respective corrugated lenses in them are orthogonal to each other or a predetermined angle is maintained. You may use the "bonded lens" which becomes. Also, in some cases, a "bonded lens" that combines a lenticular lens and a microlens array.
May be used. Furthermore, it is not necessary to form a single lens, and it is also possible to use a lens that is a combination of two or more lenses that are installed separately. in addition,
Two lenses, that is, a lens made up of a convex lens group and a lens made up of a concave lens group may be combined or laminated and used.
In any case, the present invention includes such forms within the scope.
【0059】以下、本発明に関する補足事項について説
明する。まず、本発明の画面表示装置によれば、平面
(2次元)の1次画像を立体的に観察するだけでなく、
従来公知の両眼立体視差を用いた3次元ディスプレイ等
においても、より立体感のある画面を観察することが可
能となる。この「両眼立体視差」を利用するものに関し
ては、例えば特開平5-103352号公報の「ディス
プレイ装置」等を参照されたい。
The supplementary items relating to the present invention will be described below. First, according to the screen display device of the present invention, in addition to stereoscopically observing a planar (two-dimensional) primary image,
Even in a conventionally known three-dimensional display using binocular stereoscopic parallax or the like, it is possible to observe a screen having a more stereoscopic effect. For information on the use of this "binocular stereoscopic parallax", refer to, for example, "Display device" of JP-A-5-103352.
【0060】また、従来公知の方法で、レンズ板20を
前後に移動したり、その焦点距離をマイクロピエゾアク
チュエータ等を用いることで可変とし周期的に変化させ
ることも可能である。このようにすることで、より立体
感のある画像を得ることが可能となる。この点について
は、従来の技術の項において既に述べた、特開2000
-98298号公報等を参照されたい。
It is also possible to move the lens plate 20 back and forth and to change its focal length periodically by using a micropiezo actuator or the like by a conventionally known method. By doing so, it becomes possible to obtain an image having a more three-dimensional effect. Regarding this point, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-2000, which has already been described in the section of the prior art.
-98298, etc.
【0061】加えて、本発明の画面表示装置は、上記実
施形態で言えば、1次画像10と、それを2次画像30
に変換する、複数の小レンズにより構成されるマイクロ
レンズアレイ又はレンチキュラレンズ等のレンズ板20
とにより構成されることを基本とするが、このうち、1
次画像10の態様としては、上記で写真やCRT上に表
示される画像等が該当し得ると述べたことからもわかる
ように、本発明は、これに関し特に限定する意図を有さ
ない。このことはつまり、「どのような」1次画像10
であっても、その前面に上記レンズ板20を備えれば、
立体感を得ることが基本的に可能なことを意味する。ま
た、このような意味において、本発明の重点はレンズ板
20の方にあると言ってもよい。例えば1次画像10
が、既に何人かの所有にかかるものであったとしても、
当該所有者にレンズ板20のみを提供すれば、当該1次
画像10の立体感は上記と同様に得ることが可能なので
ある。なお、この際、レンズ板20の構成は、例えば上
記所有に係る1次画像10が写真である場合や、CRT
上に表示される画像である場合等に応じて、適宜好適に
構成し、提供し得ることは言うまでもない。
In addition, in the screen display device of the present invention, in the above embodiment, the primary image 10 and the secondary image 30 are displayed.
A lens plate 20 such as a microlens array or a lenticular lens configured by a plurality of small lenses for conversion into
It is basically composed of and, of which 1
As will be understood from the above description that the photograph, the image displayed on the CRT, or the like may be applicable as the mode of the next image 10, the present invention is not particularly limited to this. This means that the “what” primary image 10
However, if the lens plate 20 is provided on the front surface,
This means that it is basically possible to obtain a three-dimensional effect. In this sense, the focus of the present invention is on the lens plate 20. For example, the primary image 10
However, even if it already took some ownership,
By providing only the lens plate 20 to the owner, the stereoscopic effect of the primary image 10 can be obtained in the same manner as above. At this time, the configuration of the lens plate 20 may be, for example, a case where the primary image 10 relating to the above possession is a photograph or a CRT.
It goes without saying that the image can be appropriately configured and provided depending on the case such as the image displayed above.
【0062】[0062]
【実施例】以下では、上記実施形態に基づく、より具体
的な実施例について説明する。本実施例は、上記で説明
した図1、図4及び図7に示した各種構成となる画面表
示装置について、また上記したLxとLyとの差を種々
変更した場合、さらにレンズ板20のピッチを種々変更
した場合において、得られた像の「立体感」、また、観
察者Eが感じる2次画像に対する「違和感」及び視聴を
続けることによる「疲労感」が、どのように変化するか
を評価したものである。
EXAMPLES Hereinafter, more specific examples based on the above embodiment will be described. In the present embodiment, the screen display device having the various configurations shown in FIGS. 1, 4 and 7 described above and when the difference between Lx and Ly described above is variously changed, the pitch of the lens plate 20 is further changed. When various changes are made, how the "stereoscopic effect" of the obtained image, the "uncomfortable feeling" with respect to the secondary image felt by the observer E, and the "fatigue feeling" due to continued viewing are changed. It is an evaluation.
【0063】まずその評価の説明に入る前提として、本
実施例では、前記画像描出媒体として、14インチの平
面液晶ディスプレイを利用した。したがって、図1、図
4及び図7における1次画像10は、当該液晶ディスプ
レイ上に表示される画像である。またこの1次画像10
は、通常のTV放送における「動画」をその対象とし
た。レンズ板20としては、前記液晶ディスプレイと同
一サイズの14インチのマイクロレンズアレイを使用し
て構成・配置した。
First, as a premise for starting the explanation of the evaluation, in the present embodiment, a 14-inch flat liquid crystal display was used as the image drawing medium. Therefore, the primary image 10 in FIGS. 1, 4 and 7 is an image displayed on the liquid crystal display. Also, this primary image 10
Targets the "video" in ordinary TV broadcasting. As the lens plate 20, a 14-inch microlens array having the same size as the liquid crystal display was used and arranged.
【0064】また、上記LxとLyとの差が、上記した
(1)式の範囲未満であるような場合を「実施例6」と
して、同様に(2)式の範囲を超えるような場合を「実
施例7」として、またレンズピッチが上記した好ましい
値500μmを超える場合を「実施例8」として、その
各々の立体感、違和感及び疲労感を評価した。
Further, the case where the difference between Lx and Ly is less than the range of the above formula (1) is set as "Example 6", and the case where it exceeds the range of the formula (2) is similarly defined. The stereoscopic effect, the uncomfortable feeling and the feeling of fatigue of each of the examples were evaluated as “Example 7” and as “Example 8” when the lens pitch exceeded the preferable value of 500 μm described above.
【0065】上記条件の下、観察者Eによる1次画像1
0の立体感等の評価結果は、下記表1のようになった。
Under the above conditions, the primary image 1 by the observer E
The evaluation results of the stereoscopic effect of 0 are shown in Table 1 below.
【0066】[0066]
【表1】 [Table 1]
【0067】この表1によれば、本発明の効果が明白に
実証される。なお特に、実施例1から実施例3への遷移
を見れば、LxとLyとの差及びレンズピッチの変化に
より、立体感、違和感及び疲労感がどのように変化する
かを確認することができる。また、実施例4及び実施例
5、すなわち図4及び図7のように2次画像30が複数
の虚像から構成される場合にあっても、強い立体感が得
られることが立証されている。さらに、実施例1〜3及
び実施例6及び7とを対比すると、LxとLyとの好適
な差の値は、たしかに上記(1)式又は(2)式の範囲
内にあることが確認される。その理由は、表1中からも
読み取れる。加えて、実施例1〜3及び実施例8とを対
比すると、違和感及び疲労感の観点から、好適なレンズ
ピッチが、上述した通り500μm以下であることがわ
かる。
According to Table 1, the effect of the present invention is clearly demonstrated. In particular, by observing the transition from Example 1 to Example 3, it is possible to confirm how the stereoscopic effect, discomfort, and tiredness change due to the difference between Lx and Ly and the change in lens pitch. . Further, it has been proved that a strong stereoscopic effect can be obtained even in the fourth and fifth embodiments, that is, in the case where the secondary image 30 is composed of a plurality of virtual images as shown in FIGS. 4 and 7. Furthermore, comparing Examples 1 to 3 and Examples 6 and 7, it was confirmed that the value of the suitable difference between Lx and Ly is within the range of the above formula (1) or formula (2). It The reason can be read from Table 1. In addition, comparing Examples 1 to 3 and Example 8, it can be seen that the preferable lens pitch is 500 μm or less from the viewpoint of discomfort and fatigue.
【0068】[0068]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の画面表示
装置によれば、レンズによって複数の2次画像を形成
し、これら複数の2次画像を観察者にとって一つの画像
として認識可能なよう表示することで、より強い立体感
を伴う画像の提示を行うことができる。また、上記説明
から明らかなように、この装置の構造は極めて簡単であ
り、廉価であることが明白である。
As described above, according to the screen display device of the present invention, a plurality of secondary images are formed by lenses, and the plurality of secondary images can be recognized as one image by an observer. By displaying, it is possible to present an image with a stronger stereoscopic effect. Also, as is apparent from the above description, it is clear that the structure of this device is extremely simple and inexpensive.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】本発明の第一の実施形態に係る画面表示装置の
構成例及び該装置により形成される2次画像の表示位置
を示す概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a screen display device according to a first embodiment of the present invention and a display position of a secondary image formed by the device.
【図2】図1に示す2次画像を得るため、同図に示すレ
ンズの構成を表す説明図であって、(a)はその全体
図、(b)は観察者によって観察される画像を模式的に
表したものである。
2A and 2B are explanatory views showing the configuration of the lens shown in FIG. 1 in order to obtain the secondary image shown in FIG. 1, in which FIG. 2A is an overall view thereof, and FIG. 2B is an image observed by an observer. It is a schematic representation.
【図3】図1に示す画面表示装置における1次画像、ま
た、レンズ作用により形成され観察者によって観察され
る画像の様子等を概念的に示す図であって、(a)は1
次画像、(b)はレンズの平面部を通した見た1次画
像、(c)はレンズの凸レンズを通して見た1次画像、
そして(d)は観察者によって観察される画像、を各々
示すものである。
FIG. 3 is a diagram conceptually showing a primary image in the screen display device shown in FIG. 1, a state of an image formed by a lens action and observed by an observer, and (a) shows 1
Next image, (b) is the primary image viewed through the flat surface of the lens, (c) is the primary image viewed through the convex lens of the lens,
And (d) shows each image observed by the observer.
【図4】本発明の第二実施形態に係る画面表示装置の構
成例及び該装置により形成される2次画像の表示位置を
示す概念図である。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a configuration example of a screen display device according to a second embodiment of the present invention and a display position of a secondary image formed by the device.
【図5】図4に示す2次画像を得るため、同図に示すレ
ンズの構成を表す説明図であって、(a)はその全体
図、(b)は観察者によって観察される画像を模式的に
表したものである。
5A and 5B are explanatory views showing the configuration of the lens shown in FIG. 4 in order to obtain the secondary image shown in FIG. 4, in which FIG. 5A is an overall view and FIG. 5B is an image observed by an observer. It is a schematic representation.
【図6】本発明において採用し得るレンズの構成例を示
す概要図であって、(a)は凹レンズ及び平面部からな
るもの、(b)は大きさの異なる二種の凸レンズ及び平
面部からなるもの、(c)は凸レンズ、凹レンズ及び平
面部がランダムに形成されたもの、(d)は凸レンズを
有しつつ屈折率を局部的に変じたもの、(e)は凸レン
ズ等を有せず屈折率を局部的に変じたもの、を各々示す
ものである。
6A and 6B are schematic views showing a configuration example of a lens that can be adopted in the present invention, in which FIG. 6A shows a concave lens and a flat surface portion, and FIG. 6B shows two types of convex lenses and a flat surface portion having different sizes. , (C) a convex lens, a concave lens, and a plane portion randomly formed, (d) a convex lens with a locally changed refractive index, (e) no convex lens, etc. The refractive index is locally changed, and the refractive index is locally changed.
【図7】図6(d)等のレンズを用いた場合における画
面表示装置の構成例及び該装置により形成される2次画
像の表示位置を示す概念図である。
FIG. 7 is a conceptual diagram showing a configuration example of a screen display device and a display position of a secondary image formed by the device when the lens of FIG. 6 (d) or the like is used.
【図8】図6(c)に示すようなレンズ板を用いて図7
に示すような2次画像が形成される様子を示す概念的な
斜視図である。
FIG. 8 is a plan view of a lens plate as shown in FIG.
FIG. 6 is a conceptual perspective view showing how a secondary image as shown in FIG.
【図9】図6(c)に示すようなレンズ板を用いて形成
された図7に示すような2次画像を観察者が観察する場
合に見られる画像の様子を概念的に示す図である。
9 is a view conceptually showing a state of an image seen when an observer observes a secondary image as shown in FIG. 7 formed by using a lens plate as shown in FIG. 6 (c). is there.
【図10】張り合わせ構造となるレンズの構成例を示す
概要図である。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a configuration example of a lens having a laminated structure.
【図11】従来の立体画像取得を可能とする装置構成例
及び該装置により形成される2次画像の表示位置を示す
概要図である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration example of a device that enables acquisition of a conventional stereoscopic image and a display position of a secondary image formed by the device.
【図12】図11に示す形態とは異なる立体画像取得を
可能とする装置構成例及び該装置により形成される2次
画像の表示位置を示す概要図である。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an example of a device configuration that enables acquisition of a stereoscopic image different from the form shown in FIG. 11 and a display position of a secondary image formed by the device.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
10 1次画像(被写体) 20 レンズ板 221 凸レンズ(小レンズ) 222 平面部 223 凹レンズ(小レンズ) 30(31又は32、30F又は30Nを含む) 2次
画像 E 観察者
10 Primary Image (Subject) 20 Lens Plate 221 Convex Lens (Small Lens) 222 Flat Surface 223 Concave Lens (Small Lens) 30 (Including 31 or 32, 30F or 30N) Secondary Image E Observer

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】(57) [Claims]
  1. 【請求項1】 被写体たる1次画像と、複数の小レンズ
    から構成されるとともに前記1次画像と観察者との間に
    置かれるレンズ板とからなる画面表示装置であって、 前記レンズ板は、前記観察者からみて距離が異なる複数
    の2次画像を形成し、前記距離は、前記1次画像に依存
    せず、前記複数の2次画像を前記観察者にとって一つの
    画像として認識可能なように表示することを特徴とする
    画面表示装置。
    1. A screen display device comprising a primary image which is a subject and a lens plate which is composed of a plurality of small lenses and which is placed between the primary image and an observer. , Forming a plurality of secondary images with different distances from the observer, the distance depending on the primary image
    Without the screen display device and displaying to allow recognized as one image of the plurality of secondary image for the observer.
  2. 【請求項2】 前記観察者から前記複数の2次画像のう
    ちの一の2次画像を構成する画素までの距離及び他の2
    次画像を構成する画素までの距離をそれぞれLx及びL
    yとし、かつ、Lx>Lyを満たす場合において、 これらLx及びLyについては、 Lx−Ly≧0.05・Ly なる関係を満たすものが存在することを特徴とする請求
    項1記載の画面表示装置。
    2. A distance from the observer to a pixel forming one secondary image of the plurality of secondary images and another distance
    The distances to the pixels forming the next image are Lx and L, respectively.
    The screen display device according to claim 1, wherein when y is satisfied and Lx> Ly is satisfied, some of these Lx and Ly satisfy the relationship of Lx−Ly ≧ 0.05 · Ly. .
  3. 【請求項3】 前記観察者から前記複数の2次画像のう
    ちの一の2次画像を構成する画素までの距離及び他の2
    次画像を構成する画素までの距離をそれぞれLx及びL
    yとし、かつ、Lx>Lyを満たす場合において、これ
    らLx及びLyについては、0.5・Ly≧Lx−Ly
    なる関係を満たすものが存在することを特徴とする請求
    項1又は2記載の画面表示装置。
    3. A distance from the observer to a pixel forming one secondary image of the plurality of secondary images and another distance
    The distances to the pixels forming the next image are Lx and L, respectively.
    If y and Lx> Ly are satisfied, then for these Lx and Ly, 0.5 · Ly ≧ Lx−Ly
    The screen display device according to claim 1 or 2, wherein there is one satisfying the following relationship.
  4. 【請求項4】 前記複数の小レンズに関するピッチの最
    大値が500μm以下であることを特徴とする請求項1
    乃至3のいずれかに記載の画面表示装置。
    4. The maximum value of the pitch for the plurality of small lenses is 500 μm or less.
    4. The screen display device according to any one of 3 to 3.
  5. 【請求項5】 前記レンズ板は、前記複数の小レンズが
    形成される部分とレンズ作用を有しない部分とから構成
    されることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記
    載の画面表示装置。
    5. The screen display according to claim 1, wherein the lens plate includes a portion in which the plurality of small lenses are formed and a portion having no lens action. apparatus.
  6. 【請求項6】 前記観察者から前記複数の2次画像まで6. From the observer to the plurality of secondary images
    の距離は、前記複数の小レンズ単位で異なることを特徴Is different for each of the plurality of small lenses.
    とする請求項1乃至5のいずれかに記載の画面表示装The screen display device according to any one of claims 1 to 5.
    置。Place
  7. 【請求項7】 前記2次画像を構成する個々の画素が、7. The individual pixels forming the secondary image are:
    奥行きのある空間にばらばらに分布していることを特徴Characterized by the uneven distribution in a deep space
    とする請求項1乃至6のいずれかに記載の画面表The screen table according to any one of claims 1 to 6. 示装Display
    置。Place
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