JP3444577B2 - Display device - Google Patents

Display device

Info

Publication number
JP3444577B2
JP3444577B2 JP08683696A JP8683696A JP3444577B2 JP 3444577 B2 JP3444577 B2 JP 3444577B2 JP 08683696 A JP08683696 A JP 08683696A JP 8683696 A JP8683696 A JP 8683696A JP 3444577 B2 JP3444577 B2 JP 3444577B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
optical
observer
light
optical element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP08683696A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09281438A (en
Inventor
清幸 川井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP08683696A priority Critical patent/JP3444577B2/en
Publication of JPH09281438A publication Critical patent/JPH09281438A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3444577B2 publication Critical patent/JP3444577B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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、観察者の両眼視差
を利用して上記観察者による立体視を可能とするもので
あり、かつその立体視を大画面で実現するディスプレイ
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device which enables a stereoscopic view by the observer by utilizing the binocular parallax of the observer and realizes the stereoscopic view on a large screen.

【0002】[0002]

【従来の技術】図14は、特開平6-225344号公報に開示
されている従来のディスプレイ装置の概念を示す図であ
る。このディスプレイ装置は、大型凸レンズ1を用い、
観察者2の結像位置に光源3を配置する。また、例えば
液晶パネルなどの空間変調素子4が観察者2と光源3と
の間に、例えば図示の如くに設置される。
2. Description of the Related Art FIG. 14 is a diagram showing the concept of a conventional display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-225344. This display device uses a large convex lens 1,
The light source 3 is arranged at the image forming position of the observer 2. A spatial modulation element 4 such as a liquid crystal panel is installed between the observer 2 and the light source 3 as shown in the figure, for example.

【0003】さて、観察者2の顔面の像が結像する位置
に光源3が置かれており、顔面結像の大きさで光源3を
光らせて、それぞれ右目用および左目用として方向性を
持った光を観察者2に照射する。そして光源3の右目用
および左目用の発光を時分割に行いつつ、これに同期し
て空間変調素子4にて右目用および左目用の画像を時分
割に表示すれば、観察者2は表示画像を立体視として見
ることができる。
Now, the light source 3 is placed at a position where an image of the face of the observer 2 is imaged, and the light source 3 is made to illuminate at the size of the image of the face to have directivity for the right eye and the left eye, respectively. The observer 2 is irradiated with the emitted light. The right eye and the left eye of the light source 3 are emitted in a time-division manner, and in synchronization with this, the right-eye and left-eye images are displayed in a time-division manner. Can be seen as a stereoscopic view.

【0004】ところで上記の構成のディスプレイ装置で
は、画面サイズは大型凸レンズ1および空間変調素子4
の大きさで決定される。空間変調素子4は大型化が困難
であり、非常に高価である。これは、空間変調素子4と
して液晶パネルを用いた場合に特に顕著であり、大画面
を低価格で実現するのは困難である。
By the way, in the display device having the above structure, the screen size is large-sized convex lens 1 and spatial modulation element 4.
Is determined by the size of. It is difficult to increase the size of the spatial light modulator 4, and it is very expensive. This is particularly remarkable when a liquid crystal panel is used as the spatial modulation element 4, and it is difficult to realize a large screen at a low price.

【0005】そこで本出願人は、小型の液晶パネルを用
いて大画面を実現することができるディスプレイ装置を
特願平7-341840号として出願した。図15は特願平7-34
1840号にて示したディスプレイ装置の要部構成を模式的
に示す図である。なおこの図では、一人の観察者に対応
する右目用および左目用の2つの画像のうちのいずれか
一方が結像するまでの状態のみを示す。
Therefore, the present applicant applied for a display device capable of realizing a large screen using a small liquid crystal panel as Japanese Patent Application No. 7-341840. Fig. 15 is Japanese Patent Application No. 7-34
It is a figure which shows typically the principal part structure of the display apparatus shown in 1840. It should be noted that this figure shows only a state in which either one of the two images for the right eye and the left eye corresponding to one observer is imaged.

【0006】このディスプレイ装置は、面光源5、凸レ
ンズ6,7、液晶パネル8および凸レンズ9を有する。
面光源5から発せられた光は、凸レンズ6によって平行
光にされたのちに液晶パネル8に入射される。そして液
晶パネル8を透過した光、すなわち液晶パネル8に表示
された画像に対応した光像は、凸レンズ7によって凸レ
ンズ9に投射され、大画面が実現される。
This display device has a surface light source 5, convex lenses 6 and 7, a liquid crystal panel 8 and a convex lens 9.
The light emitted from the surface light source 5 is collimated by the convex lens 6 and then incident on the liquid crystal panel 8. Then, the light transmitted through the liquid crystal panel 8, that is, the optical image corresponding to the image displayed on the liquid crystal panel 8 is projected by the convex lens 7 onto the convex lens 9 to realize a large screen.

【0007】ところで面光源5の発光領域は、観察者の
位置に応じて適宜に制御されるものとなっている。この
ため観察者が凸レンズ9の光軸から垂直方向にずれた位
置に存在する場合には、画像がその観察者に結像するま
での状態は例えば図15に破線で示すようなものとな
り、凸レンズ9における光の入射位置が異なる。
By the way, the light emitting region of the surface light source 5 is appropriately controlled according to the position of the observer. Therefore, when the observer is present at a position vertically displaced from the optical axis of the convex lens 9, the state until the image is formed on the observer is as shown by the broken line in FIG. 15, for example. The incident positions of the light in 9 are different.

【0008】このことから、観察者の位置によってディ
スプレイ面上での画像の表示位置が変化することになっ
てしまう。また、このように観察者の位置によってディ
スプレイ上での画像の表示位置が変化することから、画
像を常に欠落することなく正しく表示するためには、凸
レンズ9を表示すべき画像のサイズよりも十分に大きな
ものとしておかなければならない。
Therefore, the display position of the image on the display surface changes depending on the position of the observer. In addition, since the display position of the image on the display changes depending on the position of the observer in this way, in order to display the image correctly without always missing, the convex lens 9 is sufficiently larger than the size of the image to be displayed. Have to be big.

【0009】一方、特願平7-341840号のディスプレイ装
置は、右目用画像および左目用画像を同一とし、かつ放
射可能な光線を全て放射することで、通常の平面視表示
を行うことも可能である。
On the other hand, in the display device of Japanese Patent Application No. 7-341840, the image for the right eye and the image for the left eye are made to be the same, and by radiating all the radiable rays, it is possible to perform a normal planar display. Is.

【0010】しかしながら、右目と左目とは、凸レンズ
9の光軸に対して垂直方向に離間しているので、前述し
たのと同様な事情から右目用の画像と左目用の画像とは
表示位置がずれることになる。このため、右目用画像お
よび左目用画像を同一とした場合には、これらの画像が
ずれた状態で重なって表示されることになり、焦点のぼ
けた画像となってしまう。同様に、ある範囲の全ての観
察者位置に対応してずれた画像が凸レンズ9に投射され
るため、結果的にぼけた画像となる。
However, since the right eye and the left eye are separated from each other in the direction perpendicular to the optical axis of the convex lens 9, the display positions of the right eye image and the left eye image are the same as those described above. It will shift. Therefore, when the image for the right eye and the image for the left eye are the same, these images are displayed in a state of being overlapped with each other in a shifted state, resulting in a defocused image. Similarly, an image shifted corresponding to all observer positions within a certain range is projected on the convex lens 9, resulting in a blurred image.

【0011】ところで、以上の2つの不具合は凸レンズ
9の光軸に対して垂直方向への結像位置のずれに起因す
るものであったが、凸レンズ9の光軸に沿った方向につ
いては、観察者の最適な位置は光学系の設定値により一
定距離に規定されるため、観察者の前後移動に対応する
ことができない。すなわち、観察者が視認できる画像
は、観察者が凸レンズ9の結像位置から離れるに従って
ぼけてしまう。
By the way, the above two problems were caused by the shift of the image forming position in the direction perpendicular to the optical axis of the convex lens 9, but the observation along the optical axis of the convex lens 9 was performed. Since the optimum position of the observer is defined as a fixed distance by the set value of the optical system, it is not possible to cope with the forward and backward movement of the observer. That is, the image visible to the observer becomes blurred as the observer moves away from the image forming position of the convex lens 9.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】以上のように従来のデ
ィスプレイ装置では、立体視を投射(プロジェクショ
ン)形式で実現するに当たっては以下のような不具合が
あった。 (1) 観察者位置によって投射画像位置が投射スクリーン
(ディスプレイ面)上で変化するため、観察者に違和感
を与えるおそれがある。また投射画像位置が変化しても
画像の欠落が発生しないように、投射スクリーンとなる
凸レンズには必要以上に大きなものを用いなければなら
ず、装置外形の必要以上の大型化および製造コストの増
加を来す。
As described above, the conventional display device has the following problems in realizing the stereoscopic vision in the projection type. (1) Since the projection image position changes on the projection screen (display surface) depending on the observer position, the observer may feel uncomfortable. In addition, in order to prevent image loss even when the projected image position changes, a convex lens that becomes the projection screen must be larger than necessary, resulting in an unnecessarily large external shape of the device and an increase in manufacturing cost. Come on.

【0013】(2) 右目用と左目用とで投射画像位置が異
なるため、左右画像を同一とし、かつ放射可能な光線を
全て放射することで通常の平面視表示を行おうとする
と、焦点のぼけた画像となってしまう。
(2) Since the projected image positions for the right eye and the left eye are different, the left and right images are made the same, and if normal light is radiated by all radiable rays, normal planar view display is performed. It becomes an image.

【0014】(3) レンズの指向性を利用して左右の目に
異なる画像を映し出すようにしているため、光学系の光
軸方向に関する観察位置は光学系のパラメータで固定さ
れてしまい、光学系の光軸方向への観察者の移動に対応
することができない。
(3) Since different images are projected on the left and right eyes by utilizing the directivity of the lens, the observation position in the optical axis direction of the optical system is fixed by the parameters of the optical system, and the optical system It is not possible to cope with the movement of the observer in the optical axis direction.

【0015】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものでありその目的とするところは第1に、光学系の
光軸に垂直な方向に関する結像位置に拘らずに投射スク
リーンとなる凸レンズでの光の透過位置を一定とするこ
とができ、これにより投射画像位置を常に一定とするこ
とができるディスプレイ装置を提供することにある。
The present invention has been made in consideration of such circumstances, and the first object thereof is a projection screen regardless of the image forming position in the direction perpendicular to the optical axis of the optical system. It is an object of the present invention to provide a display device in which the light transmission position of a convex lens can be made constant, and thus the projection image position can always be made constant.

【0016】また第2に、観察者が光学系の光軸方向に
移動した場合でも、これに追従して観察位置を適切に変
化させることができ、任意の位置から表示画像の観察を
良好に行うことができるディスプレイ装置を提供するこ
とにある。
Secondly, even when the observer moves in the optical axis direction of the optical system, the observation position can be appropriately changed by following the movement, and the display image can be observed well from an arbitrary position. It is to provide a display device capable of performing.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】以上の第1の目的を達成
するために第1の発明は、観測者の右目および左目に、
人間の両眼視差を考慮して生成された右目用画像および
左目用画像をそれぞれ結像することにより前記観測者に
画像を立体視させるディスプレイ装置において、発光す
る領域の位置および大きさを任意に変化させることがで
きる、例えばランプと白黒液晶パネルとからなる光源
と、この光源から発せられた光を用いて所定の画像に対
応する光像を形成する例えば液晶パネルなどの空間変調
素子と、この空間変調素子の画像形成領域よりも大きな
開口を有した例えば凸レンズなどの第1光学素子と、こ
の第1光学素子の所定の領域と前記空間変調素子の画像
形成領域とを結像関係とするように前記空間変調素子か
ら前記第1光学素子への光路中に配置された例えば凸レ
ンズなどの第2光学素子とを備えた。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above first object, the first invention is to provide the observer's right and left eyes with
In a display device for stereoscopically viewing an image for the observer by respectively forming an image for the right eye and an image for the left eye generated in consideration of human binocular parallax, a position and a size of a light emitting region are arbitrarily set. A light source that can be changed, for example, a lamp and a black and white liquid crystal panel, and a spatial modulation element, such as a liquid crystal panel, that forms an optical image corresponding to a predetermined image using light emitted from the light source, and A first optical element such as a convex lens having an opening larger than the image forming area of the spatial light modulator, and a predetermined area of the first optical element and the image forming area of the spatial light modulator have an image forming relationship. And a second optical element such as a convex lens arranged in the optical path from the spatial modulation element to the first optical element.

【0018】また第2の発明は、前記第1の発明におけ
る第1光学素子を、その光軸が第2光学素子の光軸に対
してずれるように配置するとともに、空間変調素子より
出射された光を屈折させることで前記第2光学素子に入
射する光にバイアス角度を与える例えばプリズムなどの
第3光学素子を備えた。
According to a second aspect of the invention, the first optical element in the first aspect is arranged such that its optical axis is displaced from the optical axis of the second optical element, and the light is emitted from the spatial modulation element. A third optical element such as a prism is provided which gives a bias angle to the light incident on the second optical element by refracting the light.

【0019】また第3の発明は、前記第1の発明におけ
る第2光学素子として2つの凸レンズからなる合成レン
ズを用いた。また第4の発明は、前記第1の発明におけ
る空間変調素子を空気の屈折率よりも大きな屈折率を有
する所定の媒体で覆うようにした。
A third aspect of the invention uses a synthetic lens composed of two convex lenses as the second optical element in the first aspect of the invention. In a fourth aspect of the invention, the spatial modulation element according to the first aspect is covered with a predetermined medium having a refractive index higher than that of air.

【0020】前記第2の目的を達成するために第5の発
明は、観測者の右目および左目に、人間の両眼視差を考
慮して生成された右目用画像および左目用画像をそれぞ
れ結像することにより前記観測者に映像を立体視させる
ディスプレイ装置において、発光する領域の位置および
大きさを任意に変化させることができる、例えばランプ
と白黒液晶パネルとからなる光源と、この光源から発せ
られた光を用いて所定の画像に対応する光像を形成する
例えば液晶パネルなどの空間変調素子と、この空間変調
素子の画像形成領域よりも大きな開口を有した例えば凸
レンズなどの第1光学素子と、前記空間変調素子により
形成された光像を前記第1光学素子に対して拡大投射す
る例えば凸レンズなどの第5光学素子と、この第5光学
素子により拡大投射された光像の前記第1光学素子によ
る結像位置を変化させるための結像位置可変手段と、前
記第1光学系に対して所定の位置に配置され、それぞれ
観察者を撮像する例えばカメラなどの複数の撮像手段
と、この複数の撮像手段のそれぞれでの撮像結果に基づ
いて前記第1光学系に対する観察者の目の位置を検出
し、その位置に前記第1光学素子による光像の結像位置
を合わせるように前記結像位置可変手段を制御する、例
えば演算部および電圧印加部からなる制御手段とを備え
た。
In order to achieve the second object, a fifth invention is to form an image for the right eye and an image for the left eye, which are generated in consideration of the binocular parallax of the human, respectively on the right eye and the left eye of the observer. By doing so, in the display device that allows the observer to stereoscopically view an image, the position and size of the light emitting region can be arbitrarily changed, for example, a light source including a lamp and a black and white liquid crystal panel, and a light source emitted from this light source. A spatial modulation element such as a liquid crystal panel that forms a light image corresponding to a predetermined image by using the emitted light; and a first optical element such as a convex lens that has an opening larger than the image forming area of the spatial modulation element. A fifth optical element such as a convex lens for magnifying and projecting the optical image formed by the spatial modulation element onto the first optical element, and magnifying and projecting by the fifth optical element. Image forming position changing means for changing the image forming position of the formed optical image by the first optical element, and a camera arranged at a predetermined position with respect to the first optical system for respectively imaging an observer. The plurality of image pickup means, and the position of the eyes of the observer with respect to the first optical system is detected based on the image pickup result by each of the plurality of image pickup means, and the optical image formed by the first optical element is formed at that position. The image forming position changing means is controlled so as to match the image position, and a control means including, for example, an arithmetic unit and a voltage applying unit is provided.

【0021】また第6の発明は、前記第1乃至第5のい
ずれかの発明における光源から発せられた光を散乱させ
る光散乱板を所定の観察位置に対して結像関係となる位
置に設け、空間変調素子は、前記光散乱板により散乱さ
れた光を用いて所定の画像に対応する光像を形成するよ
うにした。
A sixth aspect of the invention is to provide a light scattering plate for scattering the light emitted from the light source according to any one of the first to fifth aspects of the invention, at a position in an image forming relationship with a predetermined observation position. The spatial modulator is configured to form a light image corresponding to a predetermined image by using the light scattered by the light scattering plate.

【0022】また第7の発明は、前記第1乃至第5のい
ずれかの発明における光源から発せられた光を散乱させ
る散乱レンズを所定の観察位置に対して結像関係となる
位置に焦点が位置するように設け、空間変調素子は、前
記散乱レンズにより散乱された光を用いて所定の画像に
対応する光像を形成するようにした。
In a seventh aspect of the invention, the scattering lens for scattering the light emitted from the light source according to any one of the first to fifth aspects of the invention is focused on a position where an imaging relationship is formed with respect to a predetermined observation position. The spatial modulation element is provided so as to be positioned so as to form an optical image corresponding to a predetermined image by using the light scattered by the scattering lens.

【0023】また第8の発明は、前記第5の発明に加え
て、所定の観察位置に対して結像関係となる位置に焦点
が位置するように設けられ、光源から発せられた光を散
乱させる散乱レンズを備えるとともに、屈折率を変化さ
せることで散乱レンズの焦点位置を変化させるように配
置した屈折率可変材料を結像位置可変手段として備え、
かつ制御手段は、前記散乱レンズの焦点位置と観察者の
目の位置とを結像関係とするように前記屈折率可変材料
の屈折率を制御するようにした。
In addition to the fifth aspect of the invention, the eighth aspect of the invention is provided so that the focal point is located at a position having an image forming relationship with a predetermined observation position, and scatters the light emitted from the light source. And a variable refractive index material arranged so as to change the focal position of the scattering lens by changing the refractive index as image forming position changing means.
Moreover, the control means controls the refractive index of the refractive index variable material so that the focal position of the scattering lens and the position of the eyes of the observer have an image forming relationship.

【0024】また第9の発明は、前記第8の発明におけ
る屈折率可変材料を、マイクロレンズアレイに設けられ
た多数のマイクロレンズセルのそれぞれに対応して設
け、制御手段は、複数の観察者の目の位置に応じて各屈
折率可変材料の屈折率を個別に変化させ、前記多数のマ
イクロレンズセルのそれぞれの焦点位置を個別に制御す
るようにした。
A ninth aspect of the invention is to provide the variable refractive index material according to the eighth aspect of the invention so as to correspond to each of a large number of microlens cells provided in the microlens array, and the control means includes a plurality of observers. The refractive index of each variable refractive index material is individually changed according to the position of the eye, and the focal positions of each of the plurality of microlens cells are individually controlled.

【0025】第1乃至第4の発明によれば、空間変調素
子により形成された光像が、この空間変調素子よりも大
きな開口を有する第1光学素子に拡大投射されることで
大画面表示が実現されるが、空間変調素子の画像形成領
域と第1光学素子の所定領域(画像表示領域)とは第2
光学手段によって互いに結像関係とされているために、
空間変調素子の画像形成領域を通った光、すなわち光像
を形成する光は、必ず第1光学素子の所定領域を通るこ
とになる。従って、光学系の光軸からずれた位置にいる
観察者に結像される光が傾いた状態で空間変調素子を通
ったとしても、その光は第1光学素子においては所定領
域を必ず透過することになり、第1光学素子での画像表
示位置は観測者の位置に拘らずに所定領域に固定され
る。
According to the first to fourth inventions, the optical image formed by the spatial modulation element is enlarged and projected onto the first optical element having an aperture larger than that of the spatial modulation element, whereby a large screen display is achieved. Although realized, the image forming area of the spatial modulation element and the predetermined area (image display area) of the first optical element are the second area.
Due to the image forming relationship with each other by the optical means,
Light that has passed through the image forming area of the spatial modulation element, that is, light that forms an optical image, always passes through a predetermined area of the first optical element. Therefore, even if the light focused on the observer at a position deviated from the optical axis of the optical system passes through the spatial modulation element in a tilted state, the light always passes through the predetermined area in the first optical element. Therefore, the image display position on the first optical element is fixed to a predetermined area regardless of the position of the observer.

【0026】また第5、第8および第9の発明によれ
ば、第1光学素子に対する観察者の目の位置が検出さ
れ、第1光学素子による結像位置が観察者の目の位置と
一致するように自動的に制御される。
According to the fifth, eighth and ninth aspects, the position of the observer's eyes with respect to the first optical element is detected, and the image formation position by the first optical element coincides with the position of the observer's eyes. To be controlled automatically.

【0027】また第6乃至第9の発明によればさらに、
空間変調素子に照射される光は散乱レンズまたは光散乱
板によって散乱されており、ディスプレイ面上での輝度
ムラが低減される。
Further, according to the sixth to ninth inventions,
The light applied to the spatial modulation element is scattered by the scattering lens or the light scattering plate, and the uneven brightness on the display surface is reduced.

【0028】なお本発明は、次のような種々の発明を内
在している。 (1) 空間変調素子から第2光学素子に至る光路中に配
置された第6光学素子を有し、第2光学素子は前記第6
光学素子との協働によって前記空間変調素子と第1光学
素子とを結像関係とすることを特徴とする請求項1乃至
請求項7のいずれかに記載のディスプレイ装置。
The present invention includes various inventions as described below. (1) It has a sixth optical element arranged in the optical path from the spatial modulation element to the second optical element, and the second optical element is the sixth optical element.
The display device according to any one of claims 1 to 7, wherein the spatial modulation element and the first optical element have an image-forming relationship in cooperation with an optical element.

【0029】(2) 光源、散乱レンズまたは光散乱板か
ら放射される光を平行光線に変換したのちに空間変調素
子へと入射する第7光学素子を備えたことを特徴とする
請求項1乃至請求項7および上記(1) のいずれかに記載
のディスプレイ装置。
(2) A seventh optical element for converting light emitted from a light source, a scattering lens or a light scattering plate into parallel rays, and then entering the light into a spatial modulation element. The display device according to claim 7 or (1).

【0030】(3) 光源、散乱レンズまたは光散乱板か
ら放射される光を第7光学素子に集光する第8光学素子
を備えたことを特徴とする上記(2) に記載のディスプレ
イ装置。
(3) The display device according to (2) above, further comprising an eighth optical element for condensing light emitted from the light source, the scattering lens or the light scattering plate on the seventh optical element.

【0031】(4) 散乱レンズとしてマイクロレンズ
(複眼レンズ,フライアイレンズ)を用いることを特徴
とする上記(2) または(3) に記載のディスプレイ装置。 (5) 散乱レンズとしてレンチキュラーレンズを用いる
ことを特徴とする上記(2) または(3) に記載のディスプ
レイ装置。
(4) The display device as described in (2) or (3) above, wherein a microlens (compound eye lens, fly-eye lens) is used as the scattering lens. (5) The display device according to (2) or (3) above, wherein a lenticular lens is used as the scattering lens.

【0032】(6) 光散乱板として擦りガラスを用いる
ことを特徴とする上記(2) または(3) に記載のディスプ
レイ装置。 (7) 空間変調素子は、右目用画像に対応する光像およ
び左目用画像に対応する光像を時分割に形成することを
特徴とする請求項1乃至請求項7および上記(1) 乃至
(6) のいずれかに記載のディスプレイ装置。
(6) The display device according to (2) or (3), characterized in that frosted glass is used as the light scattering plate. (7) The spatial light modulating element forms an optical image corresponding to an image for the right eye and an optical image corresponding to the image for the left eye in a time division manner, and the above (1) to (1) to
The display device according to any one of (6).

【0033】(8) 空間変調素子は、右目用画像に対応
する光像を形成するための第1の素子と、左目用画像に
対応する光像を形成するための第2の素子とを有してな
ることを特徴とする請求項1乃至請求項7および上記
(1) 乃至(6) のいずれかに記載のディスプレイ装置。
(8) The spatial modulation element has a first element for forming a light image corresponding to the right-eye image and a second element for forming a light image corresponding to the left-eye image. Claims 1 to 7 and the above
The display device according to any one of (1) to (6).

【0034】(9) 空間変調素子は、右目用画像に対応
する光像および左目用画像に対応する光像として同一の
ものを時分割で形成することができることを特徴とする
請求項1乃至請求項7および上記(1) 乃至(8) のいずれ
かに記載のディスプレイ装置。
(9) The spatial light modulating element is capable of forming the same light image corresponding to the image for the right eye and the light image corresponding to the image for the left eye in a time division manner. Item 7. The display device according to any one of items 1 to 8 above.

【0035】(10) 空間変調素子は、右目用画像に対応
する光像および左目用画像に対応する光像として同一の
画像または2眼式立体視用の別々の画像に同一の画像を
重畳してなる画像に対応するものを必要に応じて形成す
ることができることを特徴とする請求項1乃至請求項7
および上記(1) 乃至(9) のいずれかに記載のディスプレ
イ装置。
(10) The spatial modulation element superimposes the same image on the same image as a light image corresponding to the image for the right eye and a light image corresponding to the image for the left eye or separate images for binocular stereoscopic vision. An image corresponding to the formed image can be formed as necessary, and the image forming device can be formed.
And the display device according to any one of (1) to (9) above.

【0036】(11) 始動時には、光源の発光領域を強制
的に全面とすることを特徴とする請求項5乃至請求項7
および上記(1) 乃至(10)のいずれかに記載のディスプレ
イ装置。
(11) At the time of starting, the light emitting region of the light source is forcibly made to be the entire surface.
And the display device according to any one of (1) to (10) above.

【0037】(12) 観察者を照明するための補助照明を
備えたことを特徴とする請求項5乃至請求項7および上
記(1) 乃至(10)のいずれかに記載のディスプレイ装置。 (13) 観察者の目の位置を検出できないとき、空間変調
素子に右目用画像に対応する光像および左目用画像に対
応する光像として同一のものを形成させるとともに、光
源の発光領域を全面とすることを特徴とする請求項5乃
至請求項7および上記(1) 乃至(12)のいずれかに記載の
ディスプレイ装置。
(12) The display device according to any one of (5) to (7) and (1) to (10), further comprising auxiliary illumination for illuminating an observer. (13) When the position of the observer's eyes cannot be detected, the same light image corresponding to the right-eye image and the left-eye image are formed on the spatial modulation element, and the light emitting area of the light source is entirely covered. The display device according to any one of claims 5 to 7 and (1) to (12) above.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

(第1の実施の形態)以下、図面を参照して本発明の一
実施形態につき説明する。図1は本実施例に係るディス
プレイ装置の要部構成を模式的に示す図である。なお、
図15と同一部分には同一符号を付している。
(First Embodiment) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically showing a main configuration of a display device according to this embodiment. In addition,
The same parts as those in FIG. 15 are designated by the same reference numerals.

【0039】図1に示すよう本実施形態のディスプレイ
装置は、凸レンズ6、凸レンズ7、液晶パネル8、凸レ
ンズ9、ランプ10、白黒液晶パネル11、マイクロレ
ンズアレイ12、凸レンズ13および凸レンズ14を有
してなる。
As shown in FIG. 1, the display device of this embodiment has a convex lens 6, a convex lens 7, a liquid crystal panel 8, a convex lens 9, a lamp 10, a black and white liquid crystal panel 11, a microlens array 12, a convex lens 13 and a convex lens 14. It becomes.

【0040】凸レンズ6と凸レンズ7とは、光軸を互い
に一致させた状態で互いに対向して配置されている。そ
してこの凸レンズ6と凸レンズ7との間には、これらの
凸レンズ6,7のそれぞれに対向し、かつ凸レンズ7に
近接する状態で、空間変調素子としての液晶パネル8が
設置されている。
The convex lens 6 and the convex lens 7 are arranged to face each other with their optical axes aligned with each other. A liquid crystal panel 8 as a spatial modulation element is installed between the convex lens 6 and the convex lens 7 so as to face the convex lenses 6 and 7 and to be close to the convex lens 7.

【0041】凸レンズ9は、得ようとする画面サイズに
相当するサイズを有しており、その位置は液晶パネル8
と凸レンズ7および凸レンズ14による結像関係になる
ように、凸レンズ7に対して液晶パネル8が配置されて
いるのとは反対側に配置される。
The convex lens 9 has a size corresponding to the screen size to be obtained, and its position is at the liquid crystal panel 8.
The liquid crystal panel 8 is arranged on the opposite side of the convex lens 7 from the liquid crystal panel 8 so that the convex lens 7 and the convex lens 14 form an image.

【0042】ランプ10は、ランプ光源10aおよび凹
面鏡10bを有している。ランプ光源10aの光を凹面
鏡10bで集光し、平行光線に近い形で凸レンズ6,
7,9およびマイクロレンズアレイ12の光軸方向に出
射する。
The lamp 10 has a lamp light source 10a and a concave mirror 10b. The light from the lamp light source 10a is condensed by the concave mirror 10b, and the convex lens 6 is formed in a shape close to parallel rays.
The light is emitted in the optical axis direction of 7, 9 and the microlens array 12.

【0043】白黒液晶パネル11は、ランプ10が出射
する光が入射するように配置されおり、このランプ10
が出射する光の透過領域を絵素単位で任意に制御する。
マイクロレンズアレイ12は、多数のマイクロレンズセ
ル12aを有しており、各マイクロレンズセル12aの
それぞれに白黒液晶パネル11の各絵素を透過した光が
入射するように白黒液晶パネル11に対向して配置され
ている。なお、このマイクロレンズアレイ12の各マイ
クロレンズセル12aのそれぞれの焦点またはその近傍
に対して凸レンズ13,6,7,14,9によって結像
関係となる位置が観察位置となる。
The black and white liquid crystal panel 11 is arranged so that the light emitted from the lamp 10 enters.
The transmission area of the light emitted by is arbitrarily controlled in pixel units.
The microlens array 12 has a large number of microlens cells 12a and faces the black and white liquid crystal panel 11 so that the light transmitted through each pixel of the black and white liquid crystal panel 11 enters each of the microlens cells 12a. Are arranged. The position where the convex lenses 13, 6, 7, 14 and 9 form an image with respect to the focal points of the microlens cells 12a of the microlens array 12 or the vicinity thereof is the observation position.

【0044】凸レンズ13は、マイクロレンズアレイ1
3と凸レンズ6との間に、各マイクロレンズセル12a
から出射した光を凸レンズ6へと集光するように配置さ
れている。
The convex lens 13 is the microlens array 1
3 and the convex lens 6, each microlens cell 12a
It is arranged so that the light emitted from is condensed on the convex lens 6.

【0045】凸レンズ14は、凸レンズ7との協働によ
り液晶パネル8と凸レンズ9とを結像関係とする位置に
設置される。なお、凸レンズ7を液晶パネル8に近接し
て配置してあるので、凸レンズ7が液晶パネル8に密接
していると見なし、凸レンズ7の効果を無視することも
できる。
The convex lens 14 is installed at a position where the liquid crystal panel 8 and the convex lens 9 have an image forming relationship in cooperation with the convex lens 7. Since the convex lens 7 is arranged close to the liquid crystal panel 8, it can be considered that the convex lens 7 is in close contact with the liquid crystal panel 8 and the effect of the convex lens 7 can be ignored.

【0046】次に以上のように構成されたディスプレイ
装置の動作を説明する。なお立体視を実現するための原
理は特開平6-225344号公報および特願平7-341840号にて
示されたディスプレイ装置と同様であるのでその詳細な
説明は省略し、右目用あるいは左目用の一方についての
みの動作説明を行う。
Next, the operation of the display device configured as described above will be described. Since the principle for realizing stereoscopic vision is the same as that of the display device shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-225344 and Japanese Patent Application No. 7-341840, detailed description thereof will be omitted, and it will be for the right eye or the left eye. The operation of only one of them will be described.

【0047】まず本実施例のディスプレイ装置では、液
晶パネル8および白黒液晶パネル11の動作を適宜に制
御することで、次の各種表示モードが可能である。 (1) 立体視表示モード:液晶パネル8に左右用の公知の
2眼式立体視用画像を時分割表示するとともに、白黒液
晶パネル11を液晶パネル8の時分割動作に同期して左
右用の透過モードを時分割に切り換える。 (2) 平面視表示モード:左右用の画像として同一の画像
を液晶パネル8に表示させるとともに、白黒液晶パネル
11を左右用の透過モードに時分割に切り換える。 (3) 立体視と平面視の混在モード:左右用の画像として
同一の画像と2眼式立体視用画とを重畳して液晶パネル
8に表示するとともに、白黒液晶パネル11を左右用の
透過モードに時分割に切り換える。 (4) 全面平面視モード:液晶パネル8に左右用の画像と
して同一の画像を表示するとともに、白黒液晶パネル1
1を全面透過モードとする。
First, in the display device of this embodiment, the following various display modes are possible by appropriately controlling the operations of the liquid crystal panel 8 and the monochrome liquid crystal panel 11. (1) Stereoscopic display mode: A known binocular stereoscopic image for left and right is displayed on the liquid crystal panel 8 in a time-division manner, and the black and white liquid crystal panel 11 is operated for left and right in synchronization with the time-division operation of the liquid crystal panel 8. Switch the transparent mode to time division. (2) Planar view display mode: The same image as the left and right images is displayed on the liquid crystal panel 8, and the monochrome liquid crystal panel 11 is switched to the left and right transmissive mode in a time division manner. (3) Mixed mode of stereoscopic view and planar view: The same image as the left and right images and the image for two-lens stereoscopic view are superimposed and displayed on the liquid crystal panel 8, and the black and white liquid crystal panel 11 is transmitted for the left and right. Switch to time division mode. (4) Full-plane view mode: The same image is displayed as left and right images on the liquid crystal panel 8, and the monochrome liquid crystal panel 1
1 is the full-face transmission mode.

【0048】なお、これらの表示モードの切り替えは、
信号源から供給される映像信号が2眼式立体視映像信号
であるか、あるいは平面視画像であるかの情報を受けて
行うことができる。または、与えられる2つの映像信号
が2眼式立体視映像信号であるか、あるいは平面視画像
であるかの判定機能を付加し、その判定結果で行うこと
もできる。また、観察者が立体視観察範囲外にいたり、
制御系が故障した場合にも表示モード切替を使用でき
る。
The switching of these display modes is performed by
This can be performed by receiving information whether the video signal supplied from the signal source is a binocular stereoscopic video signal or a two-dimensional image. Alternatively, it is also possible to add a function of determining whether the two video signals provided are a binocular stereoscopic video signal or a two-dimensional image and perform the determination based on the determination result. Also, if the observer is outside the stereoscopic observation range,
Display mode switching can be used even if the control system fails.

【0049】さて、ランプ10から出射した光は、白黒
液晶パネル11により観察位置に対応する領域のみが透
過される。この白黒液晶パネル11を透過した光は、そ
の透過した絵素に対応するマイクロレンズセル12aに
入射する。
Now, the light emitted from the lamp 10 is transmitted by the black and white liquid crystal panel 11 only in the region corresponding to the observation position. The light transmitted through the black and white liquid crystal panel 11 enters the microlens cell 12a corresponding to the transmitted picture element.

【0050】マイクロレンズセル12aは、図2に示す
ように平行光(平面波)を散乱光(球面波)に変換する
ことで、液晶パネル8に均一な光を照射する。凸レンズ
13は、虚像で収束点(光源)を拡大して、みかけ上の
光源位置を変換する。すなわちマイクロレンズセル12
aは、ディスプレイ面(凸レンズ9)上での輝度ムラを
低減するべく、白黒液晶パネル11を透過した光を散乱
させる。
The microlens cell 12a converts the parallel light (plane wave) into scattered light (spherical wave) as shown in FIG. 2 to irradiate the liquid crystal panel 8 with uniform light. The convex lens 13 enlarges the convergence point (light source) with a virtual image and converts the apparent light source position. That is, the microlens cell 12
a scatters the light transmitted through the black-and-white liquid crystal panel 11 in order to reduce the uneven brightness on the display surface (convex lens 9).

【0051】マイクロレンズセル12aから出射された
光は、凸レンズ13によって集光され、凸レンズ6へと
入射する。そして凸レンズ6へと入射した光は、この凸
レンズ6によって平行光とされたのち、液晶パネル8へ
と入射する。これにより液晶パネル8からは、液晶パネ
ル8に表示された画像に対応する光像が出射され、凸レ
ンズ7によって凸レンズ9へと投射される。
The light emitted from the microlens cell 12a is condensed by the convex lens 13 and enters the convex lens 6. The light that has entered the convex lens 6 is collimated by the convex lens 6 and then enters the liquid crystal panel 8. As a result, an optical image corresponding to the image displayed on the liquid crystal panel 8 is emitted from the liquid crystal panel 8 and projected by the convex lens 7 onto the convex lens 9.

【0052】このとき、液晶パネル8と凸レンズ9とが
凸レンズ7および凸レンズ14によって相互に結像する
ように配置されているため、液晶パネル8を透過した光
は、透過した絵素が同一であれば透過時における傾きに
拘らずに必ず凸レンズ9の同一位置に入射する。すなわ
ち液晶パネル8に表示された画像に対応する光像は、凸
レンズ9の一定の位置に必ず投射される。
At this time, since the liquid crystal panel 8 and the convex lens 9 are arranged so as to form an image with each other by the convex lens 7 and the convex lens 14, the light transmitted through the liquid crystal panel 8 may have the same transmitted picture element. For example, the light always enters the same position of the convex lens 9 regardless of the inclination during transmission. That is, the optical image corresponding to the image displayed on the liquid crystal panel 8 is always projected on the fixed position of the convex lens 9.

【0053】そして凸レンズ9に投射された画像は、白
黒液晶パネル11での光の透過領域に対応する観察位置
にて観察者の右目または左目のいずれかに凸レンズ9に
よって結像される。
The image projected on the convex lens 9 is formed by the convex lens 9 on either the right eye or the left eye of the observer at the observation position corresponding to the light transmission area on the monochrome liquid crystal panel 11.

【0054】従って本実施形態によれば、凸レンズ9の
光軸に対して垂直な方向に対して異なる観察位置から観
察する場合においても、凸レンズ9上、すなわち投射ス
クリーン上での画像投射位置は一定の位置となる。これ
により、観察者が凸レンズ9の光軸に対して垂直な方向
に移動しても、画像の表示位置が変化しない。また、液
晶パネル8に表示する右目用画像および左目用画像を同
一とするとともに、また白黒液晶パネル11の全域で光
を透過するようにし、これにより平面視表示を行う場合
にも、右目用画像および左目用画像の画像投射位置は互
いに一致するので、ぼけのない鮮明な画像となる。
Therefore, according to the present embodiment, even when observing from different observation positions in the direction perpendicular to the optical axis of the convex lens 9, the image projection position on the convex lens 9, that is, the projection screen is constant. Position. As a result, even if the observer moves in the direction perpendicular to the optical axis of the convex lens 9, the display position of the image does not change. In addition, the right-eye image and the left-eye image displayed on the liquid crystal panel 8 are the same, and light is transmitted through the entire area of the black and white liquid crystal panel 11, so that the right-eye image can be displayed even when performing planar display. Since the image projection positions of the left-eye image and the left-eye image coincide with each other, a clear image without blur is obtained.

【0055】(第2の実施の形態)さて前述した第1実
施形態では、液晶パネル8が凸レンズ14で凸レンズ9
に拡大投射されている。このときの拡大倍率kは、図3
に示すように液晶パネル8と凸レンズ14との距離をA
とし、凸レンズ14と凸レンズ9との距離をBとすれ
ば、 k=B/A で表される。
(Second Embodiment) In the first embodiment described above, the liquid crystal panel 8 is composed of the convex lens 14 and the convex lens 9.
Is enlarged and projected. The magnification k at this time is as shown in FIG.
As shown in, the distance between the liquid crystal panel 8 and the convex lens 14 is A
Then, if the distance between the convex lens 14 and the convex lens 9 is B, then k = B / A.

【0056】一方、観察位置とディスプレイ面である凸
レンズ9の中心との角度(観察者視野角)をαとし、液
晶パネル8の中心から凸レンズ14への光の角度(液晶
パネル視野角)をβとすると、 β=tan -1(k・tan α) …(1) となる。
On the other hand, the angle between the observation position and the center of the convex lens 9 which is the display surface (viewer viewing angle) is α, and the angle of light from the center of the liquid crystal panel 8 to the convex lens 14 (liquid crystal panel viewing angle) is β. Then, β = tan −1 (k · tan α) (1)

【0057】従って、例えばα<<1であれば、β=k
・αとなる。これは倍率kを大きく設定すると、観察者
視野角を十分に得るためには、液晶パネル視野角は極め
て大きな角度が必要となることを示す。実際には、液晶
パネル8の視野角は限定された能力をもっているが、液
晶パネル8のもつ可能な視野角に対して観察者視野角は
さらに、ほぼ1/kで制限されることになる。
Therefore, if α << 1, β = k
・ It becomes α. This indicates that when the magnification k is set to a large value, the viewing angle of the liquid crystal panel needs to be extremely large in order to obtain a sufficient viewing angle of the observer. In practice, the viewing angle of the liquid crystal panel 8 has a limited capability, but the viewing angle of the observer is further limited to about 1 / k with respect to the possible viewing angle of the liquid crystal panel 8.

【0058】このように前述の第1実施形態では、凸レ
ンズ14を設けたことにより、観察位置によっては液晶
パネル8を透過する際の光の傾きが大きくなってしま
い、観察者視野角が狭くなってしまう。
As described above, in the above-described first embodiment, the provision of the convex lens 14 causes a large inclination of the light when passing through the liquid crystal panel 8 depending on the observation position, resulting in a narrow viewing angle of the observer. Will end up.

【0059】そこで以下に、液晶パネル8を透過する際
の光の傾きを緩和することができる本発明の第2実施形
態につき説明する。図4は本実施形態に係るディスプレ
イ装置の要部構成を模式的に示す図である。なお、図1
と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略
する。
Therefore, a second embodiment of the present invention which can alleviate the inclination of light when passing through the liquid crystal panel 8 will be described below. FIG. 4 is a diagram schematically showing a main part configuration of the display device according to the present embodiment. Note that FIG.
The same parts as those of the above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0060】図4に示すように本実施形態のディスプレ
イ装置は、凸レンズ6、凸レンズ7、液晶パネル8、凸
レンズ9、ランプ10、白黒液晶パネル11、マイクロ
レンズアレイ12、凸レンズ13、凸レンズ14および
プリズム41を有してなる。
As shown in FIG. 4, the display device of this embodiment has a convex lens 6, a convex lens 7, a liquid crystal panel 8, a convex lens 9, a lamp 10, a black and white liquid crystal panel 11, a microlens array 12, a convex lens 13, a convex lens 14 and a prism. 41 is included.

【0061】すなわち本実施形態のディスプレイ装置
は、前述した第1実施形態のディスプレイ装置に加え
て、凸レンズ7から出射した光が入射する位置にプリズ
ム41を設け、凸レンズ9の光軸を他の光学系の光軸か
らずらしたものとなっている。
That is, in the display device of this embodiment, in addition to the display device of the first embodiment described above, a prism 41 is provided at a position where the light emitted from the convex lens 7 enters, and the optical axis of the convex lens 9 is set to another optical axis. It is shifted from the optical axis of the system.

【0062】本実施形態のディスプレイ装置も前述した
第1実施形態のディスプレイ装置と同様に、液晶パネル
8と凸レンズ9とは互いに結像関係にある。液晶パネル
8から出射された光は、プリズム41で角度が変えられ
たのちに凸レンズ14に入射する。従って、観察者視野
角が0の時においても凸レンズ14とプリズム41の間
にはバイアス角度が設定される。
Also in the display device of this embodiment, the liquid crystal panel 8 and the convex lens 9 are in an image forming relationship with each other, as in the display device of the first embodiment described above. The light emitted from the liquid crystal panel 8 is incident on the convex lens 14 after the angle is changed by the prism 41. Therefore, even when the viewing angle of the observer is 0, a bias angle is set between the convex lens 14 and the prism 41.

【0063】前記式(1)から、観察者視野角が大きい
とき、観察者視野角の変化量に対する液晶パネル視野角
の変化量は小さくなる。これから類推できるように、あ
らかじめ、凸レンズ14とプリズム41との間に上述の
ようにバイアス角度を設定することで、液晶パネル8の
必要とされる視野角を低く抑えることができる。
From the equation (1), when the observer viewing angle is large, the change amount of the liquid crystal panel viewing angle with respect to the change amount of the observer viewing angle is small. As can be inferred from this, by setting the bias angle between the convex lens 14 and the prism 41 in advance as described above, the required viewing angle of the liquid crystal panel 8 can be suppressed low.

【0064】(第3の実施の形態)次に、液晶パネル8
を透過する際の光の傾きを緩和することができる本発明
の第3実施形態につき説明する。
(Third Embodiment) Next, the liquid crystal panel 8
A third embodiment of the present invention that can alleviate the inclination of light when passing through will be described.

【0065】図5は本実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図である。なお、図1と同一
部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図5に示すように本実施形態のディスプレイ装置は、凸
レンズ6、液晶パネル8、凸レンズ9、ランプ10、白
黒液晶パネル11、マイクロレンズアレイ12、凸レン
ズ13、凹レンズ51および凸レンズ群52を有する。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a main structure of the display device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 5, the display device of this embodiment has a convex lens 6, a liquid crystal panel 8, a convex lens 9, a lamp 10, a black and white liquid crystal panel 11, a microlens array 12, a convex lens 13, a concave lens 51 and a convex lens group 52.

【0066】すなわち本実施形態のディスプレイ装置
は、前述した第1実施形態のディスプレイ装置における
凸レンズ7に代えて凹レンズ51を設けるとともに、凸
レンズ14に代えて凸レンズ群52を設けたものとなっ
ている。
That is, the display device according to the present embodiment is provided with the concave lens 51 in place of the convex lens 7 in the display device according to the first embodiment and the convex lens group 52 in place of the convex lens 14.

【0067】凹レンズ51は、液晶パネル8を透過する
際の光の傾きを調整するためのものである。凸レンズ群
52は、2枚の凸レンズ52a,52bよりなる。この
2枚の凸レンズ52a,52bの組み合わせは、公知の
ように合成したレンズとして取り扱うことができる。図
5の例では、観察者側の主点SH2-1 は液晶パネル8の位
置になり、かつ液晶パネル8側の主点SH2-2 は凸レンズ
52aと凸レンズ52bとの中間位置になる関係となっ
ている。
The concave lens 51 is for adjusting the inclination of light when passing through the liquid crystal panel 8. The convex lens group 52 is composed of two convex lenses 52a and 52b. The combination of the two convex lenses 52a and 52b can be handled as a compound lens as known in the art. In the example of FIG. 5, the principal point SH2-1 on the observer side is the position of the liquid crystal panel 8, and the principal point SH2-2 on the liquid crystal panel 8 side is the intermediate position between the convex lens 52a and the convex lens 52b. ing.

【0068】そして凸レンズ52a,52bは、凹レン
ズ51と協働して液晶パネル8と凸レンズ9とを互いに
結像関係とするようにそれぞれ配置されている。また、
マイクロレンズアレイ12の各マイクロレンズセル12
aのそれぞれに対して凸レンズ13,6、凹レンズ51
および凸レンズ52b,52a,9によって結像関係と
なる位置が観察位置となる。
The convex lenses 52a and 52b are arranged so as to cooperate with the concave lens 51 so that the liquid crystal panel 8 and the convex lens 9 form an image-forming relationship with each other. Also,
Each microlens cell 12 of the microlens array 12
Convex lenses 13 and 6 and concave lens 51 for each a
The position where the convex lenses 52b, 52a, and 9 have an image forming relationship is the observation position.

【0069】以上の構成のディスプレイ装置において、
液晶パネル8と主点SH2-2 との距離をA′、主点SH2-1
と凸レンズ9との距離をB′とすれば、液晶パネル8と
凸レンズ9との倍率は、 k=A′/B′ で表される。
In the display device having the above configuration,
The distance between the liquid crystal panel 8 and the principal point SH2-2 is A ', and the principal point SH2-1
If the distance between the convex lens 9 and the convex lens 9 is B ', the magnification between the liquid crystal panel 8 and the convex lens 9 is expressed by k = A' / B '.

【0070】図3では,観察者視野角αと液晶パネル視
野角βは投射倍率kで一義的に決定される。しかしなが
ら、凸レンズ52a,52bの合成レンズを使用して適
当にパラメータを選べば、図5からも判るように、観察
者視野角α′と液晶パネル視野角β′との関係をある程
度の自由度をもって設定できる。すなわち、倍率kを大
きくしても、観測者視野角α′に対して液晶パネル視野
角β′をさほど大きくならないようにできる。
In FIG. 3, the viewing angle α and the viewing angle β of the liquid crystal panel are uniquely determined by the projection magnification k. However, when the parameters are appropriately selected by using the synthetic lens of the convex lenses 52a and 52b, as can be seen from FIG. 5, the relationship between the observer viewing angle α ′ and the liquid crystal panel viewing angle β ′ has a certain degree of freedom. Can be set. That is, even if the magnification k is increased, it is possible to prevent the viewing angle β ′ of the liquid crystal panel from becoming much larger than the viewing angle α ′ of the observer.

【0071】(第4の実施の形態)次に、液晶パネル8
を透過する際の光の傾きを緩和することができる本発明
の第4実施形態につき説明する。
(Fourth Embodiment) Next, the liquid crystal panel 8
A fourth embodiment of the present invention that can alleviate the inclination of the light when passing through will be described.

【0072】図6は本実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図である。なお、図1と同一
部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図6に示すように本実施形態のディスプレイ装置は、凸
レンズ6、凸レンズ7、液晶パネル8、凸レンズ9、ラ
ンプ10、白黒液晶パネル11、マイクロレンズアレイ
12、凸レンズ13、凸レンズ14、ケース61および
封入媒体62を有する。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the main structure of the display device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 6, the display device of this embodiment includes a convex lens 6, a convex lens 7, a liquid crystal panel 8, a convex lens 9, a lamp 10, a black and white liquid crystal panel 11, a microlens array 12, a convex lens 13, a convex lens 14, a case 61, and an enclosure. It has a medium 62.

【0073】ケース61は、凸レンズ7とともに液晶パ
ネル8の周囲を囲むように配置されている。封入媒体6
2は、空気の屈折率よりも大きな屈折率を有するもので
あり、凸レンズ7およびケース61により形成された空
間中を封入している。
The case 61 is arranged so as to surround the liquid crystal panel 8 together with the convex lens 7. Encapsulation medium 6
Reference numeral 2 has a refractive index higher than that of air, and encloses the space formed by the convex lens 7 and the case 61.

【0074】すなわち本実施形態のディスプレイ装置
は、前述した第1実施形態のディスプレイ装置における
液晶パネル8の周囲を空気の屈折率よりも大きな屈折率
を有した封入媒体62で覆った構成をなす。
That is, the display device of this embodiment has a structure in which the periphery of the liquid crystal panel 8 in the display device of the first embodiment described above is covered with the encapsulating medium 62 having a refractive index higher than that of air.

【0075】このような構成とすることにより、凸レン
ズ7からケース61に入射する角度xの光は、封入媒体
62内では角度が y=sin-1{(1/n)sin x} に緩和される。従って、液晶パネル8の必要とされる視
野角が小さくなる。
With such a structure, the light having the angle x which is incident on the case 61 from the convex lens 7 is relaxed to have the angle y = sin −1 {(1 / n) sin x} in the enclosed medium 62. It Therefore, the required viewing angle of the liquid crystal panel 8 becomes smaller.

【0076】(第5の実施の形態)ところで、これまで
の各実施形態では発光領域の制御および画像の表示を、
単一の白黒液晶パネル11および単一の液晶パネル8に
より右目用と左目用とで時分割に行うタイプのディスプ
レイ装置を例示しているが、発光領域の制御および画像
の表示を右目用と左目用とでおのおの異なる系で行うタ
イプのディスプレイ装置においても上記各実施形態と同
様な手段を講じることができる。
(Fifth Embodiment) By the way, in each of the above embodiments, the control of the light emitting region and the display of the image are performed.
Although a display device of a type in which a single black-and-white liquid crystal panel 11 and a single liquid crystal panel 8 perform time division for the right eye and the left eye is illustrated, the control of the light emitting area and the display of images are performed for the right eye and the left eye. The same means as those in the above-described embodiments can be applied to the display devices of different types, which are different in use.

【0077】以下、発光領域の制御および画像の表示を
右目用と左目用とでおのおの異なる系で行うタイプのデ
ィスプレイ装置に、前述した第3実施形態と同様な手段
を講じた本発明の第5実施形態につき説明する。
The fifth embodiment of the present invention will be described below in which the same means as in the third embodiment described above is applied to a display device of a type in which the light emitting area is controlled and the image is displayed in different systems for the right eye and the left eye. An embodiment will be described.

【0078】図7は本実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図である。なお、図1および
図5と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は
省略する。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a main structure of the display device according to the present embodiment. The same parts as those in FIGS. 1 and 5 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0079】図7に示すように本実施形態のディスプレ
イ装置は、凸レンズ6-R ,6-L 、液晶パネル8-R ,8-L
、凸レンズ9、ランプ10-R,10-L、白黒液晶パネル11-
R,11-L、マイクロレンズアレイ12-R,12-L、凸レンズ1
3-R,13-L、凹レンズ51-R,51-L、凸レンズ群52およ
びハーフミラー71を有する。
As shown in FIG. 7, the display device according to this embodiment has convex lenses 6-R and 6-L, liquid crystal panels 8-R and 8-L.
, Convex lens 9, lamp 10-R, 10-L, monochrome LCD panel 11-
R, 11-L, micro lens array 12-R, 12-L, convex lens 1
It has 3-R, 13-L, concave lenses 51-R, 51-L, a convex lens group 52 and a half mirror 71.

【0080】凸レンズ6-R 、液晶パネル8-R 、凸レンズ
9、ランプ10-R、白黒液晶パネル11-R、マイクロレンズ
アレイ12-R、凸レンズ13-R、凹レンズ51-Rおよび凸レン
ズ群52は、前述した第3実施形態のディスプレイ装置
における凸レンズ6、液晶パネル8、凸レンズ9、ラン
プ10、白黒液晶パネル11、マイクロレンズアレイ1
2、凸レンズ13、凹レンズ51および凸レンズ群52
と同様な位置関係にあるが、凹レンズ51から凸レンズ
群52への光路中には、凹レンズ51から凸レンズ群5
2へと向かう光をそのまま透過する状態でハーフミラー
71が配置されている。
The convex lens 6-R, the liquid crystal panel 8-R, the convex lens 9, the lamp 10-R, the monochrome liquid crystal panel 11-R, the microlens array 12-R, the convex lens 13-R, the concave lens 51-R, and the convex lens group 52 are , The convex lens 6, the liquid crystal panel 8, the convex lens 9, the lamp 10, the black and white liquid crystal panel 11, and the microlens array 1 in the display device of the third embodiment described above.
2, convex lens 13, concave lens 51, and convex lens group 52
However, in the optical path from the concave lens 51 to the convex lens group 52, the concave lens 51 to the convex lens group 5
The half mirror 71 is arranged in a state where the light traveling toward 2 is transmitted as it is.

【0081】一方、凸レンズ6-L 、液晶パネル8-L 、ラ
ンプ10-L、白黒液晶パネル11-L、マイクロレンズアレイ
12-L、凸レンズ13-Lおよび凹レンズ51-Lは、機能および
互いの位置関係は前述した第3実施形態のディスプレイ
装置における凸レンズ6、液晶パネル8、ランプ10、
白黒液晶パネル11、マイクロレンズアレイ12、凸レ
ンズ13および凹レンズ51と同様であるが、それらの
光軸が凸レンズ6-R 、液晶パネル8-R 、凸レンズ9、ラ
ンプ10-R、白黒液晶パネル11-R、マイクロレンズアレイ
12-R、凸レンズ13-R、凹レンズ51-Rおよび凸レンズ群5
2がなす光軸とは90度異ならせてあり、凹レンズ51
から出射される光がハーフミラー71で反射されて凸レ
ンズ群52に入射されるように配置されている。
On the other hand, convex lens 6-L, liquid crystal panel 8-L, lamp 10-L, black and white liquid crystal panel 11-L, microlens array
12-L, the convex lens 13-L and the concave lens 51-L have the same function and positional relationship with each other, the convex lens 6, the liquid crystal panel 8, the lamp 10 in the display device of the third embodiment described above.
The same as the black and white liquid crystal panel 11, the microlens array 12, the convex lens 13 and the concave lens 51, but their optical axes are the convex lens 6-R, the liquid crystal panel 8-R, the convex lens 9, the lamp 10-R, and the black and white liquid crystal panel 11-. R, microlens array
12-R, convex lens 13-R, concave lens 51-R, and convex lens group 5
The optical axis formed by 2 is different by 90 degrees, and the concave lens 51
The light emitted from is reflected by the half mirror 71 and is incident on the convex lens group 52.

【0082】そして、凸レンズ群52と凹レンズ51-Rと
の協働により液晶パネル8-R と凸レンズ9とが結像関係
になっているとともに、凸レンズ群52と凹レンズ51-L
との協働により液晶パネル8-L と凸レンズ9とが結像関
係になっている。またマイクロレンズアレイ12-Rの各マ
イクロレンズセル12aのそれぞれに対して凸レンズ13
-R,6-R 、凹レンズ51-R、凸レンズ群52および凸レン
ズ9によって結像関係となる位置が右目用の観察位置と
なり、マイクロレンズアレイ12-Lの各マイクロレンズセ
ル12aのそれぞれに対して凸レンズ13-L,6-L 、凹レ
ンズ51-L、凸レンズ群52および凸レンズ9によって結
像関係となる位置が左目用の観察位置となる。以上のよ
うな構成によっても、前述した第3実施形態のディスプ
レイ装置と同様な効果を達成することができる。
The liquid crystal panel 8-R and the convex lens 9 are in an image forming relationship by the cooperation of the convex lens group 52 and the concave lens 51-R, and the convex lens group 52 and the concave lens 51-L are formed.
The liquid crystal panel 8-L and the convex lens 9 are in an image forming relationship in cooperation with. In addition, a convex lens 13 is provided for each microlens cell 12a of the microlens array 12-R.
-R, 6-R, the concave lens 51-R, the convex lens group 52, and the convex lens 9 form an imaging position for the right eye, and for each microlens cell 12a of the microlens array 12-L. The position where the convex lenses 13-L and 6-L, the concave lens 51-L, the convex lens group 52, and the convex lens 9 form an image-forming relationship is the observation position for the left eye. With the configuration as described above, it is possible to achieve the same effect as that of the display device of the third embodiment described above.

【0083】(第6の実施の形態)さて、これまでの各
実施形態では光学系の光軸に対して垂直な方向について
の観察者の移動に対処するためのものであったが、これ
らの各実施形態に加えて以下のような手段を講じること
で、光学系の光軸方向への観察者の移動に対処可能とな
る。
(Sixth Embodiment) In the above-described embodiments, the movement of the observer in the direction perpendicular to the optical axis of the optical system is dealt with. By taking the following means in addition to each embodiment, it is possible to deal with the movement of the observer in the optical axis direction of the optical system.

【0084】そこで以下に、前述した第1実施形態のデ
ィスプレイ装置を基礎として光学系の光軸方向への観察
者の移動にも対処可能な本発明の第6実施例につき説明
する。
Therefore, a sixth embodiment of the present invention, which can deal with the movement of the observer in the optical axis direction of the optical system, will be described below based on the display device of the first embodiment.

【0085】図8は本実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図である。なお、図1と同一
部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図8に示すように本実施形態のディスプレイ装置は、凸
レンズ6、凸レンズ7、液晶パネル8、凸レンズ9、ラ
ンプ10、白黒液晶パネル11、凸レンズ13、凸レン
ズ14、可変屈折率光学素子81、カメラ82(82-1〜
82-4)、演算部83および電圧印加部84を有する。
FIG. 8 is a diagram schematically showing the configuration of the main part of the display device according to the present embodiment. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
As shown in FIG. 8, the display device of this embodiment includes a convex lens 6, a convex lens 7, a liquid crystal panel 8, a convex lens 9, a lamp 10, a black and white liquid crystal panel 11, a convex lens 13, a convex lens 14, a variable refractive index optical element 81, and a camera 82. (82-1 ~
82-4), and has a calculation unit 83 and a voltage application unit 84.

【0086】すなわち本実施形態のディスプレイ装置
は、前述した第1実施形態のディスプレイ装置における
マイクロレンズアレイ12に代えて屈折率可変光学素子
81を設けるとともに、カメラ82(82-1〜82-4)、演
算部83および電圧印加部84を設けたものとなってい
る。
That is, the display device of the present embodiment is provided with a variable refractive index optical element 81 in place of the microlens array 12 in the display device of the first embodiment described above, and a camera 82 (82-1 to 82-4). The calculation unit 83 and the voltage application unit 84 are provided.

【0087】屈折率可変光学素子81は、マイクロレン
ズアレイ811とガラス板812とで多数の屈折率可変
材料813を挟み、かつ、マイクロレンズアレイ811
と屈折率可変材料813との間に透明電極814を、ガ
ラス板812と屈折率可変材料813との間に透明電極
815をそれぞれ形成した構成となっている。
In the variable refractive index optical element 81, a large number of variable refractive index materials 813 are sandwiched between the microlens array 811 and the glass plate 812, and the microlens array 811 is used.
And a variable refractive index material 813, and a transparent electrode 814 is formed between the glass plate 812 and the variable refractive index material 813.

【0088】マイクロレンズアレイ811は、マイクロ
レンズアレイ12と同様に、多数のマイクロレンズセル
811aを有しており、各マイクロレンズセル811a
のそれぞれに白黒液晶パネル11の各絵素を透過した光
が入射するように白黒液晶パネル11に対向して屈折率
可変光学素子81が配置される。
The microlens array 811 has a large number of microlens cells 811a, like the microlens array 12, and each microlens cell 811a.
A variable refractive index optical element 81 is arranged facing the black and white liquid crystal panel 11 so that the light transmitted through each picture element of the black and white liquid crystal panel 11 is incident on each of the above.

【0089】屈折率可変材料813は、透明電極814
と透明電極815との間に発生する電界の強度に応じて
屈折率n(誘電率)が変化する周知のものであり、マイ
クロレンズセル811aのそれぞれに対応して設けられ
ている。なお屈折率nは、マイクロレンズセル811a
の屈折率とは異ならせる。
The variable refractive index material 813 is the transparent electrode 814.
The refractive index n (dielectric constant) changes according to the strength of the electric field generated between the transparent electrode 815 and the transparent electrode 815, and is provided corresponding to each microlens cell 811a. The refractive index n is determined by the microlens cell 811a.
Different from the refractive index of.

【0090】透明電極814と透明電極815との間に
は電圧印加部84が接続されており、この電圧印加部8
4により屈折率可変材料813毎に印加電圧が制御され
る。カメラ82は、図10に示すように凸レンズ9の4
隅にそれぞれ配置されており、観察者を撮像するように
配置されている。カメラ82はそれぞれ、所定の撮像範
囲を撮像して生成した映像信号を演算部83へと与え
る。なお本実施形態では、カメラ82は通常用いられる
カメラ同様に30フレーム/ 秒(fps)を想定する。
ただし、これらのカメラ情報は本発明のディスプレイと
して、観察者の移動に追随できる時間解像度があればよ
いので30fps以下であってもよい。
A voltage applying section 84 is connected between the transparent electrode 814 and the transparent electrode 815, and this voltage applying section 8 is connected.
4, the applied voltage is controlled for each refractive index variable material 813. As shown in FIG.
They are arranged in the respective corners and are arranged so as to capture an image of the observer. Each of the cameras 82 gives a video signal generated by picking up an image of a predetermined image pickup range to the calculation unit 83. In the present embodiment, the camera 82 is assumed to be 30 frames / second (fps) like the camera normally used.
However, these camera information may be 30 fps or less as long as the display of the present invention has a time resolution capable of following the movement of the observer.

【0091】演算部83は、カメラ82から与えられる
映像信号に基づいて観察位置を判定し、その観察位置に
画像を結像するべく電圧印加部84を制御する。電圧印
加部84は、演算部83による制御に応じて透明電極8
14と各透明電極815との間に印加する電圧を変化
し、透明電極814と各透明電極815との間に生じる
電界の強度を変化させる。
The calculation unit 83 determines the observation position based on the video signal supplied from the camera 82, and controls the voltage application unit 84 to form an image at the observation position. The voltage application section 84 is controlled by the calculation section 83 to control the transparent electrode 8
The voltage applied between the transparent electrode 814 and each transparent electrode 815 is changed to change the strength of the electric field generated between the transparent electrode 814 and each transparent electrode 815.

【0092】次に以上のように構成されたディスプレイ
装置の動作を説明する。本実施形態のディスプレイ装置
も、基本的な動作は前述した第1実施形態のディスプレ
イと同様である。しかしながら本実施形態のディスプレ
イ装置では、以下のようにして観察位置の制御を行って
いる。
Next, the operation of the display device configured as described above will be described. The basic operation of the display device of this embodiment is the same as that of the display device of the first embodiment described above. However, in the display device of this embodiment, the observation position is controlled as follows.

【0093】まず、屈折率可変光学素子81の屈折率可
変材料813は、両端に設けられた透明電極811と透
明電極812との間に生じる電界の強度に応じて屈折率
n(誘電率)が変化する。そして透明電極811と透明
電極812との間に生じる電界の強度は、透明電極81
1と透明電極812との間に印加される電圧の大きさに
応じて変化する。
First, the refractive index variable material 813 of the variable refractive index optical element 81 has a refractive index n (dielectric constant) depending on the strength of the electric field generated between the transparent electrodes 811 and 812 provided at both ends. Change. The strength of the electric field generated between the transparent electrode 811 and the transparent electrode 812 is
1 and the transparent electrode 812, depending on the magnitude of the voltage applied.

【0094】このため、マイクロレンズセル811aか
ら出射した光の焦点は、透明電極811と透明電極81
2との間に印加する電圧を変化させることで、例えば図
11にf1,f2で示すように変化することになる。マ
イクロレンズアレイ811はは前述した第1実施形態の
ディスプレイ装置におけるマイクロレンズアレイ12に
対応しており、本実施形態においてもマイクロレンズセ
ル811aの焦点が、これ以降の光学系によって観察位
置に結像される。従って、マイクロレンズセル811a
から出射した光の焦点が上述のように変化することによ
り、観察位置が変化することになる。
Therefore, the focal point of the light emitted from the microlens cell 811a is the transparent electrode 811 and the transparent electrode 81.
By changing the voltage applied between 2 and 2, it changes as indicated by f1 and f2 in FIG. 11, for example. The microlens array 811 corresponds to the microlens array 12 in the display device of the first embodiment described above, and in this embodiment as well, the focal point of the microlens cell 811a forms an image at the observation position by the optical system thereafter. To be done. Therefore, the microlens cell 811a
The observation position is changed by changing the focal point of the light emitted from the light source as described above.

【0095】ここで、屈折率可変材料813は一般に、
屈折率を大幅に変化させることは困難であり、マイクロ
レンズセル811aから出射した光の焦点を変化させる
ことができる量は限られる。しかしながら本実施形態で
は、屈折率可変光学素子81から出射した光は以降の光
学系によって凸レンズ9に拡大投射されるので、図12
に示すように、マイクロレンズセル811aから出射し
た光の焦点の変化は、拡大されて観察位置の変化として
現れることになり、観察位置を十分に変化させることが
できる。
Here, the refractive index variable material 813 is generally
It is difficult to significantly change the refractive index, and the amount that can change the focus of light emitted from the microlens cell 811a is limited. However, in the present embodiment, the light emitted from the variable refractive index optical element 81 is enlarged and projected on the convex lens 9 by the subsequent optical system.
As shown in, the change in the focus of the light emitted from the microlens cell 811a is magnified and appears as a change in the observation position, and the observation position can be sufficiently changed.

【0096】なお図12は、マイクロレンズセル811
aから出射した光の焦点がPaであるときの観察位置が
Pa1、マイクロレンズセル811aから出射した光の
焦点がPbであるときの観察位置がPb1、またマイク
ロレンズセル811aから出射した光の焦点がPcであ
るときの観察位置がPc1となることを示している。
FIG. 12 shows the microlens cell 811.
When the focus of the light emitted from a is Pa, the observation position is Pa1, the observation position when the focus of the light emitted from the microlens cell 811a is Pb is Pb1, and the focus of the light emitted from the microlens cell 811a. Indicates that the observation position is Pc1 when is Pc.

【0097】さて本実施例において演算部83は、上述
の性質を利用して以下のように観察位置の制御を行う。
すなわち演算部83はまず、カメラ82-1〜82-4のそれぞ
れが出力する映像信号の取り込み(図13中のステップ
ST1)を行う。
In the present embodiment, the arithmetic unit 83 controls the observation position as follows by utilizing the above-mentioned property.
That is, the calculation unit 83 first takes in the video signals output from each of the cameras 82-1 to 82-4 (step ST1 in FIG. 13).

【0098】次に演算部83は、雑音低減や各カメラか
らの信号のレベル調整等を行うとともに輪郭抽出を行う
などの前処理(ステップST2)を行ったのち、この前
処理の結果に基づいて、位相(トポロジー)的特徴や幾
何的特徴の抽出などの特徴抽出(ステップST3)を行
う。
Next, the calculation section 83 performs preprocessing (step ST2) such as noise reduction and signal level adjustment from each camera and contour extraction, and then based on the result of this preprocessing. , Feature extraction (step ST3) such as extraction of topological (topological) features and geometric features.

【0099】続いて演算部83は、観察者の顔および人
数や、各観察者の左目および右目の部分の識別(ステッ
プST4)を行い、識別した観察者のそれぞれについて
左目および右目の位置を凸レンズ1を基準とした3次元
位置ベクトル(以下、位置ベクトルと称する)として検
出するための位置ベクトル検出(ステップST5)を行
う。
Subsequently, the calculation section 83 identifies the faces and the number of the observers, and the left and right eye parts of each observer (step ST4), and the positions of the left and right eyes of each of the identified observers are convex lenses. Position vector detection (step ST5) for detecting as a three-dimensional position vector with 1 as a reference (hereinafter referred to as a position vector) is performed.

【0100】そして演算部83は、検出した位置ベクト
ルが示す位置を観察位置とするように屈折率可変光学素
子81の屈折率可変材料813の状態を設定するための
制御情報を作成してこれを電圧印加部84へと与える屈
折率制御(ステップST6)を行う。電圧印加部84で
は上記制御情報を受けると、屈折率可変光学素子81の
各屈折率可変材料813の屈折率を制御情報が示す状態
とすべく、透明電極814と各透明電極815との間に
印加する電圧をそれぞれ制御する。
Then, the calculation section 83 creates control information for setting the state of the refractive index variable material 813 of the refractive index variable optical element 81 so that the position indicated by the detected position vector is the observation position, and this is used. Refractive index control applied to the voltage application unit 84 (step ST6) is performed. When the voltage application section 84 receives the control information, the voltage is applied between the transparent electrode 814 and each transparent electrode 815 so that the refractive index of each refractive index variable material 813 of the variable refractive index optical element 81 is in the state indicated by the control information. The applied voltage is controlled respectively.

【0101】演算部83は、カメラ82-1〜82-4から1フ
レーム分の映像信号が出力される度に以上の処理を繰り
返す。ただし、ステップST3の特徴抽出およびステッ
プST4の識別は時間方向での間引き処理をしてもよ
い。例えば、3fps程度の処理速度としても全体の動
作としてはさほどの不自然さは発生しない。
The calculation section 83 repeats the above processing each time a video signal for one frame is output from the cameras 82-1 to 82-4. However, the feature extraction in step ST3 and the identification in step ST4 may be thinned out in the time direction. For example, even if the processing speed is about 3 fps, no unnaturalness occurs in the overall operation.

【0102】以上の図13に太線で示したアルゴリズム
はフィードフォワード制御であり、本質的には、ディス
プレイ装置を構成する光学系や液晶パネル8等の誤差や
設計と製造とのずれによる製品ばらつき等の誤差の影響
を受ける。しかしこれは、予め製造時において誤差を補
正するように組み込んでおくことで影響を少なくでき
る。
The algorithm shown by the bold line in FIG. 13 above is feedforward control, and is essentially an error in the optical system and the liquid crystal panel 8 constituting the display device, product variation due to a deviation between design and manufacturing, etc. Subject to the error of. However, this can be less affected by incorporating it in advance so as to correct an error during manufacturing.

【0103】しかし、図13に細線で示すアルゴリズム
によるフィードバック制御を実行することにより、光学
系の誤差や製造誤差等を改善することができる。すなわ
ち、演算部84は、ステップST1にて入力した映像信
号とステップST5にて検出した位置ベクトルとに基づ
いて、ディスプレイからの照射光が各観察者の左目およ
び右目にそれぞれあたって反射した光の情報を分離する
ための左右光分離(ステップST7)を行う。なお、こ
こではステップST1にて入力した映像信号を参照して
いるが、ステップST2での前処理の結果を参照するこ
ともできる。
However, by executing the feedback control by the algorithm shown by the thin line in FIG. 13, it is possible to improve the error of the optical system and the manufacturing error. That is, the calculation unit 84 calculates the light emitted from the display from the light reflected by the left eye and the right eye of each observer based on the video signal input in step ST1 and the position vector detected in step ST5. Right and left light separation (step ST7) for separating information is performed. Although the video signal input in step ST1 is referred to here, the result of the preprocessing in step ST2 can also be referred to.

【0104】さて左右光分離は、本実施形態のように右
目用の画像と左目用の画像とを時分割に表示するように
しているのであれば、この表示の時分割動作に同期して
容易に左目および右目で反射した光の情報を分離するこ
とができる。しかし、前述した第5実施形態のように右
目用の画像と左目用の画像とが同時に合成される場合に
は、時分割動作では左目および右目で反射した光の情報
を分離することはできない。そこでこの場合には、凸レ
ンズ1に投射する光の左目用と右目用の偏光を直交関係
に設定するとともに、例えばカメラ82-1,82-2に左目用
のの偏光成分を透過する偏光板を、またカメラ82-3,82
-4に右目用の偏光成分を透過する偏光板それぞれ装着す
ればよい。このとき、本ディスプレイ装置が照射する光
以外の自然光による観察者からの反射光はどの偏光成分
も均等であると考えられる。従って、カメラ82-1,82-2
の出力信号とカメラ82-3,82-4の出力信号との差分をと
れば、自然光の信号はほぼ0になりディスプレイ照射光
の反射成分が残る。そして差分の極性に応じて、例えば
正極信号が左目用照射光の反射成分、負極信号が右目用
照射光の反射成分として分離抽出できる。
The left-right light separation can be easily performed in synchronization with the time-division operation of this display if the right-eye image and the left-eye image are displayed in a time-division manner as in this embodiment. The information on the light reflected by the left and right eyes can be separated. However, when the image for the right eye and the image for the left eye are combined at the same time as in the fifth embodiment described above, the information of the light reflected by the left eye and the information reflected by the right eye cannot be separated by the time division operation. Therefore, in this case, the polarizations for the left eye and the right eye of the light projected on the convex lens 1 are set in an orthogonal relationship, and for example, a polarizing plate that transmits the polarization component for the left eye to the cameras 82-1 and 82-2 is provided. , Again camera 82-3, 82
-4 may be attached to each polarizing plate that transmits the polarized component for the right eye. At this time, it is considered that the reflected light from the observer due to the natural light other than the light emitted by the display device is uniform in all polarization components. Therefore, the cameras 82-1 and 82-2
When the difference between the output signal of the camera and the output signals of the cameras 82-3 and 82-4 is calculated, the signal of natural light becomes almost 0, and the reflection component of the light emitted by the display remains. Then, depending on the polarity of the difference, for example, the positive electrode signal can be separated and extracted as the reflection component of the irradiation light for the left eye and the negative electrode signal as the reflection component of the irradiation light for the right eye.

【0105】続いて演算部84は、上記左右光分離の結
果に基づいて各観察者への左目および右目への照射状況
の検出(ステップST8)を行い、その結果をステップ
ST6における屈折率制御にフィードバックする。この
ときステップST6における屈折率制御において演算部
84は、各観察者への左目および右目への照射状況にず
れが生じていれば、そのずれを補正して最適となるよう
に調整を行う。
Subsequently, the calculation section 84 detects the irradiation state of the left eye and the right eye of each observer based on the result of the left-right light separation (step ST8), and the result is used for the refractive index control in step ST6. provide feedback. At this time, in the refractive index control in step ST6, if there is a deviation in the irradiation situation of the left eye and the right eye for each observer, the calculation unit 84 corrects the deviation and makes an adjustment so as to be optimum.

【0106】ところで、観察者が何らかの照明のもとに
あればカメラ82により撮像データが得られシステムが
始動するが、暗闇の中では始動に問題がある。そこで、
システム始動時においては白黒液晶パネル11を全面透
過状態とし、観察者に対して本実施形態のディスプレイ
装置から光を照射するようにすれば、始動性を確保でき
る。あるいは、補助用の照明を別途装着することで、始
動性を確保することもできる。
By the way, if the observer is under some illumination, the image data is obtained by the camera 82 and the system starts up, but there is a problem in starting up in the dark. Therefore,
When the system is started, the black-and-white liquid crystal panel 11 is entirely in a transmissive state, and the observer is irradiated with light from the display device of the present embodiment, whereby the startability can be secured. Alternatively, the startability can be ensured by additionally mounting auxiliary lighting.

【0107】なお、観測者の位置を確定できない場合に
は、左右用の画像として同一の画像を表示するととも
に、白黒液晶パネル11を全面透過モードにして平面視
を実現する全面平面視表示モードに動作モードを強制的
に切り替えるようにすれば、画像表示を実行できる。
When the position of the observer cannot be determined, the same image is displayed as the left and right images, and the monochrome liquid crystal panel 11 is set to the full transmissive mode to enter the full planar view display mode. Image display can be executed by forcibly switching the operation mode.

【0108】なお、ここで説明した観察位置の制御は、
光学系の光軸方向についての観察者の移動にのみ対処す
るためのものである。光学系の光軸に垂直な方向につい
ての観察者の移動に対処するためには、特願平7-341840
号にて示されるような光源の発光領域の制御、すなわち
本実施形態では白黒液晶パネル11での光の透過領域の
制御によってなされる。
Note that the observation position control described here is
This is to deal only with the movement of the observer in the optical axis direction of the optical system. To deal with the movement of the observer in the direction perpendicular to the optical axis of the optical system, Japanese Patent Application No. 7-341840 is used.
Control of the light emitting region of the light source, that is, in the present embodiment, control of the light transmitting region of the monochrome liquid crystal panel 11.

【0109】以上のように本実施形態によれば、前述し
た第1実施形態と同様な効果を得られる上に、光学系の
光軸方向に観察者が移動しても、常に観察者の目の位置
に観察位置を制御することができ、光学系の光軸方向に
ついての観察者の移動に対処可能となる。
As described above, according to this embodiment, the same effect as that of the first embodiment described above can be obtained, and even if the observer moves in the optical axis direction of the optical system, the eyes of the observer are always visible. The observation position can be controlled to the position of 1, and the movement of the observer in the optical axis direction of the optical system can be dealt with.

【0110】なお本発明は前記各実施形態に限定される
ものではない。例えば前記第3実施形態では、凹レンズ
51での動作説明を行なっているが、凹レンズ51を凸
レンズに置き換えても同様な効果が得られる。
The present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the third embodiment, the operation of the concave lens 51 is described, but the same effect can be obtained by replacing the concave lens 51 with a convex lens.

【0111】前記第5実施形態では、2眼式のディスプ
レイ装置を示したが、図7においてL,Rの添字をした
構成要素をm(整数)系統設けて同様な合成を行えば容
易に多眼式(m眼式)が実現できるのはいうまでもな
い。このとき観察者の視野角に応じて多眼式の対応する
映像を表示してやればよい。
In the fifth embodiment, the twin-lens type display device is shown. However, it is easy to obtain the same composition by providing m (integer) systems of components having L and R suffixes in FIG. It goes without saying that the eye type (m-eye type) can be realized. At this time, a multi-view corresponding image may be displayed according to the viewing angle of the observer.

【0112】前記第6実施形態では、第1実施形態のデ
ィスプレイ装置の構成を基本としてなるものを例示して
おり、凸レンズ14を有しているが、この凸レンズ14
は省略してもよい。
The sixth embodiment exemplifies the one based on the configuration of the display device of the first embodiment and has the convex lens 14, but the convex lens 14
May be omitted.

【0113】前記第6実施形態では、屈折率可変材料8
13を用いてマイクロレンズセル811aの焦点を変化
させることで、光学系の光軸方向についての観察位置の
変化を可能としているが、各実施形態において設けられ
ている各種のレンズのうちのいずれかの位置を例えば機
械的な移動機構によって移動させてそのレンズの焦点を
移動させることによっても光学系の光軸方向についての
観察位置の変化を可能とすることができる。なおこの場
合には、凸レンズ14あるいはレンズ群52の位置も変
化させて液晶パネル8と凸レンズ9とを結像関係に保つ
必要がある。ただしこの場合には、1人の観察者にしか
対応できなくなってしまう。
In the sixth embodiment, the variable refractive index material 8 is used.
By changing the focal point of the microlens cell 811a by using 13, it is possible to change the observation position in the optical axis direction of the optical system. However, any of various lenses provided in each embodiment can be used. It is also possible to change the observation position in the optical axis direction of the optical system by moving the position of (1) by, for example, a mechanical moving mechanism to move the focus of the lens. In this case, it is necessary to change the position of the convex lens 14 or the lens group 52 to maintain the liquid crystal panel 8 and the convex lens 9 in an image forming relationship. However, in this case, only one observer can be dealt with.

【0114】前記第6の実施形態では、カメラ82を4
台用いているが、カメラ82は最低2台あればよい。た
だし、カメラ82の台数を増やすほど観察者の位置の検
出制度が向上するので、多い方が望ましい。
In the sixth embodiment, the camera 82 is set to 4
Although two cameras are used, at least two cameras 82 may be used. However, as the number of cameras 82 is increased, the detection system of the position of the observer is improved, so that the number is preferable.

【0115】前記各実施形態では、液晶パネル8および
白黒液晶パネル11は透過型を用いて説明したが、反射
型を用いても実現できるのは自明である。また、空間変
調が行える素子であれば、液晶パネルに限定されるもの
ではない。
In each of the above-mentioned embodiments, the liquid crystal panel 8 and the black and white liquid crystal panel 11 are described as the transmissive type, but it is obvious that the reflective type can also be used. Further, the device is not limited to the liquid crystal panel as long as it can perform spatial modulation.

【0116】前記各実施形態にて用いられる各種のレン
ズは、複数のレンズを組み合わせたもので実現してもよ
いのは当然である。また上記各実施形態にて用いられる
各種のレンズは、同様の効果をもつ反射鏡で置き換えて
もよい。また上記各実施形態にて用いられる各種のレン
ズは、通常のガラスレンズのほかにプラスチックレンズ
でもよいし、フレネルレンズや非球面レンズでもよい。
Naturally, the various lenses used in each of the above embodiments may be realized by combining a plurality of lenses. The various lenses used in each of the above embodiments may be replaced with a reflecting mirror having the same effect. The various lenses used in each of the above embodiments may be plastic lenses, Fresnel lenses, or aspherical lenses in addition to ordinary glass lenses.

【0117】前記各実施形態におけるランプ10および
白黒液晶パネル11の代えて高輝度ブラウン管を使用し
てもよい。前記各実施形態では、散乱レンズとしてマイ
クロレンズアレイ12,811を用いているが、レンチ
キュラーレンズ等を使用することもできる。また、散乱
レンズの代りに、すりガラスや光拡散材料などの光散乱
板を使用することもできる。
A high-intensity cathode ray tube may be used instead of the lamp 10 and the black and white liquid crystal panel 11 in each of the above embodiments. In each of the above embodiments, the microlens arrays 12 and 811 are used as the scattering lens, but a lenticular lens or the like may be used. Further, instead of the scattering lens, a light scattering plate such as frosted glass or a light diffusing material can be used.

【0118】前記各実施形態では、マイクロレンズアレ
イ12,811は凸レンズタイプとしているが、凹レン
ズタイプとしてもほぼ同様に機能する。またマイクロレ
ンズセル12,811が形成された側の向きを逆として
もほぼ同様に機能する。
In each of the above-described embodiments, the microlens arrays 12 and 811 are of the convex lens type, but the concave lens type also functions in a similar manner. Further, even if the direction of the side on which the microlens cells 12 and 811 are formed is reversed, the same function is achieved.

【0119】また、凸レンズ6,7,13は、必ずしも
用いることなくても本発明の基本的な効果は得られる。
このほか、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形
実施が可能である。
Further, the basic effects of the present invention can be obtained without necessarily using the convex lenses 6, 7, and 13.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0120】[0120]

【発明の効果】第1の発明は、観測者の右目および左目
に、人間の両眼視差を考慮して生成された右目用画像お
よび左目用画像をそれぞれ結像することにより前記観測
者に画像を立体視させるディスプレイ装置において、発
光する領域の位置および大きさを任意に変化させること
ができる、例えばランプと白黒液晶パネルとからなる光
源と、この光源から発せられた光を用いて所定の画像に
対応する光像を形成する例えば液晶パネルなどの空間変
調素子と、この空間変調素子の画像形成領域よりも大き
な開口を有した例えば凸レンズなどの第1光学素子と、
この第1光学素子の所定の領域と前記空間変調素子の画
像形成領域とを結像関係とするように前記空間変調素子
から前記第1光学素子への光路中に配置された例えば凸
レンズなどの第2光学素子とを備えた。
According to the first aspect of the present invention, an image for the observer is formed by forming an image for the right eye and an image for the left eye, which are generated in consideration of the binocular parallax of a human, in the right and left eyes of the observer. In a display device for stereoscopic viewing, a position and size of a light emitting area can be arbitrarily changed, for example, a light source including a lamp and a black and white liquid crystal panel, and a predetermined image using the light emitted from the light source. A spatial modulation element, such as a liquid crystal panel, that forms an optical image corresponding to, and a first optical element, such as a convex lens, that has an opening larger than the image forming area of the spatial modulation element,
A first lens such as a convex lens arranged in the optical path from the spatial modulation element to the first optical element so that a predetermined area of the first optical element and an image forming area of the spatial modulation element have an image forming relationship. 2 optical elements.

【0121】また第2の発明は、前記第1の発明におけ
る第1光学素子を、その光軸が第2光学素子の光軸に対
してずれるように配置するとともに、空間変調素子より
出射された光を屈折させることで前記第2光学素子に入
射する光にバイアス角度を与える例えばプリズムなどの
第3光学素子を備えた。
According to a second aspect of the invention, the first optical element in the first aspect is arranged such that its optical axis is displaced from the optical axis of the second optical element, and the light is emitted from the spatial modulation element. A third optical element such as a prism is provided which gives a bias angle to the light incident on the second optical element by refracting the light.

【0122】また第3の発明は、前記第1の発明におけ
る第2光学素子として2つの凸レンズからなる合成レン
ズを用いた。また第4の発明は、前記第1の発明におけ
る空間変調素子を空気の屈折率よりも大きな屈折率を有
する所定の媒体で覆うようにした。
The third invention uses a synthetic lens composed of two convex lenses as the second optical element in the first invention. In a fourth aspect of the invention, the spatial modulation element according to the first aspect is covered with a predetermined medium having a refractive index higher than that of air.

【0123】これらにより、空間変調素子の画像形成領
域を通った光、すなわち光像を形成する光は、必ず第1
光学素子の所定領域を通ることになる。従って、光学系
の光軸からずれた位置にいる観察者に結像される光が傾
いた状態で空間変調素子を通ったとしても、その光は第
1光学素子においては所定領域を必ず透過することにな
り、第1光学素子での画像表示位置は観測者の位置に拘
らずに所定領域に固定されることになり、光学系の光軸
に垂直な方向に関する結像位置に拘らずに投射スクリー
ンとなる凸レンズでの光の透過位置を一定とすることが
でき、これにより投射画像位置を常に一定とすることが
できるディスプレイ装置となる。
As a result, the light which has passed through the image forming area of the spatial light modulator, that is, the light which forms an optical image is always the first light.
It will pass through a predetermined area of the optical element. Therefore, even if the light focused on the observer at a position deviated from the optical axis of the optical system passes through the spatial modulation element in a tilted state, the light always passes through the predetermined area in the first optical element. Therefore, the image display position on the first optical element is fixed to a predetermined area regardless of the position of the observer, and projection is performed regardless of the image forming position in the direction perpendicular to the optical axis of the optical system. The light transmitting position of the convex lens serving as the screen can be made constant, and thus the display device can always make the projection image position constant.

【0124】一方、第5の発明は、観測者の右目および
左目に、人間の両眼視差を考慮して生成された右目用画
像および左目用画像をそれぞれ結像することにより前記
観測者に映像を立体視させるディスプレイ装置におい
て、発光する領域の位置および大きさを任意に変化させ
ることができる、例えばランプと白黒液晶パネルとから
なる光源と、この光源から発せられた光を用いて所定の
画像に対応する光像を形成する例えば液晶パネルなどの
空間変調素子と、この空間変調素子の画像形成領域より
も大きな開口を有した例えば凸レンズなどの第1光学素
子と、前記空間変調素子により形成された光像を前記第
1光学素子に対して拡大投射する例えば凸レンズなどの
第5光学素子と、この第5光学素子により拡大投射され
た光像の前記第1光学素子による結像位置を変化させる
ための結像位置可変手段と、前記第1光学系に対して所
定の位置に配置され、それぞれ観察者を撮像する例えば
カメラなどの複数の撮像手段と、この複数の撮像手段の
それぞれでの撮像結果に基づいて前記第1光学系に対す
る観察者の目の位置を検出し、その位置に前記第1光学
素子による光像の結像位置を合わせるように前記結像位
置可変手段を制御する、例えば演算部および電圧印加部
からなる制御手段とを備えた。
On the other hand, a fifth aspect of the invention is to form an image for the observer by forming an image for the right eye and an image for the left eye, which are generated in consideration of the binocular parallax of a human, in the right and left eyes of the observer. In a display device for stereoscopic viewing, a position and size of a light emitting area can be arbitrarily changed, for example, a light source including a lamp and a black and white liquid crystal panel, and a predetermined image using the light emitted from the light source. A spatial modulation element such as a liquid crystal panel for forming an optical image corresponding to the first optical element, a first optical element such as a convex lens having an opening larger than the image forming area of the spatial modulation element, and the spatial modulation element. A fifth optical element such as, for example, a convex lens, which magnifies and projects the expanded optical image onto the first optical element, and the first light of the optical image magnified and projected by the fifth optical element. Image-forming position changing means for changing the image-forming position by the element, a plurality of image-pickup means such as a camera, which are arranged at predetermined positions with respect to the first optical system, and which respectively image the observer, The position of the eyes of the observer with respect to the first optical system is detected based on the image pickup result of each of the image pickup means, and the image formation is performed so that the image formation position of the optical image by the first optical element is aligned with the position. The control means for controlling the position varying means is provided with, for example, a computing section and a voltage applying section.

【0125】また第6の発明は、前記第1乃至第5のい
ずれかの発明における光源から発せられた光を散乱させ
る光散乱板を所定の観察位置に対して結像関係となる位
置に設け、空間変調素子は、前記光散乱板により散乱さ
れた光を用いて所定の画像に対応する光像を形成するよ
うにした。
The sixth invention is that a light scattering plate for scattering the light emitted from the light source according to any one of the first to fifth inventions is provided at a position which is in an image forming relationship with a predetermined observation position. The spatial modulator is configured to form a light image corresponding to a predetermined image by using the light scattered by the light scattering plate.

【0126】また第7の発明は、前記第1乃至第5のい
ずれかの発明における光源から発せられた光を散乱させ
る散乱レンズを所定の観察位置に対して結像関係となる
位置に焦点が位置するように設け、空間変調素子は、前
記散乱レンズにより散乱された光を用いて所定の画像に
対応する光像を形成するようにした。
In a seventh aspect of the invention, the scattering lens for scattering the light emitted from the light source according to any one of the first to fifth aspects of the invention is focused on a position having an image forming relationship with a predetermined observation position. The spatial modulation element is provided so as to be positioned so as to form an optical image corresponding to a predetermined image by using the light scattered by the scattering lens.

【0127】また第8の発明は、前記第5の発明に加え
て、所定の観察位置に対して結像関係となる位置に焦点
が位置するように設けられ、光源から発せられた光を散
乱させる散乱レンズを備えるとともに、屈折率を変化さ
せることで散乱レンズの焦点位置を変化させるように配
置した屈折率可変材料を結像位置可変手段として備え、
かつ制御手段は、前記散乱レンズの焦点位置と観察者の
目の位置とを結像関係とするように前記屈折率可変材料
の屈折率を制御するようにした。
The eighth invention is, in addition to the fifth invention, provided so that the focal point is located at a position having an image-forming relationship with respect to a predetermined observation position, and scatters the light emitted from the light source. And a variable refractive index material arranged so as to change the focal position of the scattering lens by changing the refractive index as image forming position changing means.
Moreover, the control means controls the refractive index of the refractive index variable material so that the focal position of the scattering lens and the position of the eyes of the observer have an image forming relationship.

【0128】また第9の発明は、前記第8の発明におけ
る屈折率可変材料を、マイクロレンズアレイに設けられ
た多数のマイクロレンズセルのそれぞれに対応して設
け、制御手段は、複数の観察者の目の位置に応じて各屈
折率可変材料の屈折率を個別に変化させ、前記多数のマ
イクロレンズセルのそれぞれの焦点位置を個別に制御す
るようにした。
A ninth aspect of the invention is to provide the variable refractive index material according to the eighth aspect of the invention so as to correspond to each of a large number of microlens cells provided in the microlens array, and the control means includes a plurality of observers. The refractive index of each variable refractive index material is individually changed according to the position of the eye, and the focal positions of each of the plurality of microlens cells are individually controlled.

【0129】これらにより、第1光学素子に対する観察
者の目の位置が検出され、第1光学素子による結像位置
が観察者の目の位置と一致するように自動的に制御され
ることになり、観察者が光学系の光軸方向に移動した場
合でも、これに追従して観察位置を適切に変化させるこ
とができ、任意の位置から表示画像の観察を良好に行う
ことができるディスプレイ装置となる。
As a result, the position of the observer's eyes with respect to the first optical element is detected, and the image formation position by the first optical element is automatically controlled so as to coincide with the position of the observer's eyes. A display device capable of appropriately changing the observation position by following the movement of the observer even when the observer moves in the optical axis direction of the optical system, and observing the displayed image from an arbitrary position. Become.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a main part configuration of a display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1中のマイクロレンズアレイ12の作用を説
明する図。
FIG. 2 is a view for explaining the operation of a microlens array 12 in FIG.

【図3】本発明の第1実施形態において生じ得る不具合
を説明する図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a defect that may occur in the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a main configuration of a display device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a main configuration of a display device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第5実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図。
FIG. 7 is a diagram schematically showing a main configuration of a display device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第6実施形態に係るディスプレイ装置
の要部構成を模式的に示す図。
FIG. 8 is a diagram schematically showing a configuration of a main part of a display device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】図8中の可変屈折率光学素子81の具体的な構
成例を示す図。
9 is a diagram showing a specific configuration example of a variable refractive index optical element 81 in FIG.

【図10】カメラ82の配置状態の一例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing an example of an arrangement state of cameras 82.

【図11】図9に示す可変屈折率光学素子81での焦点
の変化の様子を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing how the focal point of the variable refractive index optical element 81 shown in FIG. 9 changes.

【図12】図9に示すマイクロレンズセル811aから
出射した光の焦点の変化に対する観察位置の変化の様子
を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing how the observation position changes with respect to the focus of light emitted from the microlens cell 811a shown in FIG. 9;

【図13】図8中の演算部の処理のアルゴリズムを示す
フローチャート。
FIG. 13 is a flowchart showing an algorithm of processing of an arithmetic unit in FIG.

【図14】従来のディスプレイ装置の構成を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a conventional display device.

【図15】従来のディスプレイ装置の構成を示す図。FIG. 15 is a diagram showing a configuration of a conventional display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

6,6-R ,6-L …凸レンズ 7…凸レンズ 8,8-R ,8-L …液晶パネル 9…凸レンズ 10,10-R,10-L…ランプ 11,11-R,11-L…白黒液晶パネル 12,12-R,12-L…マイクロレンズアレイ 13,13-R,13-L…凸レンズ 14…凸レンズ 41…プリズム 51,51-R,51-L…凹レンズ 52…凸レンズ群 61…ケース 62…封入媒体 71…ハーフミラー 81…可変屈折率光学素子 811…マイクロレンズアレイ 812…ガラス板 813…屈折率可変材料 814…透明電極 815…透明電極 82(82-1〜82-4)…カメラ 83…演算部 84…電圧印加部 6,6-R, 6-L… Convex lens 7 ... Convex lens 8, 8-R, 8-L ... Liquid crystal panel 9 ... Convex lens 10, 10-R, 10-L ... Lamp 11, 11-R, 11-L ... Monochrome LCD panel 12, 12-R, 12-L ... Micro lens array 13, 13-R, 13-L ... Convex lens 14 ... Convex lens 41 ... Prism 51, 51-R, 51-L ... concave lens 52 ... Convex lens group 61 ... Case 62 ... Encapsulating medium 71 ... Half mirror 81 ... Variable refractive index optical element 811 ... Micro lens array 812 ... Glass plate 813 ... Refractive index variable material 814 ... Transparent electrode 815 ... Transparent electrode 82 (82-1 to 82-4) ... Camera 83 ... Operation unit 84 ... Voltage application unit

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 観測者の右目および左目に、人間の両眼
視差を考慮して生成された右目用画像および左目用画像
をそれぞれ結像することにより前記観測者に画像を立体
視させるディスプレイ装置において、 発光する領域の位置および大きさを任意に変化させるこ
とができる光源と、 この光源から発せられた光を用いて所定の画像に対応す
る光像を形成する空間変調素子と、 この空間変調素子の画像形成領域よりも大きな開口を有
した第1光学素子と、 この第1光学素子の所定の領域と前記空間変調素子の画
像形成領域とを結像関係とするように前記空間変調素子
から前記第1光学素子への光路中に配置された第2光学
素子とを具備し、 第1光学素子を、その光軸が第2光学
素子の光軸に対してずれるように配置するとともに、空
間変調素子より出射された光を屈折させることで前記第
2光学素子に入射する光にバイアス角度を与える第3光
学素子を備えたことを特徴とするディスプレイ装置。
1. The human eyes of the observer's right and left eyes.
Right-eye image and left-eye image generated in consideration of parallax
The three-dimensional image is formed on the observer by imaging
In the display device to be viewed, the position and size of the light emitting area can be changed arbitrarily.
And a light source that can generate a
With a spatial modulation element that forms an optical image of light and an aperture that is larger than the image formation area of this spatial modulation element.
And a predetermined area of the first optical element and an image of the spatial modulation element.
The spatial modulation element such that the image forming region and the image forming region are in an image forming relationship.
Second optical element disposed in the optical path from the optical path to the first optical element
An optical element , the first optical element is arranged such that its optical axis is displaced with respect to the optical axis of the second optical element, and the light emitted from the spatial modulation element is refracted to cause the second optical element. A display device comprising a third optical element for imparting a bias angle to light incident on the element.
【請求項2】 観測者の右目および左目に、人間の両眼
視差を考慮して生成された右目用画像および左目用画像
をそれぞれ結像することにより前記観測者に画像を立体
視させるディスプレイ装置において、 発光する領域の位置および大きさを任意に変化させるこ
とができる光源と、 この光源から発せられた光を用いて所定の画像に対応す
る光像を形成する空間変調素子と、 この空間変調素子の画像形成領域よりも大きな開口を有
した第1光学素子と、 この第1光学素子の所定の領域と前記空間変調素子の画
像形成領域とを結像関係とするように前記空間変調素子
から前記第1光学素子への光路中に配置された第2光学
素子とを具備し、 第2光学素子として2つの凸レンズか
らなる合成レンズを用いることを特徴とするディスプレ
イ装置。
2. The human right and left eyes of the observer
Right-eye image and left-eye image generated in consideration of parallax
The three-dimensional image is formed on the observer by imaging
In the display device to be viewed, the position and size of the light emitting area can be changed arbitrarily.
And a light source that can generate a
With a spatial modulation element that forms an optical image of light and an aperture that is larger than the image formation area of this spatial modulation element.
And a predetermined area of the first optical element and an image of the spatial modulation element.
The spatial modulation element such that the image forming region and the image forming region are in an image forming relationship.
Second optical element disposed in the optical path from the optical path to the first optical element
Comprising a device, a display device which comprises using a composite lens consisting of two convex lenses as the second optical element.
【請求項3】 観測者の右目および左目に、人間の両眼
視差を考慮して生成された右目用画像および左目用画像
をそれぞれ結像することにより前記観測者に画像を立体
視させるディスプレイ装置において、 発光する領域の位置および大きさを任意に変化させるこ
とができる光源と、 この光源から発せられた光を用いて所定の画像に対応す
る光像を形成する空間変調素子と、 この空間変調素子の画像形成領域よりも大きな開口を有
した第1光学素子と、 この第1光学素子の所定の領域と前記空間変調素子の画
像形成領域とを結像関係とするように前記空間変調素子
から前記第1光学素子への光路中に配置された第2光学
素子とを具備し、 空間変調素子を空気の屈折率よりも大
きな屈折率を有する所定の媒体で覆ったことを特徴とす
るディスプレイ装置。
3. The human right and left eyes of the observer
Right-eye image and left-eye image generated in consideration of parallax
The three-dimensional image is formed on the observer by imaging
In the display device to be viewed, the position and size of the light emitting area can be changed arbitrarily.
And a light source that can generate a
With a spatial modulation element that forms an optical image of light and an aperture that is larger than the image formation area of this spatial modulation element.
And a predetermined area of the first optical element and an image of the spatial modulation element.
The spatial modulation element such that the image forming region and the image forming region are in an image forming relationship.
Second optical element disposed in the optical path from the optical path to the first optical element
And a spatial modulation element covered with a predetermined medium having a refractive index higher than that of air.
【請求項4】 観測者の右目および左目に、人間の両眼
視差を考慮して生成された右目用画像および左目用画像
をそれぞれ結像することにより前記観測者に映像を立体
視させるディスプレイ装置において、 発光する領域の位置および大きさを任意に変化させるこ
とができる光源と、 この光源から発せられた光を用いて所定の画像に対応す
る光像を形成する空間変調素子と、 この空間変調素子の画像形成領域よりも大きな開口を有
した第1光学素子と、 前記空間変調素子により形成された光像を前記第1光学
素子に対して拡大投射する第5光学素子と、 この第5光学素子により拡大投射された光像の前記第1
光学素子による結像位置を変化させるための結像位置可
変手段と、 前記第1光学系に対して所定の位置に配置され、それぞ
れ観察者を撮像する複数の撮像手段と、 この複数の撮像手段のそれぞれでの撮像結果に基づいて
前記第1光学系に対する観察者の目の位置を検出し、そ
の位置に前記第1光学素子による光像の結像位置を合わ
せるように前記結像位置可変手段を制御する制御手段と
を具備し、 所定の観察位置に対して結像関係となる位置
に焦点が位置するように設けられ、光源から発せられた
光を散乱させる散乱レンズを備えるとともに、 屈折率を変化させることで前記散乱レンズの焦点位置を
変化させるように配置した屈折率可変材料を結像位置可
変手段として備え、 かつ制御手段は、前記散乱レンズの焦点位置と観察者の
目の位置とを結像関係とするように前記屈折率可変材料
の屈折率を制御することを特徴とするディスプレイ装
置。
4. The human right and left eyes of the observer
Right-eye image and left-eye image generated in consideration of parallax
Stereoscopic image by the observer
In the display device to be viewed, the position and size of the light emitting area can be changed arbitrarily.
And a light source that can generate a
With a spatial modulation element that forms an optical image of light and an aperture that is larger than the image formation area of this spatial modulation element.
The optical image formed by the first optical element and the spatial modulation element
A fifth optical element that magnifies and projects the element, and the first optical image magnified and projected by the fifth optical element.
Image forming position for changing image forming position by optical element
The changing means and the first optical system, which are arranged at predetermined positions with respect to each other.
A plurality of imaging means for imaging the observer is, based on the imaging result in each of the plurality of image pickup means
The position of the observer's eyes with respect to the first optical system is detected,
The position of the optical image formed by the first optical element at the position
Control means for controlling the imaging position varying means so that
Is provided so that the focal point is located at a position having an image-forming relationship with respect to a predetermined observation position, and a scattering lens for scattering light emitted from the light source is provided, and by changing the refractive index, The refractive index variable material arranged so as to change the focal position of the scattering lens is provided as the imaging position variable means, and the control means makes the focal position of the scattering lens and the position of the observer's eye an imaging relationship. The display device is characterized in that the refractive index of the variable refractive index material is controlled as described above.
【請求項5】 観測者の右目および左目に、人間の両眼
視差を考慮して生成された右目用画像および左目用画像
をそれぞれ結像することにより前記観測者に映像を立体
視させるディスプレイ装置において、 発光する領域の位置および大きさを任意に変化させるこ
とができる光源と、 この光源から発せられた光を用いて所定の画像に対応す
る光像を形成する空間変調素子と、 この空間変調素子の画像形成領域よりも大きな開口を有
した第1光学素子と、 前記空間変調素子により形成された光像を前記第1光学
素子に対して拡大投射する第5光学素子と、 この第5光学素子により拡大投射された光像の前記第1
光学素子による結像位置を変化させるための結像位置可
変手段と、 前記第1光学系に対して所定の位置に配置され、それぞ
れ観察者を撮像する複数の撮像手段と、 この複数の撮像手段のそれぞれでの撮像結果に基づいて
前記第1光学系に対する観察者の目の位置を検出し、そ
の位置に前記第1光学素子による光像の結像位置を合わ
せるように前記結像位置可変手段を制御する制御手段と
を具備し、所定の観察位置に対して結像関係となる位置
に焦点が位置するように設けられ、光源から発せられた
光を散乱させる散乱レンズを備えるとともに、 屈折率を変化させることで前記散乱レンズの焦点位置を
変化させるように配置した屈折率可変材料を結像位置可
変手段として備え、 かつ制御手段は、前記散乱レンズの焦点位置と観察者の
目の位置とを結像関係とするように前記屈折率可変材料
の屈折率を制御するようにし、 屈折率可変材料は、散乱
レンズに設けられた多数の散乱レンズセルのそれぞれに
対応して設けられ、 制御手段は、複数の観察者の目の位置に応じて各屈折率
可変材料の屈折率を個別に変化させ、前記多数の散乱レ
ンズセルのそれぞれの焦点位置を個別に制御することを
特徴とするディスプレイ装置。
5. An observer's right and left eyes, both human eyes
Right-eye image and left-eye image generated in consideration of parallax
Stereoscopic image by the observer
In the display device to be viewed, the position and size of the light emitting area can be changed arbitrarily.
And a light source that can generate a
With a spatial modulation element that forms an optical image of light and an aperture that is larger than the image formation area of this spatial modulation element.
The optical image formed by the first optical element and the spatial modulation element
A fifth optical element that magnifies and projects the element, and the first optical image magnified and projected by the fifth optical element.
Image forming position for changing image forming position by optical element
The changing means and the first optical system, which are arranged at predetermined positions with respect to each other.
A plurality of imaging means for imaging the observer is, based on the imaging result in each of the plurality of image pickup means
The position of the observer's eyes with respect to the first optical system is detected,
The position of the optical image formed by the first optical element at the position
Control means for controlling the imaging position varying means so that
A position that has an image forming relationship with a predetermined observation position.
The light is emitted from the light source provided so that the focal point is located at
With a scattering lens that scatters light, the focal position of the scattering lens can be changed by changing the refractive index.
A variable refractive index material that is arranged to change can be imaged
The control means is provided as a change means, and the focus position of the scattering lens and the observer's
The refractive index variable material so that the eye position has an image forming relationship.
The refractive index variable material is provided in correspondence with each of the large number of scattering lens cells provided in the scattering lens, and the control means is provided according to the positions of the eyes of a plurality of observers. A display device, wherein the refractive index of each refractive index variable material is individually changed to individually control the focal positions of the plurality of scattering lens cells.
JP08683696A 1996-04-09 1996-04-09 Display device Expired - Fee Related JP3444577B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08683696A JP3444577B2 (en) 1996-04-09 1996-04-09 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP08683696A JP3444577B2 (en) 1996-04-09 1996-04-09 Display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09281438A JPH09281438A (en) 1997-10-31
JP3444577B2 true JP3444577B2 (en) 2003-09-08

Family

ID=13897905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08683696A Expired - Fee Related JP3444577B2 (en) 1996-04-09 1996-04-09 Display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3444577B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015023455A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 Nvidia Corporation Hybrid optics for near-eye displays
US9582075B2 (en) 2013-07-19 2017-02-28 Nvidia Corporation Gaze-tracking eye illumination from display

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7001019B2 (en) 2000-10-26 2006-02-21 Canon Kabushiki Kaisha Image observation apparatus and system
JP2012014177A (en) * 2011-08-05 2012-01-19 Tohoku Univ Projection three-dimensional display
JP2013101308A (en) * 2011-10-17 2013-05-23 Panasonic Corp Display device and method for manufacturing the same
WO2022019215A1 (en) * 2020-07-22 2022-01-27 京セラ株式会社 Three-dimensional display device, head-up display, and mobile object

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9582075B2 (en) 2013-07-19 2017-02-28 Nvidia Corporation Gaze-tracking eye illumination from display
WO2015023455A1 (en) * 2013-08-14 2015-02-19 Nvidia Corporation Hybrid optics for near-eye displays
US9880325B2 (en) 2013-08-14 2018-01-30 Nvidia Corporation Hybrid optics for near-eye displays
US10642311B2 (en) 2013-08-14 2020-05-05 Nvidia Corporation Hybrid optics for near-eye displays
US10838459B2 (en) 2013-08-14 2020-11-17 Nvidia Corporation Hybrid optics for near-eye displays

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09281438A (en) 1997-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pastoor et al. 3-D displays: A review of current technologies
EP0601308B1 (en) Stereoscopic television display
JP3570104B2 (en) Liquid crystal display
EP0744036B1 (en) Image display apparatus
EP0667721B1 (en) Image communication apparatus
JP3744559B2 (en) Stereo camera, stereo display, and stereo video system
JPH0954376A (en) Stereoscopic display device
US20080304013A1 (en) Projection Type Stereoscopic Display Apparatus
EP0744037B1 (en) Image display apparatus
JP3444577B2 (en) Display device
JPH09138371A (en) Polarizing spectacle type stereoscopic video display device
JP2953433B2 (en) 3D display device
JPH06311537A (en) Projection type video image display device
CN1567026A (en) Single unit stereoscopic image projection arrangement
JP3576630B2 (en) Projection type stereoscopic image display device
JP2513403B2 (en) Projection type stereoscopic display device
JP3520197B2 (en) 3D camera device
JP3463960B2 (en) 3D image display device
CN110703560A (en) Direct projection type one-screen multi-eye independent display technology
JP3764944B2 (en) Stereoscopic image display device
JP2999953B2 (en) Stereoscopic image display using polarized glasses
JP2966777B2 (en) 3D image display device
JP4021267B2 (en) Stereoscopic image projecting optical element and projector incorporating the same
KR0153171B1 (en) 3-d projector
JP2865616B2 (en) 3D image display device

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090627

Year of fee payment: 6

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees