JP3454797B2 - 三次元映像表示装置 - Google Patents

三次元映像表示装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、いわゆる光線再生方
式を用いた三次元映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、特殊な眼鏡を必要とせずに立
体映像表示を実現する方法として、パララックスバリア
方式やレンチキュラーレンズ方式等が知られているが、
これらの方式は両眼視差を有する右眼用映像と左眼用映
像とを短冊状に表示画面に交互に表示することとしてお
り、左右方向の立体感は得られるものの、上下方向の立
体感は得ることができない不満がある。また、適視位置
から外れると、右眼に左眼映像が入射し、左眼に右眼映
像が入射する逆視といった現象などが生じ、見る位置を
自由に選ぶことができないという不便もある。
【0003】一方、近年においては、見る位置を自由に
選ぶことが可能な光線再生方式と呼ばれる三次元映像表
示方法が提案されるようになってきている。この光線再
生方式は、平面を通過する光線の情報(すなわち、物体
からの散乱光に相当する光線の方向や光線の広がり)を
平面に記録・再生する方式といえるものであり、その再
生装置は、例えば、図4(a)に示すように、バックラ
イト51と、ピンホールアレイ板52と、液晶表示パネ
ル53とによって構成することができる。ここで、ピン
ホールアレイ板52の各ピンホール52aからは光線が
所定の範囲で幾つかの方向に出射されているとみること
ができる。液晶表示パネル53には各ピンホール52a
に対応して画素領域(例えば、横9〜20、縦3〜20
個の画素により構成される)53aが形成されることに
なる。画素領域53aの各画素は、対応するピンホール
52aからの各方向の光線に対して光透過量を制御し、
これによって各方向の光線について強度が再現される。
より具体には、図4(b)に示すように、例えば、ピン
ホール52a1 からの光線を受けることになる画素領域
53a1 の画素a1 に、対象物Aの箇所A1 を表現した
光透過量が設定され、ピンホール52a2 からの光線を
受けることになる画素領域53a2 の画素a 2 に、対象
物Aの箇所A2 を表現した光透過量が設定され、ピンホ
ール52a3からの光線を受けることになる画素領域5
3a3 の画素a3 に、対象物Aの箇所A3 を表現した光
透過量が設定されるというように、対象物Aの所定の点
に対応して各画素において光透過量が再現されることに
より、観察者Zは対象物Aを三次元的に認識することに
なる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
光線再生方式の三次元映像表示装置では、光線は線の状
態を保つのが理想的であるが、従来の三次元映像表示装
置では各画素を通る光線は光源から遠ざかるほど広がっ
てしまう。
【0005】この発明は、上記の事情に鑑み、各画素を
通る光線の広がりを抑制して理想的な三次元視に近づけ
ることができる三次元映像表示装置を提供することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明の三次元映像表
示装置は、上記の課題を解決するために、物体からの散
乱光に相当する光線群を与える点状の光出射部を所定間
隔で平面状に配置して成る光源装置と、この光源装置の
光出射側に配置された映像表示手段と、各光出射部に対
応する前記映像表示手段の各画素領域に表示する表示映
像を設定する表示制御手段と、を備えて成る三次元映像
表示装置において、前記映像表示手段の光出射側であっ
て各画素の光線が通過する位置に、焦点位置が点状の光
出射部の箇所に設定されたマイクロレンズを、各画素に
対応して配置したことを特徴とする。
【0007】上記の構成であれば、各画素領域について
は光線相互の広がりを持ちつつ、各画素を通る光線自体
の広がりを抑えて、より理想的な光線再生を実現するこ
とができる。
【0008】また、この発明の三次元映像表示装置は、
映像を表示する映像表示手段と、この映像表示手段から
の映像光が入射される点状の光透過部が所定間隔で平面
状に配置され、物体からの散乱光に相当する光線群を与
える点状光透過部形成手段と、各点状光透過部に対応す
る前記映像表示手段の各画素領域に表示する表示映像を
設定する表示制御手段と、を備えて成る三次元映像表示
装置において、各点状光透過部を経た各画素の光線が通
過する位置に、焦点位置が点状の光透過部の箇所に設定
されたマイクロレンズを、各画素に対応して配置したこ
とを特徴とする。
【0009】上記の構成においても、各画素領域につい
ては光線相互の広がりを持ちつつ、各画素を通る光線自
体の広がりを抑えて、より理想的な光線再生を実現する
ことができる。
【0010】マイクロレンズの光軸を各画素を通過する
光線の方向に一致させるのが望ましい。各画素領域につ
いては光線は相互の広がりを持ち、各光線の方向が異な
るため、この方向を維持しつつ光線毎の広がりを抑制す
るには、マイクロレンズの光軸を光線の方向に一致させ
るのがよい。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態の三次
元映像表示装置を図1乃至図3に基づいて説明する。
【0012】図1(a)は三次元映像表示装置1を示し
た断面図である。この三次元映像表示装置1は、光源装
置2と、この光源装置2の光出射側に設けられた透過型
の液晶表示パネル3と、この液晶表示パネル3を駆動す
る液晶パネル駆動部4と、マイクロレンズ(アレイ)5
と、を備えて成る。
【0013】光源装置2は、バックライト21と、複数
のピンホール(光透過領域)22aが所定の箇所に形成
されたピンホールアレイ板22とから成る。液晶パネル
駆動部4は、液晶表示パネル3に画素駆動信号を与え、
各ピンホール22aに対応した複数の画素から成る画素
領域(例えば、横9〜20、縦3〜20個の画素により
構成される)3aを形成させる。すなわち、液晶パネル
駆動部4は各ピンホール22aに対応した画素領域3a
の各画素の光透過量(カラー映像であればR,G,B各
画素の光透過量)を設定する。
【0014】液晶表示パネル3の光出射側の面には、図
2にも示すように、各画素に対応してマイクロレンズ5
が設けられている。すなわち、一つの画素領域3aにつ
き、例えば、横9〜20、縦3〜20個のマイクロレン
ズ5が設けられる。マイクロレンズ5は、液晶表示パネ
ル3の出射側ガラス面に直に形成してもよいし、或い
は、マイクロレンズ5を形成した透明シート体を出射側
ガラスに貼り付けることとしてもよい。各マイクロレン
ズ5は、図1(b)に示すように、ピンホール22aを
透過することによって得られる光線の広がりを抑えるべ
く作用するものであり、その焦点位置はピンホール22
aの箇所に設定され、ピンホール22aを経て広がろう
とする光線を平行光化して出射するようになっている。
なお、参考的にマイクロレンズ5を備えない従来構成を
図1(c)に示している。光線再生方式の三次元映像表
示装置において上記のごとく各画素の光出射側にマイク
ロレンズ5を設けることにより、各画素領域3aについ
ては互いの光線広がりを持ちつつ各画素を通る光線自体
の広がりを抑えて、より理想的な光線再生を実現するこ
とができる。
【0015】ところで、各マイクロレンズ5は、その光
軸を液晶表示パネル5の出射側ガラスの面に垂直にして
設けるのが容易であるが、各画素領域3aでの各画素を
通る光線の方向は同じではなく、マイクロレンズ5の光
軸を液晶表示パネル5の出射側ガラスの面に垂直とする
と、各光線の方向と各マイクロレンズ5の光軸の方向と
が一致しないことになる。望ましくは、各画素領域3a
のマイクロレンズ5において、それぞれが光線の方向に
光軸を一致させるように設計するのがよい。
【0016】なお、上記の実施形態では、光源装置をバ
ックライト21とピンホールアレイ板22とによって構
成したが、このような構成に限るものではなく、発散光
線を与える点状の光出射部として、複数の点状の発光手
段(例えば、発光ダイオードなど)をマトリクス状に配
置したり、CRTを用いその電子銃(発光すべき箇所で
の電子出射)を制御することで発光点を形成するように
してもよい。
【0017】図3は三次元映像表示装置11を示した断
面図である。この三次元映像表示装置11は、バックラ
イト12と、その光出射側に設けられた液晶表示パネル
13と、その光出射側に設けられたピンホールアレイ板
14と、液晶表示パネル13を駆動する液晶パネル駆動
部15と、前記ピンホールアレイ板14の各ピンホール
14aを経た光線が通過する位置に設けられたマイクロ
レンズ(アレイ)16と、を備えて成る。マイクロレン
ズ16は、ピンホール14aを透過することによって得
られる光線の広がりを抑えるべく作用するものであり、
その焦点位置はピンホール14aの箇所に設定され、ピ
ンホール14aを経て広がろうとする光線を平行光化し
て出射する。
【0018】かかる構成においても、各画素領域につい
ては互いの光線広がりを持ちつつ各画素を通る光線自体
の広がりを抑えて、より理想的な光線再生を実現するこ
とができる。なお、この構成においては、映像表示手段
として自発光型のCRTやEL表示パネルなどを用いる
ことができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、各画素領域については光線広がりを持ちつつ各画素
を通る光線の広がりを抑えて、より理想的な光線再生を
実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】同図(a)はこの発明の実施形態の三次元映像
表示装置を示した断面図であり、同図(b)は一画素部
分の拡大図であり、同図(c)は参考的に示した従来構
造の一画素部分の拡大図である。
【図2】ピンホールアレイ板と画素領域との関係を示し
た斜視図である。
【図3】この発明の実施形態における他の構成を有した
三次元映像表示装置を示した断面図である。
【図4】同図(a)は従来の三次元映像表示装置を示し
た断面図であって、同図(b)は作用説明図である。
【符号の説明】
1 三次元映像表示装置 2 光源装置 21 バックライト 22 ピンホールアレイ板 3 液晶表示パネル 4 液晶パネル駆動部 5 マイクロレンズ 11 三次元映像表示装置 12 バックライト 13 液晶表示パネル 14 ピンホールアレイ板 15 液晶パネル駆動部 16 マイクロレンズ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物体からの散乱光に相当する光線群を与
    える点状の光出射部を所定間隔で平面状に配置して成る
    光源装置と、この光源装置の光出射側に配置された映像
    表示手段と、各光出射部に対応する前記映像表示手段の
    各画素領域に表示する表示映像を設定する表示制御手段
    と、を備えて成る三次元映像表示装置において、前記映
    像表示手段の光出射側であって各画素の光線が通過する
    位置に、焦点位置が点状の光出射部の箇所に設定された
    マイクロレンズを、各画素に対応して配置したことを特
    徴とする三次元映像表示装置。
  2. 【請求項2】 映像を表示する映像表示手段と、この映
    像表示手段からの映像光が入射される点状の光透過部が
    所定間隔で平面状に配置され、物体からの散乱光に相当
    する光線群を与える点状光透過部形成手段と、各点状光
    透過部に対応する前記映像表示手段の各画素領域に表示
    する表示映像を設定する表示制御手段と、を備えて成る
    三次元映像表示装置において、各点状光透過部を経た各
    画素の光線が通過する位置に、焦点位置が点状の光透過
    部の箇所に設定されたマイクロレンズを、各画素に対応
    して配置したことを特徴とする三次元映像表示装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載の三次元映
    像表示装置において、マイクロレンズの光軸を各画素を
    通過する光線の方向に一致させたことを特徴とする三次
    元映像表示装置。
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