JP4068188B2

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Publication number: JP4068188B2
Application number: JP23661697A
Authority: JP
Inventors: 高弘松田; 敏岩田; 雅人中島
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2017-09-02
Also published as: JPH1185085A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数画像を水平方向の画素毎に順次表示する表示器と、各画素からの光を任意の方向に分離できる遮光手段を有し、透過状態と遮光状態を制御可能な画像表示装置に関する。
一般に知られている画像表示装置の多くは、１つの表示器で１チャンネルの画像を表示する。
【０００２】
このような画像表示装置では、使用者のみが特定のウィンドーを認識できなかった。そのため、他人に見られては困る情報を扱う場合は、個室を利用するか時間的に他人が居ないときに作業を行う必要があった。
このため、特定の者以外に知られては困る情報をマルチウィンドー表示している画像表示装置のウィンドーを、使用者のみ、当該情報が見えるようにした画像表示装置が開発されている。
【０００３】
しかしながら、この画像表示装置では観察位置に応じて画面を変えることができなかった。このため、観察位置に応じて画面を変えることができ、さらに、立体画像の観察が可能な画像表示装置の開発が要望されている。
【０００４】
【従来の技術】
従来の画像表示装置としては、例えば図２７に示すようなものがある（特開平６−２５９０４５号公報、参照）。
図２７において、マルチウィンドーを表示している画像表示装置１０１は、一般のテレビ受像機などに利用されているＣＲＴ表示装置であり、画像発生器１０２からの水平垂直走査信号と輝度色信号に基づき画像表示する。このマルチウィンドーを用いた画像表示装置１０１では、この画像表示装置１０１上を複数画面に分割し、その各々に固有の画像情報を表示している。
【０００５】
これらウィンドーの内の１つの画面の変調された輝度信号を除去し、その代わりに白色となるような信号を挿入する。画像表示装置１０１の当該ウィンドーは白色で何も表示されていない状態になる。ここで、先に除去した変調された輝度信号を、視点１０３と画像表示装置１０１の間に入れた、透過度変調が可能な透過形液晶板１０４を用いた透過度制御装置１０５の駆動回路１０６に送る。すると、視点１０３で見た画像表示装置１０１上の当該ウィンドーには、現実のウィンドーには原画の情報がないにも関わらず、原画の情報が現れる。ウィンドーの数が複数個でも同様なことは明白である。同様の手段で、ウィンドー中の一部分だけを行うことも可能なことは明白である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の画像表示装置にあっては、特定の者以外に知られては困る情報をマルチウィンドー表示している画像表示装置のウィンドーを、使用者のみ、当該情報が見えるものの、観察位置に応じて観察画像を切り替えることができなかった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、観察位置に応じて観察画像を切り替えることができる画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、図１に示すように構成する。
請求項１の発明は、複数画像１，２，３を水平方向の画素４毎に順次表示する表示器５と、
各画素４からの光を任意の方向に分離できる遮光手段とを有する画像表示装置であって、
前記遮光手段を、透過状態、遮光状態に制御可能なラインシャッターアレイ６で構成し、観察者の観察位置を示す観察位置信号より算出した制御信号に基づいて前記ラインシャッターアレイ６を制御する制御手段９を備える。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記観察位置を計測して前記観察位置信号を出力する観察位置計測手段と、
前記観察位置信号に基づいて前記ラインシャッターアレイ６を制御する制御信号を算出する制御信号算出手段と、を備える。
請求項３の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記観察位置信号に対応した制御信号が予め格納されるルックアップテーブルと、
該ルックアップテーブルより観察位置信号に対応した制御信号を読み出して前記制御手段に出力する読出手段と、
を設けた。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記制御信号算出手段により、前記観察位置信号、前記表示器の画素幅、前記表示器と前記ラインシャッターアレイ６の間隔、前記観察位置の視点間距離により前記ラインシャッターアレイ６の遮光幅および透過幅を幾何学的に算出し、算出した遮光幅および透過幅をラインシャッターアレイ６の最小単位幅で除した余が最小単位幅の１／２以下となるように制御する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記表示器５の画素幅をＣｗ、前記観察位置の視点間距離を２ａ、前記表示器５から前記観察者までの観察距離をＬとするとき、前記表示器と前記ラインシャッターアレイの間隔ｌを、
【００１２】
【数３】

【００１３】
で算出される値とする。
請求項６の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記表示器５と前記ラインシャッターアレイ６の間隔をｌ、前記表示器５の画素幅をＣｗ、前記表示器５から前記観察者までの観察距離をＬとするとき、前記ラインシャッターアレイ６の最小単位幅Ｂｔを、
【００１４】
【数４】

【００１５】
で算出される値とする。
請求項７の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記ラインシャッターアレイ６として、複数の透明電極を有する同形状の液晶パネルを用いる。
請求項８の発明は、請求項７記載の画像表示装置において、
前記液晶パネルは前記透明電極に電圧を印加したとき光を透過し、電圧を印加しないとき光を遮光するノーマリーブラックの液晶パネルとした。
【００１６】
請求項９の発明は、請求項７記載の画像表示装置において、
前記透明電極間に光を遮光する遮光部を設けた。
請求項１０の発明は、請求項２記載の画像表示装置において、
前記表示器５と前記ラインシャッターアレイ６の液晶層と液晶層の距離を一定値ｌ、前記表示器５の基板厚さを一定値ｔ１、前記表示器５と前記ラインシャッターアレイ６との間の偏光子の厚さを一定値ｔ２としたとき、前記ラインシャッターアレイ６の基板厚さを一定値ｔを、ｔ＝ｌ−ｔ１−ｔ２で算出される値として、前記表示器５と前記ラインシャッターアレイ６を密着させた。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記表示器５として、前記画素ごとに赤、緑、青が混色されてカラー表示可能な表示器を用いる。
請求項１２の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記表示器５として、同一色の画素が横直線状に並ぶカラー表示器を用いる。
【００１８】
請求項１３の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記表示器５を縦方向に同一色が並ぶカラー表示器とし、平行白色光を該カラー表示器に入射し、赤緑青の各画素からの出射光をカラー表示器前面に取り付けたレンチキュラレンズを用いて拡散板上で重ね合わせるようにした。
請求項１４の発明は、請求項１記載の画像表示装置において、
前記観察者の前記観察位置の視点ａ，ｂ，ｃ間距離を人間の眼の両眼間隔とし、観察画像１，２，３を各視点ａ，ｂ，ｃに対応する視差画像とする。
【００１９】
このような構成を備えた本発明によれば、遮光手段を、透過状態、遮光状態に制御可能なラインシャッターアレイ６で構成し、観察者の観察位置を示す観察位置信号より算出した制御信号に基づいてラインシャッターアレイ６を制御するので、観察位置に応じて画像を切り替えることができる。
また、観察位置信号に対応した制御信号が予め格納されるルックアップテーブルより観察位置信号に対応した制御信号を読み出して、ラインシャッターアレイ６を制御するので、制御信号の算出に手間がかからず、制御が容易になる。
【００２０】
また、算出した遮光幅および透過幅をラインシャッターアレイ６の最小単位幅で除した余が最小単位幅の１／２以下となるように制御するので、誤差のリセットを行うことができる。
また、ラインシャッターアレイ６の最小単位幅Ｂｔを、所定の式で算出される値として小開口化するので、画像の混合を防止することができる。また、ラインシャッターアレイ６としてノーマリーブラックの液晶パネルを用いるときは、または、透明電極間に遮光部を形成した液晶パネルを用いるときは、画像の混合を防止することができる。
【００２１】
また、ラインシャッターアレイ６の基板厚さを一定値として、表示器５とラインシャッターアレイ６を密着させるときも、画像の混合を防止することができる。
また、画素ごとに赤、緑、青が混色されてカラー表示可能な表示器を用いる場合、同一色の画素が横直線状に並ぶカラー表示色を用いる場合、表示器５を縦方向に同一色が並ぶカラー表示器とし、平行白色光をカラー表示器に入射し、赤緑青の各画素からの出射光をカラー表示器前面に取り付けたレンチキュラレンズを用いて拡散板上で重ね合わせる場合も画像の混合を防止することができる。
【００２２】
さらに、観察者の観察位置の視点ａ，ｂ，ｃ間距離を人間の眼の両眼間隔とし、観察画像１，２，３を各視点ａ，ｂ，ｃに対応する視差画像とするときは、立体画像を観察することが可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態を示す要部説明図である。
図１において、５は表示器であり、表示器５には各画素４が交互に横直線状に並べて設けられている。したがって、表示器５は、複数の画像１，２，３を水平方向の画素４毎に順次表示する。６は各画素４からの光を任意の方向に分離することができる遮光手段としてのラインシャッターアレイであり、ラインシャッターアレイ６は光の透過状態および遮光状態を制御することができる。ラインシャッターアレイ６は表示器５に対して一定の間隔離れて配置されている。ラインシャッターアレイ６には透過部７と遮光部８がそれぞれ形成される。９は制御手段としての制御回路であり、制御回路９は観察者の観察位置ａ，ｂ，ｃを示す観察位置信号から算出された制御信号に基づいてラインシャッターアレイ６を制御する。すなわち、制御回路９は制御信号に基づいて透過部７の開口幅および遮光部８の閉口幅をそれぞれ制御する。
【００２４】
視点ａでは３つの透過部７を介して画像１が観察され、視点ｂでは３つの透過部７を介して画像２が観察され、視点ｃでは３つの透過部７を介して画像３が観察される。透過部７の数は、表示器５の画素４の数÷視点ａ，ｂ，ｃの数によって求められる。図１においては、画素４の数は「９」、視点ａ，ｂ，ｃの数は「３」であるから、９÷３＝３により透過部７の数は「３」となる。また、視点ａ，ｂ，ｃの視点間隔を人間の眼の両眼間隔とし、各画像１，２，３を各々の視点ａ，ｂ，ｃに対応する視差画像とすることで立体画像の観察が可能である。
【００２５】
図２は本発明の一実施形態の全体構成図である。
図２において、１０は観察者を示し、観察者１０の観察位置は表示器５の周辺に取り付けられたトラッキングセンサ１１により検出される。トラッキングセンサ１１による検出方式としては観察者１０の観察位置をビデオカメラなどを用いて検出する光学的方式、観察者１０に磁気センサを取り付けて検出する磁気的方式などが用いられる。また、観察位置が予め定められている場合にはトラッキングセンサ１１は不要である。トラッキングセンサ１１の出力は、測距回路１２で距離の計測が行われ、観察位置信号（Ｌ，Ｓ）として計算機１３に入力される。
【００２６】
トラッキングセンサ１１と測距回路１２は、観察者１０の観察位置を計測して観察位置信号を計算機１３に出力する観察位置計測手段１４を構成している。計算機１３は観察位置信号に基づいて制御信号を算出して制御回路９に出力し、制御回路９は目的の観察位置に応じて制御信号によりラインシャッターアレイ６の透過状態、遮光状態を制御する。また、計算機１３は映像信号を表示器５に出力する。
【００２７】
図３はラインシャッターアレイ６の部分拡大図である。
図３において、Ｂｔはラインシャッターアレイ６の最小単位幅を示し、この最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位が例えば６０００本で一個のラインシャッターアレイ６を構成する。透過部７および遮光部８は、複数の最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位により構成され、制御信号により最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位で透過部７の開口幅および遮光部８の閉口幅がそれぞれ制御される。
【００２８】
図４は制御ブロック図である。
図４において、１５は計算機１３内に設けられたＣＰＵであり、ＣＰＵ１５にはバス１６を介してＲＯＭ１７、ＲＯＭ１８、ＲＡＭ１９、出力インタフェース２０，２１および入力インタフェース２２がそれぞれ接続されている。映像信号は出力インタフェース２０を介して表示器５に入力し、制御信号は出力インタフェース２１、制御回路９を介してラインシャッターアレイ６に入力し、観察位置信号（Ｌ，Ｓ）は入力インタフェース２２を介して計算機１３に入力する。なお、映像信号は、他の機器から入力することも可能である。
【００２９】
ＲＯＭ１７には観察位置信号に応じた予め算出された制御信号が格納されているバックアップテーブル２３などが記憶されている。また、媒体としてのＲＯＭ１８には制御信号を算出する制御信号算出プログラム２４が格納されている。ＲＡＭ１９上では制御信号を算出する処理が行われ、算出された制御信号などが一時的に格納される。
【００３０】
図５はＲＯＭ１７の内部構成例を示す図である。
図５において、ＲＯＭ１７内には式格納領域２５、定数格納領域２６およびルックアップテーブル２３がそれぞれ設けられている。式格納領域２５には後述する式（１）〜式（１７）などの計算式が格納され、定数格納領域２６には、透過部７の数ｎ、水平表示方向の観察中央座標ａ、観察位置の視点間距離２ａ、画素ピッチＣｗなどが格納されている。
【００３１】
図６はルックアップテーブル２３の構成例を示す図である。
図６において、ルックアップテーブル２３には予め定められた観察位置信号（Ｌ，Ｓ）により算出された制御信号｛ｄａｔａ（Ｌ，Ｓ）｝が格納されている。Ｌの１００，２００，３００，４００・・・は観察者１０の観察位置のラインシャッターアレイ６の画面表示面までの距離を示し、１０，２０，３０，４０，５０・・・は観察者１０の観察位置の図１の水平方向の距離を示す。このような予め定められた観察位置信号（Ｌ，Ｓ）により制御信号｛ｄａｔａ（Ｌ，Ｓ）｝が予め算出されている。
【００３２】
図７は制御信号｛ｄａｔａ（Ｌ，Ｓ）｝の例を示す図である。
図７において、ｇはラインシャッターアレイ６の最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位を合計した全体の本数を示す。本数ｍは、例えば６０００本よりなる。制御信号｛ｄａｔａ（１０，１００）｝は例えば０００１１１０００１１１０００１１１・・・で示されるが、０００を透過部７の開口幅、１１１を遮光部８の閉口幅とすると、開口幅は３本、閉口幅も３本にそれぞれ制御されることを示している。すなわち、観察者位置信号が例えば（１０，１００）で予め決められているときは、透過部７の開口幅、遮光部８の閉口幅はそれぞれ３本に決定される。
【００３３】
図８はＲＯＭ１８内の制御信号算出プログラム２４の構成例を示す図である。図８において、制御信号算出プログラム２４は、第１のＰ座標算出部２４Ａ、第１のＱ座標算出部２４Ｂ、第１の開口幅算出部２４Ｃ、第２の閉口幅算出部２４Ｄ、誤差算出部２４Ｅ、第２の開口幅算出部２４Ｆ、第２の閉口幅算出部２４Ｇ、第２のＰ座標算出部２４Ｈ、第２のＱ座標算出部２４Ｉを有し、これらが制御信号算出手段２４Ｊを構成している。また、制御信号算出プログラム２４には、読出手段としての読出部２４Ｋが設けられている。
【００３４】
第１のＰ座標算出部２４Ａは、後述する式（５）〜（１６）によりラインシャッターアレイ６の開口幅、閉口幅を決定するためのＰ座標Ｐｙｎを算出する。第１のＱ座標算出部２４Ｂは、後述する式（５）〜（１６）よりラインシャッターアレイ６の開口幅、閉口幅を決定するためのＱ座標Ｑｙｎを算出する。第１の開口幅算出部２４Ｃは離散化前の開口幅Ｂａを、Ｂａ＝Ｐｙｎ−Ｑｙｎにより算出する。第１の閉口幅算出部２４Ｄは離散化前の閉口幅Ｂｃを、Ｂｃ＝Ｑｙｎ−Ｐyn-1により算出する。誤差算出部２４Ｅは整数ｍ１と誤差ａ１を、ｍ１＋ａ１＝Ｂａ÷Ｂｔにより、整数ｍ２と誤差ａ２を、ｍ２＋ａ２＝Ｂｃ÷Ｂｔにより算出する。第２の開口幅算出部２４Ｆは、離散化後の開口幅Ｂａｓを、ａ１＞Ｂｔ／２のとき、Ｂａｓ＝Ｂｔ×（ｍ１＋１）により算出し、ａ１≦Ｂｔ／２のとき、Ｂａｓ＝Ｂｔ×ｍ１により算出する。第２の閉口幅算出部２４Ｇは、離散化後の閉口幅Ｂｃｓを、ａ２＞Ｂｔ／２のとき、Ｂｃｓ＝Ｂｔ×ｍ２より算出し、ａ２≦Ｂｔ／２のときＢｃｓ＝Ｂｔ×ｍ２により算出する。第２のＰ座標算出部２４Ｈは、離散化された開閉座標Ｐｙｎｓを、Ｐｙｎｓ＝Ｑｙｎ＋Ｂａｓにより算出し、第２のＱ座標算出部２４Ｉは、離散化された開閉座標Ｑｙｎｓを、Ｑｙｎｓ＝Ｐyn-1＋Ｂｃｓにより算出する。
【００３５】
読出部２４Ｋは、ルックアップテーブル２３より制御信号｛ｄａｔａ（Ｌ，Ｓ）｝を読み出して制御回路９に出力する。
図９は視点ａ，ｂからラインシャッターアレイ６を通して観察される表示領域と各パラメータを示す図である。
図９において、Ｌは観察者１０から表示器５の画像表示面までの観察距離を示し、Ｌ０は標準観察位置（標準観察距離）を示す。Ｓは視点ａと視点ｂの視点中央座票で、標準観察位置Ｌ０から視点中央までの距離を示す。ａはＳから視点ａまたは視点ｂまでの距離を示し、２ａは視点間距離を示す。１は表示器５の画素、２は表示器５の画素を示し、画素１と画素２の画素ピッチは、図１０に示すように、Ｃｗで示される。また、画素１，２の発光領域は（１−２β）Ｃｗ、発光領域（１−２β）Ｃｗの両側の非発光領域はβＣｗでそれぞれ示される。また、図９において、ｎはラインシャッターアレイ６の開口数を示し、開口数ｎは表示器５の水平画素数÷視点数で得られる。視点ｂ（ｓ−ａ）と（２ｎ＋１）Ｃｗを結ぶ直線は、ｆ１ｎ（ｘ）で示され、視点ｂ（ｓ−ａ）と２ｎＣｗを結ぶ直線はｆ３ｎ（（ｘ）で示される。また、視点ａ（ｓ＋ａ）と２ｎＣｗを結ぶ直線はｆ２ｎ（ｘ）で示され、視点ａ（ｆ＋ａ）と（２ｎ−１）Ｃｗと結ぶ直線はｆ４ｎ（ｘ）で示される。
【００３６】
ｆ１ｎ（ｘ）〜ｆ４ｎ（ｘ）は次式（１）〜（４）で表わされる。
【００３７】
【数５】

【００３８】
図９において、ｆ１ｎ（ｘ）とｆ２ｎ（ｘ）が交互するＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）は、表示器５の画面表示面と間隔ｌで配置されたラインシャッターアレイ６の透過部７の上端を示す。また、ｆ３ｎ（ｘ）とｆ４ｎ（ｘ）が交互するＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）は、ラインシャッターアレイ６の透過部７の下端を示す。このようなラインシャッターアレイ６の透過部７の開口幅および遮光部８の閉口幅を決定するＰ点、Ｑ点の座標は、次式（５）〜（８）で示される。
【００３９】
【数６】

【００４０】
標準観察位置Ｌ０のときのラインシャッターアレイ６と表示器５の間隔ｌは、（５）式で算出される値となる。
図１１は観察距離Ｌが標準観察位置Ｌ０より後方に移動したときのＰ点，Ｑ点を示す図である。
図１１において、ｆ２ｎ（ｘ）はＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）を通るが、ｆ１ｎ（ｘ）はＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）を通らない。また、ｆ３ｎ（ｘ）はＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）を通るが、ｆ４ｎ（ｘ）はＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）を通らない。Ｌ＞Ｌ０の場合には、隣の画素からのもれ光（クロストーク）を防止するためにＰ点，Ｑ点を次式（９）〜（１２）のように表わす。
【００４１】
【数７】

【００４２】
図１２は観察距離Ｌが標準観察位置Ｌ０より近いときのＰ点，Ｑ点を示す図である。
図１２において、ｆ１ｎ（ｘ）はＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）を通るが、ｆ２ｎ（ｘ）はＰ点（Ｐｘｎ，Ｐｙｎ）を通らない。また、ｆ４ｎ（ｘ）はＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）を通るが、ｆ３ｎ（ｘ）はＱ点（Ｑｘｎ，Ｑｙｎ）を通らない。Ｌ＞Ｌ０の場合には、隣の画素からのもれ光（クロストーク）を防止するためにＰ点，Ｑ点を次式（１３）〜（１６）のように表わす。
【００４３】
【数８】

【００４４】
図１３は離散化された開閉座標Ｐｙｎｓ，Ｑｙｎｓを求めるフローチャートである。
図１３において、まず、ステップＳ１で式（５）〜（１６）より座標（Ｐｙｎ，Ｑｙｎ）を求める。ＰｙｎはＰ点のｙ座標、ＱｙｎはＱ点のｙ座標である。
次に、ステップＳ２で離散化前の開口幅Ｂａ、離散化前の閉口幅Ｂｃを求める。すなわち、ＢａはＰｙｎ−Ｑｙｎにより、ＢｃはＱｙｎ−Ｐyn-1により求める。
【００４５】
次に、ステップＳ３でラインシャッターアレイ６の最小単位幅ＢｔでＢａおよびＢｃを除算することにより、整数ｍ１，ｍ２および誤差ａ１，ａ２を求める。誤差ａ１，ａ２の基準点からの積算が最小単位幅Ｂｔの１／２を超えるときはステップＳ４に進み、誤差ａ１，ａ２の基準点からの積算が最小単位幅Ｂｔの１／２以下のときはステップＳ５に進む。
【００４６】
ステップＳ４では離散化後の開口幅Ｂａｓを、Ｂｔ×（ｍ１＋１）により求め、離散化後の閉口幅Ｂｃｓを、Ｂｔ×ｍ２により求める。すなわち、ａ１＞Ｂｔ／２，ａ２＞Ｂｔ／２のときは、開口幅Ｂａｓを最小単位分１本だけ広くし、閉口幅Ｂｃｓはそのままとする。
ステップＳ５では離散化後の開口幅Ｂａｓを、Ｂｔ×ｍ１により求め、離散化後の閉口幅Ｂｃｓを、Ｂｔ×ｍ２により求める。すなわち、ａ１≦Ｂｔ／２，ａ２≦Ｂｔ／２のときは、開口幅Ｂａｓ、閉口幅Ｂｃｓはそのままとする。
【００４７】
次に、ステップＳ６で離散化された開閉座標Ｐｙｎｓを、Ｑｙｎ＋Ｂａｓにより求め、離散化された開閉座標Ｑｙｎｓを、Ｐyn-1＋Ｂｃｓにより求め、ステップＳ７でラインシャッターアレイ６の開口数ｎに達したとき算出を終了する。こうして、図７に示すような制御信号が得られる。
図１４は隣の視点の画像の混合を説明する説明図である。
【００４８】
図１４において、視点ｂから透過部７を通して表示器５の画像２を観察すると、隣の視点ａの画像１が混合する。すなわち、図１５に示すように、最小単位幅ＢｔがＰ点（Ｐｎｙｓ）−Ｑ点（Ｑｎｙｓ）の数分の１程度の場合には、開口幅Ｂａｓから表示器５を観察すると、観察画像の混合が生じる。図１４の場合には、最小単位幅Ｂｔは開口幅Ｂａｓの５分の１になっている。
【００４９】
図１６に示すように、ラインシャッターアレイ６の透過部７から観察される表示領域が画素１，２の発光部サイズより小さくなるように開口幅Ｂａｓの小開口化を行う。すなわち、ラインシャッターアレイ６の透過部７、遮光部８は離散的な値をとるため、透過部７と遮光部８の境界ではＰ点，Ｑ点の繰り上げ、繰り下げに起因する観察画像の混合（クロストーク）が発生するが、この観察画像の混合を回避するためには、開口幅Ｂａｓを形成する図１４で計算された本数を減らすことが必要になる。減らす最小単位幅Ｂｔをもつ最小単位の数はクロストーク量がゼロになる本数が最適値となる。最小の開口幅Ｂａｓを形成する最小単位の数は図１７に示すように１本である。図１７に示すように、開口幅Ｂａｓは最小単位幅Ｂｔに等しく、最小の開口幅Ｂａｓを形成する最小単位の本数は１本である。また、最小単位の数が１本の場合、クロストークがゼロになるための最小単位幅Ｂｔは、図１８から求められる。
【００５０】
図１８において、視点ａから最小単位幅Ｂｔを通して観察される画像１の表示領域は、（Ｌ・Ｂｔ）／（Ｌ−ｌ）であり、視点ａからＢｔ／２を通してそれぞれ観察される画像１の表示領域は、（Ｌ・Ｂｔ）／｛２（Ｌ−ｌ）｝である。
したがって、次の関係式を満足するようなＢｔとすれば良い。
【００５１】
【数９】

【００５２】
ラインシャッターアレイ６の透過部７の最小単位幅Ｂｔ、すなわち一本の幅を、
【００５３】
【数１０】

【００５４】
とすることにより、クロストークを防止することができる。
図１９はラインシャッターアレイとして用いる液晶パネルを示す図である。
図１９において、３１，３２はガラス基板であり、ガラス基板３１，３２の一方には水平方向に複数、例えば６０００本の透明電極３３が並べて配列されている。１本の透明電極３３がラインシャッターアレイ６の最小単位を構成している。各透明電極３３の各一端は制御回路３４に接続され、各他端は制御回路３４に接続されている。制御回路３４により透明電極３３は一本一本オン、オフ制御される。ガラス基板３１，３２間には液晶３５が配向され、ガラス基板３１，３２の両表面には偏光子３６，３７が形成されている。偏光子３６，３７は薄い合成樹脂フィルムより形成されている。制御回路３４により透明電極３３をオンにすると、液晶３５が立って光を遮光し、オフにすると、液晶３５はねじれた状態で光は透過する。なお、透明電極３３間には電気的絶縁をはかるためにスペース３８が設けられている。
【００５５】
図２０に示すように、透明電極３３に電圧を印加したときに光を遮光し、電圧を印加しないときに光を透過するノーマリーホワイトの液晶パネル３９では、閉口の透明電極３３の無い部分であるスペース３８から隣接する視点の画像が観察され、クロストークの原因になる。視点ａで観察される観察光４０は、画像１からの開口４１を通しての観察光と、画像２からの閉口４２のスペース３８からのもれ光が混合する。視点ｂで観察される観察光４３は、画像２からの開口４１を通しての観察光と、画像１からの閉口４２のスペース３８からのもれ光が混色する。
【００５６】
図２１に示すように、透明電極３３に電圧を印加したとき光を透過し、電圧を印加しないとき光を遮光するノーマリーブラックの液晶パネル４４では、閉口４２からのもれ光はなく、クロストークは発生しない。視点ａで観察される観察光４５は画像１からの開口４１を通しての観察光のみであり、閉口４２からのもれ光はない。視点ｂで観察される観察光４６は、画像２からの開口４１を通しての観察光のみであり、閉口４２からのもれ光はない。
【００５７】
また、図２０のノーマリーホワイトの液晶パネル３９においても、透明電極がないスペース３８に光を遮光する遮光部としてブラックマスクを設けると、図２１と同様な効果が得られる。
図２２は表示器と液晶パネルの配置を示す図である。
直線のラインシャッターアレイ６を用いる場合には、表示器５の画素の縦方向は直線であることが必要である。また、表示器５の表示面が湾曲したり、縦方向の画素の並びが湾曲すると、クロストークの原因となる。そこで、表示器５としては、表面がフラットなディスプレイ、例えば液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイを用いることが必要である。
【００５８】
図２２において、４１は表示器として用いる液晶ディスプレイであり、液晶ディスプレイ２１はガラス基板５２，５３を有し、ガラス基板５２，５３間には液晶５４が配向されている。
５５はラインシャッターアレイ６として用いる液晶パネルであり、液晶パネル５５はガラス基板５６，５７を有し、ガラス基板５６，５７間には液晶５８が配向されている。また、ガラス基板５６，５７間には透過部５９および遮光部６０が形成される。液晶パネル５５と液晶ディスプレイ５１の間には偏光子６１が設けられている。液晶５４と液晶５８の間隔をｌとして一定値とする。液晶ディスプレイ５１のガラス基板５３の厚さをｔ１として一定値とする。また、偏光子６１の厚さをｔ２として一定値とする。液晶パネル５５のガラス基板５７の厚さをｔとして、ｔ＝ｌ−ｔ１−ｔ２により求められる値として、液晶ディスプレイ５１と液晶パネル５５を密着させる。
【００５９】
液晶ディスプレイ５１のガラス基板５３は平面であり、偏光子６１も平面であり、液晶パネル５５のガラス基板５７も平面であり、密着させると、液晶ディスプレイ５１と液晶パネル５５の間にギャップ誤差が生じない。したがって、クロストークの発生を防止することができる。
次に、図２３に示すように、表示器５Ａの縦方向に同一色の画素４Ａが並ぶカラー表示の場合、ラインシャッターアレイ６を形成する最小単位幅Ｂｔが大きい場合、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素４Ａがすべて観察されず、色ずれの原因となる。視点ａからは画像１のＲの一部分、Ｇ、Ｂの一部分が観察され、視点ｂからはＲの一部分、Ｇ、Ｂの一部分が観察され、Ｒ，Ｇ，Ｂがすべて観察されない。
【００６０】
図２４は表示器５の一例を示す図である。
図２４において、５は表示器の一部分を示し、画像１は１つの画素４ＢでＲ，Ｇ，Ｂが混色されて表示され、画像２もＲ，Ｇ，Ｂが１つの画素４Ｂで混色して表示される。視点ａから画像１を観察するとき、Ｒ，Ｇ，Ｂが混色して観察され、視点ｂから画像２を観察するとき、Ｒ，Ｇ，Ｂが混色して観察され、ラインシャッターアレイ６を形成する最小単位幅Ｂｔが大きくても色ずれは生じない。表示器５としては、例えば３色合成方式のプロジェクタを用いる。
【００６１】
また、図２５に示すように、表示器５として横方向に同一色の画素４Ｃが並ぶカラー表示器を用いる場合にも色ずれが生じない。縦方向のＲ，Ｇ，Ｂの各画素４Ｃが１つの画像１，２を形成し、視点ａ，ｂからはＲ，Ｇ，Ｂの各画素４Ｃがすべて観察される。
図２６は表示器５の他の例を示す図である。
【００６２】
図２６において、縦方向に同一色の画素４Ａが並ぶカラーの表示器５の場合、表示器５の前面にレンチキュラレンズ７１を配置し、所定の間隔をおいて拡散板７２を配置する。また、表示器５の後方には光源７３を配置する。光源７３からの平行白色光を表示器５に入射し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各画素４Ａからの出射光をレンチキュラレンズ７１で集光し、拡散板７２上の一点で重ねあわせる。この表示器５を用いる場合にも色ずれは生じない。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、遮光手段を、透過状態、遮光状態に制御可能なラインシャッターアレイで構成し、観察者の観察位置を示す観察位置信号より算出した制御信号に基づいてラインシャッターを制御するため、観察位置に応じて画像を切り替えることができる。
【００６４】
また、観察位置信号に対応した制御信号が予め格納されるルックアップテーブルより観察位置信号に対応した制御信号を読み出して、ラインシャッターアレイを制御するため、制御信号の算出に手間がかからず、制御が容易になる。
算出した遮光幅および透過幅をラインシャッターアレイの最小単位幅で除した余が最小単位幅の１／２以下となるように制御するため、誤差のリセットを行うことができる。
【００６５】
また、ラインシャッターアレイの最小単位幅Ｂｔを、所定の式で算出される値として小開口化するため、画像の混合を防止することができる。また、ラインシャッターアレイとしてノーマリーブラックの液晶パネルを用いるときは、または、透明電極間に遮光部を形成した液晶パネルを用いるときは、画像の混合を防止することができる。
【００６６】
また、ラインシャッターアレイの基板厚さを一定値として、表示器とラインシャッターアレイを密着させるときも、画像の混合を防止することができる。
また、画素ごとに赤、緑、青が混色されてカラー表示可能な表示器を用いる場合、同一色の画素が横直線状に並ぶカラー表示色を用いる場合、表示器を縦方向に同一色が並ぶカラー表示器とし、平行白色光をカラー表示器に入射し、赤緑青の各画素からの出射光をカラー表示器前面に取り付けたレンチキュラレンズを用いて拡散板上で重ねあわせる場合も画像の混合を防止することができる。
【００６７】
さらに、観察者の観察位置の視点間距離を人間の眼の両眼間隔とし、観察画像を各視点に対応する視差画像とするときは、立体画像を観察することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す要部断面図
【図２】本発明の一実施形態を示す全体構成図
【図３】ラインシャッターアレイの部分拡大図
【図４】制御ブロック図
【図５】ＲＯＭの構成例を示す図
【図６】ルックアップテーブルの構成例を示す図
【図７】制御信号の例を示す図
【図８】制御信号算出プログラムの構成例を示す図
【図９】視点から観察される表示領域と各パラメータを示す図
【図１０】画素ピッチの説明図
【図１１】観察距離Ｌ＞標準観察位置Ｌ０のときの説明図
【図１２】観察距離Ｌ＜標準観察位置Ｌ０のときの説明図
【図１３】離散値の算出を説明するフローチャート
【図１４】観察画像混合の説明図
【図１５】図１４の開口幅を示す図
【図１６】小開口化の説明図
【図１７】図１６の開口幅を示す図
【図１８】最小単位幅の算出の説明図
【図１９】液晶パネルを示す図
【図２０】ノーマーリーホワイトの説明図
【図２１】ノーマリーブラックの説明図
【図２２】液晶ディスプレイと液晶パネルの配置を示す図
【図２３】色ずれの説明図
【図２４】表示器の一例を示す図
【図２５】表示器の画素の他の配列を示す図
【図２６】表示器の他の例を示す図
【図２７】従来例を示す図
【符号の説明】
１，２，３：画像
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ：画素
５：表示器
６：ラインシャッターアレイ
７：透過部
８：遮光部
９：制御回路（制御手段）
１０：観察者
１１：トラッキングセンサ
１２：測距回路
１３：計算機
１４：観察位置計測手段
１５：ＣＰＵ
１６：バス
１７，１８：ＲＯＭ
１９：ＲＡＭ
２０，２１：出力インタフェース
２２：入力インタフェース
２３：ルックアップテーブル
２４：制御信号算出プログラム
２４Ａ：第１のＰ座標算出部
２４Ｂ：第１のＱ座標算出部
２４Ｃ：第１の開口幅算出部
２４Ｄ：第１の閉口幅算出部
２４Ｅ：誤差算出部
２４Ｆ：第２の開口幅算出部
２４Ｇ：第２の閉口幅算出部
２４Ｈ：第２のＰ座標算出部
２４Ｉ：第２のＱ座標算出部
２４Ｊ：制御信号算出手段
２４Ｋ：読出部（読出手段）
２５：式格納領域
２６：定数格納領域
３１，３２：ガラス基板
３３：透明電極
３４：制御回路
３５：液晶
３６，３７：偏光子
３８：スペース
３９，４４，５５：液晶パネル
４０，４３，４５，４６：観察光
４１：開口
４２：閉口
５１：液晶ディスプレイ
５２，５３，５６，５７：ガラス基板
５４，５８：液晶
５９：透過部
６０：遮光部
６１：偏光子
７１：レンチキュラレンズ
７２：拡散板
７３：光源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes an image display device that includes a display that sequentially displays a plurality of images for each pixel in the horizontal direction, and a light shielding unit that can separate light from each pixel in an arbitrary direction, and can control a transmission state and a light shielding state. About.
Many commonly known image display devices display one channel image on one display.
[0002]
In such an image display device, only a user cannot recognize a specific window. Therefore, when dealing with information that is difficult for others to see, it is necessary to use a private room or work when there is no other person in time.
For this reason, an image display device has been developed in which a window of an image display device that displays information that is difficult to be known to other than a specific person can be viewed only by the user.
[0003]
However, this image display device cannot change the screen according to the observation position. For this reason, the development of an image display device that can change the screen according to the observation position and can observe a stereoscopic image is desired.
[0004]
[Prior art]
As a conventional image display device, for example, there is one as shown in FIG. 27 (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-259045).
In FIG. 27, an image display device 101 displaying a multi-window is a CRT display device used in a general television receiver or the like, and converts the horizontal / vertical scanning signal and luminance color signal from the image generator 102. Based on the image display. In the image display device 101 using the multi-window, the image display device 101 is divided into a plurality of screens, and unique image information is displayed on each of the screens.
[0005]
The modulated luminance signal of one of the windows is removed, and a signal that turns white is inserted instead. The window of the image display device 101 is white and nothing is displayed. Here, the drive circuit 106 of the transmittance control device 105 using the transmissive liquid crystal plate 104 capable of transmittance modulation, in which the modulated luminance signal previously removed is inserted between the viewpoint 103 and the image display device 101. Send to. Then, the original image information appears in the window on the image display device 101 viewed from the viewpoint 103 even though the actual window does not have the original image information. It is clear that the same is true for multiple windows. Obviously, it is possible to perform only a portion of the window in a similar manner.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional image display device, only the user can see the window of the image display device displaying multi-window information that is difficult to know except for a specific person. The observation image could not be switched according to the observation position.
[0007]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object thereof is to provide an image display device capable of switching an observation image according to an observation position.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the present invention is configured as shown in FIG.
The invention of claim 1 is a display 5 for sequentially displaying a plurality of

images

1, 2, 3 for each pixel 4 in the horizontal direction;
An image display device having a light shielding unit capable of separating light from each pixel 4 in an arbitrary direction,
Control means for controlling the line shutter array 6 on the basis of a control signal calculated from an observation position signal indicating an observation position of an observer, wherein the light shielding means is composed of a line shutter array 6 that can be controlled in a transmission state and a light shielding state. 9 is provided.
[0009]
The invention of claim 2 is the image display device according to claim 1,
Observation position measuring means for measuring the observation position and outputting the observation position signal;
Control signal calculation means for calculating a control signal for controlling the line shutter array 6 based on the observation position signal.
The invention of claim 3 is the image display apparatus according to claim 2,
A lookup table in which a control signal corresponding to the observation position signal is stored in advance;
Reading means for reading a control signal corresponding to the observation position signal from the look-up table and outputting it to the control means;
Was provided.
[0010]
The invention of claim 4 is the image display apparatus according to claim 2,
The control signal calculation means calculates the observation position signal, the pixel width of the display, the distance between the display and the line shutter array 6, the distance between the viewpoints of the observation position, and the light shielding width and transmission width of the line shutter array 6. Is calculated geometrically, and control is performed so that the remainder obtained by dividing the calculated light shielding width and transmission width by the minimum unit width of the line shutter array 6 is equal to or less than ½ of the minimum unit width.
[0011]
The invention of claim 5 is the image display apparatus according to claim 2,
When the pixel width of the display 5 is Cw, the distance between viewpoints of the observation position is 2a, and the observation distance from the display 5 to the observer is L, the interval l between the display and the line shutter array is ,
[0012]
[Equation 3]

[0013]
The value calculated in
The invention of claim 6 is the image display apparatus according to claim 2,
When the distance between the display 5 and the line shutter array 6 is 1, the pixel width of the display 5 is Cw, and the observation distance from the display 5 to the observer is L, the minimum of the line shutter array 6 Unit width Bt
[0014]
[Expression 4]

[0015]
The value calculated in
The invention of claim 7 is the image display apparatus according to claim 2,
As the line shutter array 6, a liquid crystal panel having the same shape and having a plurality of transparent electrodes is used.
The invention of claim 8 is the image display apparatus according to claim 7,
The liquid crystal panel is a normally black liquid crystal panel that transmits light when a voltage is applied to the transparent electrode and blocks light when no voltage is applied.
[0016]
The invention of claim 9 is the image display device according to claim 7,
A light shielding part for shielding light was provided between the transparent electrodes.
The invention of claim 10 is the image display apparatus according to claim 2,
The distance between the liquid crystal layer and the liquid crystal layer of the display 5 and the line shutter array 6 is a constant value l, the substrate thickness of the display 5 is a constant value t1, and the distance between the display 5 and the line shutter array 6 is When the thickness of the polarizer is a constant value t2, the substrate thickness of the line shutter array 6 is a constant value t, and the value calculated by t = 1−t1−t2 is used. The array 6 was brought into close contact.
[0017]
The invention of claim 11 is the image display device according to claim 1,
As the display 5, a display capable of color display by mixing red, green and blue for each pixel is used.
The invention of claim 12 is the image display device according to claim 1,
As the display 5, a color display in which pixels of the same color are arranged in a horizontal straight line is used.
[0018]
The invention of claim 13 is the image display device according to claim 1,
The display 5 is a color display in which the same colors are arranged in the vertical direction, parallel white light is incident on the color display, and lenticular lenses in which light emitted from red, green, and blue pixels is attached to the front of the color display are used. And superimposed on the diffusion plate.
The invention of claim 14 is the image display device according to claim 1,
The distance between the viewpoints a, b, and c of the observation position of the observer is set as the binocular interval between human eyes, and the

observation images

1, 2, and 3 are parallax images corresponding to the viewpoints a, b, and c.
[0019]
According to the present invention having such a configuration, the light shielding means is constituted by the line shutter array 6 that can be controlled to the transmission state and the light shielding state, and the control signal calculated from the observation position signal indicating the observation position of the observer is used. Since the line shutter array 6 is controlled based on this, it is possible to switch the image according to the observation position.
In addition, since the control signal corresponding to the observation position signal is read from the look-up table in which the control signal corresponding to the observation position signal is stored in advance and the line shutter array 6 is controlled, the calculation of the control signal is not time-consuming. Easy to control.
[0020]
Further, since the remainder obtained by dividing the calculated shading width and transmission width by the minimum unit width of the line shutter array 6 is controlled to be ½ or less of the minimum unit width, the error can be reset.
Further, since the minimum unit width Bt of the line shutter array 6 is reduced as a value calculated by a predetermined formula, mixing of images can be prevented. Further, when a normally black liquid crystal panel is used as the line shutter array 6, or when a liquid crystal panel having a light shielding portion formed between transparent electrodes is used, mixing of images can be prevented.
[0021]
Also, when the display shutter 5 and the line shutter array 6 are brought into close contact with each other with the substrate thickness of the line shutter array 6 set to a constant value, mixing of images can be prevented.
In addition, when using a display capable of color display by mixing red, green, and blue for each pixel, when using a color display color in which pixels of the same color are arranged in a horizontal straight line, the display 5 is the same color in the vertical direction. Even if the parallel white light is incident on the color display and the light emitted from each pixel of red, green and blue is superimposed on the diffuser using a lenticular lens attached to the front of the color display Mixing can be prevented.
[0022]
Furthermore, when the distance between the viewpoints a, b, and c of the observer's observation position is set as the distance between both eyes of the human eye, and the

observation images

1, 2, and 3 are set as parallax images corresponding to the viewpoints a, b, and c. A stereoscopic image can be observed.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is an explanatory view of a main part showing an embodiment of the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 5 denotes a display, and the display 5 is provided with pixels 4 alternately arranged in a horizontal straight line. Therefore, the display 5 sequentially displays the plurality of

images

1, 2, 3 for each pixel 4 in the horizontal direction. Reference numeral 6 denotes a line shutter array as a light shielding means capable of separating light from each pixel 4 in an arbitrary direction. The line shutter array 6 can control a light transmission state and a light shielding state. The line shutter array 6 is arranged with a certain distance from the display 5. The line shutter array 6 is formed with a transmission portion 7 and a light shielding portion 8 respectively. Reference numeral 9 denotes a control circuit as control means, and the control circuit 9 controls the line shutter array 6 based on a control signal calculated from observation position signals indicating the observer's observation positions a, b, and c. That is, the control circuit 9 controls the opening width of the transmission portion 7 and the closing width of the light shielding portion 8 based on the control signal.
[0024]
At the viewpoint a, the image 1 is observed through the three transmission parts 7, at the viewpoint b, the image 2 is observed through the three transmission parts 7, and at the viewpoint c, the image 3 is observed through the three transmission parts 7. The The number of transmission parts 7 is obtained by the number of pixels 4 of the display 5 divided by the number of viewpoints a, b, and c. In FIG. 1, since the number of pixels 4 is “9” and the number of viewpoints a, b, and c is “3”, the number of transmission parts 7 is “3” by 9 ÷ 3 = 3. In addition, the viewpoint interval between the viewpoints a, b, and c is set as the binocular distance between human eyes, and the

images

1, 2, and 3 are set as parallax images corresponding to the respective viewpoints a, b, and c, thereby observing a stereoscopic image. Is possible.
[0025]
FIG. 2 is an overall configuration diagram of one embodiment of the present invention.
In FIG. 2, reference numeral 10 denotes an observer, and the observation position of the observer 10 is detected by a tracking sensor 11 attached around the display 5. As a detection method using the tracking sensor 11, an optical method in which the observation position of the observer 10 is detected using a video camera or the like, a magnetic method in which a magnetic sensor is attached to the observer 10, and the like are used. Further, when the observation position is determined in advance, the tracking sensor 11 is not necessary. The output of the tracking sensor 11 is measured by the distance measuring circuit 12 and input to the computer 13 as an observation position signal (L, S).
[0026]
The tracking sensor 11 and the distance measuring circuit 12 constitute observation position measuring means 14 that measures the observation position of the observer 10 and outputs an observation position signal to the computer 13. The computer 13 calculates a control signal based on the observation position signal and outputs the control signal to the control circuit 9. The control circuit 9 controls the transmission state and the light shielding state of the line shutter array 6 by the control signal according to the target observation position. Further, the computer 13 outputs the video signal to the display 5.
[0027]
FIG. 3 is a partially enlarged view of the line shutter array 6.
In FIG. 3, Bt indicates the minimum unit width of the line shutter array 6, and the minimum unit having the minimum unit width Bt is, for example, 6000, and one line shutter array 6 is configured. The transmission part 7 and the light shielding part 8 are configured by a minimum unit having a plurality of minimum unit widths Bt, and the opening width of the transmission part 7 and the closing width of the light shielding part 8 are respectively determined in the minimum unit having the minimum unit width Bt by the control signal. Be controlled.
[0028]
FIG. 4 is a control block diagram.
In FIG. 4, reference numeral 15 denotes a CPU provided in the computer 13, and a ROM 17, a ROM 18, a RAM 19, output interfaces 20 and 21, and an input interface 22 are connected to the CPU 15 via a bus 16. The video signal is input to the display 5 via the output interface 20, the control signal is input to the line shutter array 6 via the output interface 21 and the control circuit 9, and the observation position signal (L, S) is input to the input interface 22. To the computer 13. Note that the video signal can also be input from another device.
[0029]
The ROM 17 stores a backup table 23 in which a control signal calculated in advance according to the observation position signal is stored. A ROM 18 as a medium stores a control signal calculation program 24 for calculating a control signal. A process for calculating a control signal is performed on the RAM 19, and the calculated control signal and the like are temporarily stored.
[0030]
FIG. 5 is a diagram showing an internal configuration example of the ROM 17.
In FIG. 5, the ROM 17 is provided with an expression storage area 25, a constant storage area 26, and a lookup table 23, respectively. Calculation formulas such as formulas (1) to (17) described later are stored in the formula storage area 25, and the constant storage area 26 stores the number n of the transmissive portions 7, the observation central coordinates a in the horizontal display direction, and the observation position. The inter-viewpoint distance 2a, the pixel pitch Cw, and the like are stored.
[0031]
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of the lookup table 23.
In FIG. 6, the look-up table 23 stores a control signal {data (L, S)} calculated from a predetermined observation position signal (L, S). L of 100, 200, 300, 400... Indicates the distance of the observation position of the observer 10 to the screen display surface of the

line shutter array

6, and 10, 20, 30, 40, 50. The distance in the horizontal direction of FIG. A control signal {data (L, S)} is calculated in advance based on such a predetermined observation position signal (L, S).
[0032]
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the control signal {data (L, S)}.
In FIG. 7, g indicates the total number of the minimum units having the minimum unit width Bt of the line shutter array 6 in total. For example, the number m is 6000. The control signal {data (10, 100)} is represented by, for example, 000111000111000111..., 000 is the opening width of the

transmission portion

7, and 111 is the closing width of the light shielding portion 8. It is shown that each of the three is controlled. That is, when the observer position signal is determined in advance, for example, (10, 100), the opening width of the transmission part 7 and the closing width of the light shielding part 8 are each determined to be three.
[0033]
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the control signal calculation program 24 in the ROM 18. In FIG. 8, the control signal calculation program 24 includes a first P coordinate calculation unit 24A, a first Q coordinate calculation unit 24B, a first opening width calculation unit 24C, a second closing width calculation unit 24D, and an error calculation unit. 24E, a second opening width calculation unit 24F, a second closing width calculation unit 24G, a second P coordinate calculation unit 24H, and a second Q coordinate calculation unit 24I, which constitute the control signal calculation unit 24J. is doing. The control signal calculation program 24 is provided with a reading unit 24K as reading means.
[0034]
The first P coordinate calculation unit 24A calculates a P coordinate Pyn for determining an opening width and a closing width of the line shutter array 6 according to formulas (5) to (16) described later. The first Q coordinate calculation unit 24B calculates a Q coordinate Qyn for determining the opening width and the closing width of the line shutter array 6 from formulas (5) to (16) described later. The first opening width calculation unit 24C calculates the opening width Ba before discretization by Ba = Pyn−Qyn. The first closing width calculation unit 24D calculates the closing width Bc before discretization using Bc = Qyn−Pyn−1. The error calculation unit 24E calculates the integer m1 and the error a1 by m1 + a1 = Ba ÷ Bt, and the integer m2 and the error a2 by m2 + a2 = Bc ÷ Bt. The second aperture width calculation unit 24F calculates the discretized aperture width Bas by Bas = Bt × (m1 + 1) when a1> Bt / 2, and Bas = Bt × when a1 ≦ Bt / 2. Calculated by m1. The second closing width calculation unit 24G calculates the closing width Bcs after discretization from Bcs = Bt × m2 when a2> Bt / 2, and by Bcs = Bt × m2 when a2 ≦ Bt / 2. To do. The second P coordinate calculation unit 24H calculates the discretized opening / closing coordinate Pyns by Pyns = Qyn + Bas, and the second Q coordinate calculation unit 24I calculates the discretized opening / closing coordinate Qyns as Qyns = Pyn-1 + Bcs. Calculated by
[0035]
The reading unit 24K reads the control signal {data (L, S)} from the lookup table 23 and outputs it to the control circuit 9.
FIG. 9 is a diagram showing a display area and parameters observed from the viewpoints a and b through the line shutter array 6.
In FIG. 9, L indicates an observation distance from the observer 10 to the image display surface of the display 5, and L0 indicates a standard observation position (standard observation distance). S is a viewpoint center slip for viewpoints a and b, and indicates the distance from the standard observation position L0 to the center of the viewpoint. a represents the distance from S to the viewpoint a or b, and 2a represents the distance between viewpoints. Reference numeral 1 denotes a pixel of the

display

5, 2 denotes a pixel of the display 5, and a pixel pitch between the

pixels

1 and 2 is indicated by Cw as shown in FIG. 10. Further, the light emitting area of the

pixels

1 and 2 is indicated by (1-2β) Cw, and the non-light emitting areas on both sides of the light emitting area (1-2β) Cw are indicated by βCw. In FIG. 9, n indicates the numerical aperture of the line shutter array 6, and the numerical aperture n is obtained by the number of horizontal pixels of the display 5 ÷ the number of viewpoints. A straight line connecting the viewpoints b (s−a) and (2n + 1) Cw is indicated by f1n (x), and a straight line connecting the viewpoints b (s−a) and 2nCw is indicated by f3n ((x). A straight line connecting a (s + a) and 2nCw is indicated by f2n (x), and a straight line connecting viewpoints a (f + a) and (2n-1) Cw is indicated by f4n (x).
[0036]
f1n (x) to f4n (x) are represented by the following expressions (1) to (4).
[0037]
[Equation 5]

[0038]
In FIG. 9, P point (Pxn, Pyn) where f1n (x) and f2n (x) alternate is the screen display surface of the display 5 and the upper end of the transmission part 7 of the line shutter array 6 arranged at an interval l. Show. Further, the Q point (Qxn, Qyn) where f3n (x) and f4n (x) alternate indicates the lower end of the transmission part 7 of the line shutter array 6. The coordinates of the point P and the point Q that determine the opening width of the transmission part 7 and the closing width of the light shielding part 8 of the line shutter array 6 are expressed by the following equations (5) to (8).
[0039]
[Formula 6]

[0040]
The distance l between the line shutter array 6 and the display 5 at the standard observation position L0 is a value calculated by equation (5).
FIG. 11 is a diagram showing points P and Q when the observation distance L moves rearward from the standard observation position L0.
In FIG. 11, f2n (x) passes through the P point (Pxn, Pyn), but f1n (x) does not pass through the P point (Pxn, Pyn). Further, f3n (x) passes through the Q point (Qxn, Qyn), but f4n (x) does not pass through the Q point (Qxn, Qyn). In the case of L> L0, the points P and Q are represented by the following equations (9) to (12) in order to prevent leakage light (crosstalk) from the adjacent pixels.
[0041]
[Expression 7]

[0042]
FIG. 12 is a diagram showing points P and Q when the observation distance L is closer than the standard observation position L0.
In FIG. 12, f1n (x) passes through the P point (Pxn, Pyn), but f2n (x) does not pass through the P point (Pxn, Pyn). Further, f4n (x) passes through the Q point (Qxn, Qyn), but f3n (x) does not pass through the Q point (Qxn, Qyn). In the case of L> L0, the points P and Q are represented by the following equations (13) to (16) in order to prevent leakage light (crosstalk) from adjacent pixels.
[0043]
[Equation 8]

[0044]
FIG. 13 is a flowchart for obtaining discretized opening / closing coordinates Pyns, Qyns.
In FIG. 13, first, coordinates (Pyn, Qyn) are obtained from equations (5) to (16) in step S1. Pyn is the y coordinate of point P, and Qyn is the y coordinate of point Q.
Next, in step S2, an opening width Ba before discretization and a closing width Bc before discretization are obtained. That is, Ba is obtained from Pyn-Qyn and Bc is obtained from Qyn-Pyn-1.
[0045]
Next, by dividing Ba and Bc by the minimum unit width Bt of the line shutter array 6 in step S3, integers m1 and m2 and errors a1 and a2 are obtained. When the integration of the errors a1 and a2 from the reference point exceeds 1/2 of the minimum unit width Bt, the process proceeds to step S4. When the integration of the errors a1 and a2 from the reference point is 1/2 or less of the minimum unit width Bt. Advances to step S5.
[0046]
In step S4, the discretized opening width Bas is obtained by Bt × (m1 + 1), and the discretized closing width Bcs is obtained by Bt × m2. That is, when a1> Bt / 2 and a2> Bt / 2, the opening width Bas is widened by one minimum unit, and the closing width Bcs is left as it is.
In step S5, the discretized opening width Bas is obtained by Bt × m1, and the discretized closing width Bcs is obtained by Bt × m2. That is, when a1 ≦ Bt / 2 and a2 ≦ Bt / 2, the opening width Bas and the closing width Bcs are left as they are.
[0047]
Next, the open / close coordinate Pyns discretized in step S6 is obtained by Qyn + Bas, and the discretized open / close coordinate Qyns is obtained by Pyn-1 + Bcs, and is calculated when the numerical aperture n of the line shutter array 6 is reached in step S7. Exit. In this way, a control signal as shown in FIG. 7 is obtained.
FIG. 14 is an explanatory diagram for explaining the mixing of images of adjacent viewpoints.
[0048]
In FIG. 14, when the image 2 of the display 5 is observed from the viewpoint b through the transmission part 7, the image 1 of the adjacent viewpoint a is mixed. That is, as shown in FIG. 15, when the minimum unit width Bt is about a fraction of P point (Pnys) -Q point (Qnys), when the display 5 is observed from the opening width Bas, Mixing occurs. In the case of FIG. 14, the minimum unit width Bt is 1/5 of the opening width Bas.
[0049]
As shown in FIG. 16, the aperture width Bas is reduced so that the display area observed from the transmission portion 7 of the line shutter array 6 is smaller than the light emitting portion size of the

pixels

1 and 2. That is, since the transmission unit 7 and the light shielding unit 8 of the line shutter array 6 take discrete values, a mixture of observation images due to the raising and lowering of the points P and Q at the boundary between the transmission unit 7 and the light shielding unit 8 ( (Crosstalk) occurs, but in order to avoid the mixing of the observation images, it is necessary to reduce the number calculated in FIG. 14 that forms the opening width Bas. The number of the minimum units having the minimum unit width Bt to be reduced is the optimum value when the number of crosstalk amounts becomes zero. The number of minimum units forming the minimum opening width Bas is one as shown in FIG. As shown in FIG. 17, the opening width Bas is equal to the minimum unit width Bt, and the number of minimum units forming the minimum opening width Bas is one. Further, when the number of minimum units is one, the minimum unit width Bt for crosstalk becoming zero can be obtained from FIG.
[0050]
In FIG. 18, the display area of the image 1 observed from the viewpoint a through the minimum unit width Bt is (L · Bt) / (L−1), and each of the images 1 observed from the viewpoint a through Bt / 2. The display area is (L · Bt) / {2 (L−1)}.
Therefore, the Bt may satisfy the following relational expression.
[0051]
[Equation 9]

[0052]
The minimum unit width Bt of the transmission part 7 of the line shutter array 6, that is, one width,
[0053]
[Expression 10]

[0054]
By doing so, crosstalk can be prevented.
FIG. 19 is a diagram showing a liquid crystal panel used as a line shutter array.
In FIG. 19, reference numerals 31 and 32 denote glass substrates. A plurality of, for example, 6000 transparent electrodes 33 are arranged side by side in one of the glass substrates 31 and 32 in the horizontal direction. One transparent electrode 33 constitutes the minimum unit of the line shutter array 6. One end of each transparent electrode 33 is connected to the control circuit 34, and the other end is connected to the control circuit 34. The control circuit 34 controls the transparent electrodes 33 on and off one by one. A liquid crystal 35 is aligned between the glass substrates 31 and 32, and polarizers 36 and 37 are formed on both surfaces of the glass substrates 31 and 32. The polarizers 36 and 37 are made of a thin synthetic resin film. When the transparent electrode 33 is turned on by the control circuit 34, the liquid crystal 35 stands and blocks light, and when it is turned off, the liquid crystal 35 is twisted and light is transmitted. A space 38 is provided between the transparent electrodes 33 in order to provide electrical insulation.
[0055]
As shown in FIG. 20, in a normally white liquid crystal panel 39 that shields light when a voltage is applied to the transparent electrode 33 and transmits light when no voltage is applied, a portion without the closed transparent electrode 33 is used. An image of an adjacent viewpoint is observed from a certain space 38, which causes crosstalk. The observation light 40 observed at the viewpoint a is a mixture of the observation light from the image 1 through the opening 41 and the leakage light from the space 38 of the closing opening 42 from the image 2. The observation light 43 observed at the viewpoint b is a mixture of the observation light from the image 2 through the opening 41 and the leakage light from the space 38 of the closing opening 42 from the image 1.
[0056]
As shown in FIG. 21, in the normally black liquid crystal panel 44 that transmits light when a voltage is applied to the transparent electrode 33 and shields light when no voltage is applied, there is no leakage light from the closing port 42 and crossing is performed. Talk does not occur. The observation light 45 observed at the viewpoint a is only the observation light from the image 1 through the opening 41, and there is no leakage light from the closing opening 42. The observation light 46 observed at the viewpoint b is only the observation light from the image 2 through the opening 41, and there is no leakage light from the closing opening 42.
[0057]
Also in the normally white liquid crystal panel 39 of FIG. 20, if a black mask is provided as a light shielding portion for shielding light in the space 38 without the transparent electrode, the same effect as in FIG. 21 can be obtained.
FIG. 22 is a diagram showing the arrangement of the display and the liquid crystal panel.
When the linear line shutter array 6 is used, the vertical direction of the pixels of the display 5 needs to be a straight line. Further, if the display surface of the display 5 is curved or the arrangement of pixels in the vertical direction is curved, it causes crosstalk. Therefore, it is necessary to use a display having a flat surface, such as a liquid crystal display or a plasma display, as the display 5.
[0058]
In FIG. 22, reference numeral 41 denotes a liquid crystal display used as a display. The liquid crystal display 21 has glass substrates 52 and 53, and a liquid crystal 54 is aligned between the glass substrates 52 and 53.
Reference numeral 55 denotes a liquid crystal panel used as the line shutter array 6. The liquid crystal panel 55 includes glass substrates 56 and 57, and a liquid crystal 58 is aligned between the glass substrates 56 and 57. Further, a transmission part 59 and a light shielding part 60 are formed between the glass substrates 56 and 57. A polarizer 61 is provided between the liquid crystal panel 55 and the liquid crystal display 51. The interval between the liquid crystal 54 and the liquid crystal 58 is set to a constant value with l. The thickness of the glass substrate 53 of the liquid crystal display 51 is set to a constant value as t1. Further, the thickness of the polarizer 61 is set to a constant value with t2. The thickness of the glass substrate 57 of the liquid crystal panel 55 is t, and the liquid crystal display 51 and the liquid crystal panel 55 are brought into close contact with each other as a value obtained by t = 1−t1−t2.
[0059]
The glass substrate 53 of the liquid crystal display 51 is a flat surface, the polarizer 61 is also a flat surface, and the glass substrate 57 of the liquid crystal panel 55 is also a flat surface, so that a gap error occurs between the liquid crystal display 51 and the liquid crystal panel 55. Absent. Therefore, occurrence of crosstalk can be prevented.
Next, as shown in FIG. 23, in the case of color display where pixels 4A of the same color are arranged in the vertical direction of the display 5A, when the minimum unit width Bt forming the line shutter array 6 is large, R, G, B All the pixels 4A are not observed, which causes a color shift. A part of R and a part of G and B of the image 1 are observed from the viewpoint a, a part of R and a part of G and B are observed from the viewpoint b, and all of R, G and B are not observed.
[0060]
FIG. 24 is a diagram illustrating an example of the display 5.
In FIG. 24, reference numeral 5 denotes a part of the display. Image 1 is displayed with one pixel 4B mixed with R, G, B, and image 2 also has R, G, B mixed with one pixel 4B. Is displayed. When observing the image 1 from the viewpoint a, R, G, and B are observed in a mixed color, and when observing the image 2 from the viewpoint b, the R, G, and B are observed in a mixed color to form a line shutter array 6. Even if the minimum unit width Bt is large, no color shift occurs. As the display unit 5, for example, a three-color composition type projector is used.
[0061]
Also, as shown in FIG. 25, no color shift occurs when a color display in which pixels 4C of the same color are arranged in the horizontal direction is used as the display 5. The R, G, and B pixels 4C in the vertical direction form one

image

1 and 2, and all the R, G, and B pixels 4C are observed from the viewpoints a and b.
FIG. 26 is a diagram showing another example of the display 5.
[0062]
In FIG. 26, in the case of a color display 5 in which pixels 4A of the same color are arranged in the vertical direction, a lenticular lens 71 is disposed on the front surface of the display 5 and a diffusion plate 72 is disposed at a predetermined interval. A light source 73 is disposed behind the display device 5. Parallel white light from the light source 73 is incident on the display 5, and light emitted from each of the R, G, and B pixels 4 </ b> A is collected by the lenticular lens 71 and overlapped at one point on the diffusion plate 72. Even when the display 5 is used, no color shift occurs.
[0063]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the light shielding means is constituted by the line shutter array that can be controlled to the transmission state and the light shielding state, and is based on the control signal calculated from the observation position signal indicating the observation position of the observer. Since the line shutter is controlled, the image can be switched according to the observation position.
[0064]
In addition, since the control signal corresponding to the observation position signal is read from the lookup table in which the control signal corresponding to the observation position signal is stored in advance and the line shutter array is controlled, the calculation of the control signal does not take time and effort. Control becomes easy.
Since the control is performed so that the remainder obtained by dividing the calculated light-shielding width and transmission width by the minimum unit width of the line shutter array is ½ or less of the minimum unit width, the error can be reset.
[0065]
Further, since the minimum unit width Bt of the line shutter array is reduced as a value calculated by a predetermined formula, mixing of images can be prevented. Further, when a normally black liquid crystal panel is used as the line shutter array, or when a liquid crystal panel having a light shielding portion formed between transparent electrodes is used, mixing of images can be prevented.
[0066]
Also, when the substrate thickness of the line shutter array is set to a constant value and the display and the line shutter array are brought into close contact with each other, mixing of images can be prevented.
In addition, when using a display that can display colors by mixing red, green, and blue for each pixel, when using a color display color in which pixels of the same color are arranged in a horizontal line, the same color is displayed in the vertical direction. Image mixing is also possible when parallel white light is incident on the color display and the light emitted from each red, green, and blue pixel is superimposed on the diffuser using a lenticular lens attached to the front of the color display. Can be prevented.
[0067]
Furthermore, when the distance between the viewpoints of the observer's observation position is set as the binocular distance between human eyes and the observation image is a parallax image corresponding to each viewpoint, a stereoscopic image can be observed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an essential part showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged view of a line shutter array.
FIG. 4 is a control block diagram.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of a ROM
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a lookup table
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a control signal
FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of a control signal calculation program
FIG. 9 is a diagram showing a display area observed from a viewpoint and parameters.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a pixel pitch.
FIG. 11 is an explanatory diagram when the observation distance L> the standard observation position L0.
FIG. 12 is an explanatory diagram when the observation distance L <the standard observation position L0.
FIG. 13 is a flowchart for explaining calculation of discrete values.
FIG. 14 is an explanatory diagram of observation image mixing.
15 is a diagram showing the opening width of FIG. 14;
FIG. 16 is a diagram for explaining a small aperture.
17 is a diagram showing the opening width of FIG.
FIG. 18 is an explanatory diagram for calculating the minimum unit width.
FIG. 19 shows a liquid crystal panel.
FIG. 20 is an explanatory diagram of normally white
FIG. 21 is an explanatory diagram of normally black
FIG. 22 is a diagram showing an arrangement of a liquid crystal display and a liquid crystal panel.
FIG. 23 is an explanatory diagram of color misregistration.
FIG. 24 is a diagram showing an example of a display device
FIG. 25 is a diagram showing another arrangement of pixels of a display device
FIG. 26 is a diagram showing another example of the display device.
FIG. 27 shows a conventional example.
[Explanation of symbols]
1,2,3: Image
4, 4A, 4B, 4C: Pixel
5: Display
6: Line shutter array
7: Transmission part
8: Shading part
9: Control circuit (control means)
10: Observer
11: Tracking sensor
12: Ranging circuit
13: Calculator
14: Observation position measuring means
15: CPU
16: Bus
17, 18: ROM
19: RAM
20, 21: Output interface
22: Input interface
23: Lookup table
24: Control signal calculation program
24A: 1st P coordinate calculation part
24B: First Q coordinate calculation unit
24C: 1st opening width calculation part
24D: first closing width calculation unit
24E: Error calculation unit
24F: second opening width calculation unit
24G: Second closing width calculation unit
24H: Second P coordinate calculation unit
24I: Second Q coordinate calculation unit
24J: Control signal calculation means
24K: Reading unit (reading means)
25: Expression storage area
26: Constant storage area
31, 32: Glass substrate
33: Transparent electrode
34: Control circuit
35: Liquid crystal
36, 37: Polarizer
38: Space
39, 44, 55: Liquid crystal panel
40, 43, 45, 46: Observation light
41: Opening
42: Closing
51: Liquid crystal display
52, 53, 56, 57: Glass substrate
54, 58: Liquid crystal
59: Transmission part
60: Shading part
61: Polarizer
71: Lenticular lens
72: Diffuser
73: Light source

Claims

Sequentially displaying a plurality of images on the image Motogoto, a display unit that displays an image of a plurality of channels on one screen,
A line shutter array capable of controlling a transmission state and a light shielding state of light from the pixels by a second width composed of a plurality of first widths;
An observation position measuring means for measuring an observation position for observing the first image among the plurality of images and outputting an observation position signal;
An opening / closing width calculating means for calculating the second width from the observation position signal, the width of the pixel, the distance between the display and the line shutter array, and the distance between the viewpoints of the observation position ;
Error calculating means for calculating a remainder obtained by dividing the calculated second width by the first width as an error;
A control means for narrowing the second width in units of the first width according to the amount of the error, and blocking light from the pixels displaying the second image of the plurality of images ;
An image display device comprising:

The image display device according to claim 1,
The first width is a minimum unit width that the control means can control,
The image display apparatus , wherein the control means further narrows the second width by the minimum unit width when the error exists .

The image display device according to claim 1,
An image display device using a display capable of color display by mixing red, green, and blue for each pixel as the display.

The image display device according to claim 1,
An image display device using a color display in which pixels of the same color are arranged in a horizontal straight line as the display.