JP4470355B2 - メガネなし表示システム - Google Patents

メガネなし表示システム Download PDF

Info

Publication number
JP4470355B2
JP4470355B2 JP2001558781A JP2001558781A JP4470355B2 JP 4470355 B2 JP4470355 B2 JP 4470355B2 JP 2001558781 A JP2001558781 A JP 2001558781A JP 2001558781 A JP2001558781 A JP 2001558781A JP 4470355 B2 JP4470355 B2 JP 4470355B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
display
light
motomeko
eye
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
JP2001558781A
Other languages
English (en)
Inventor
晶司 佐藤
英彦 關澤
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.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony 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 Sony Corp filed Critical Sony Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP4470355B2 publication Critical patent/JP4470355B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/22Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type
    • G02B30/25Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the stereoscopic type using polarisation techniques
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/305Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using lenticular lenses, e.g. arrangements of cylindrical lenses
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/307Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using fly-eye lenses, e.g. arrangements of circular lenses
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/31Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using parallax barriers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/32Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using arrays of controllable light sources; using moving apertures or moving light sources
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/349Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking
    • H04N13/351Multi-view displays for displaying three or more geometrical viewpoints without viewer tracking for displaying simultaneously
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/366Image reproducers using viewer tracking
    • H04N13/38Image reproducers using viewer tracking for tracking vertical translational head movements
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/398Synchronisation thereof; Control thereof
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/324Colour aspects

Description

【0001】
技術分野
本発明は、メガネなし表示システムに係り、特殊なめがね等を着用することなく両眼視差のある2枚の2次元映像にて3次元映像を再現自在とするメガネなし3D表示装置に関する。
【0002】
背景技術
現在一般に普及している表示装置は2次元画像の表示が一般的であるが、通常の現実世界では人は両眼視差を持った3次元画像を観察しており、表示装置においても視差情報の表現能力を兼ね備えたディスプレイの開発が望まれている。
【0003】
両眼視差のある2枚の画像を2次元映像にて3次元映像を再現するために、左右の眼に別々に分離提示する方法により各種方式が提案されている。すなわち、特殊なメガネを用いる方式やレンチキュラ方式、パララックスバリア方式などがある。
【0004】
しかしながら、前記特殊なメガネを用いる方式では異物をつけている違和感は避けられず、また前記レンチキュラ方式、パララックスバリア方式などでは立体視できる領域が横方向に±数cmと非常に少ないため頭部位置が制限され、メガネをかける以上に苦痛を感じると言う問題がある。
【0005】
その様な事情に鑑み、本発明者は既に、メガネを必要とせず且つ観察者頭部位置の左右方向の自由度を確保した液晶表示装置(特開平10−63199)を発案している。
【0006】
ここで前記液晶表示装置(特開平10−63199)の構成を図9〜図11に示す。図9において、10は液晶表示装置の筺体(図示省略)に収納された液晶表示素子であり、該液晶表示素子10の背面側にはフレネルレンズ11が所定距離隔てて配設されている。このフレネルレンズ11は、一側面に同心状の凹凸するレンズ面を有し、フレネルレンズ背面側の中心の焦点から入射した光をほぼ平行光として射出させる。
【0007】
液晶表示素子10の前面には拡散板12が取り付けられ、液晶表示素子10を通過した光は拡散板12を経て観察者側に射出される。また13は液晶表示素子10を背面から照射するための光源としてのバックライトである。このバックライト13の前面側(照射側)には中央を境にして右眼用偏光フィルタ部14aと左眼用偏光フィルタ部14bとが左右に配置されている。
【0008】
これら右眼用、左眼用偏光フィルタ部14a,14bは、互いに偏光方向が直交する直線偏光フィルタとして構成され、例えば右上がり偏光面と左上がり偏光面となっている。
【0009】
前記液晶表示素子10は光透過型であり、図9Bに示すように、液晶パネル20とこの液晶パネル20の両面にそれぞれ配置された2枚の偏光フィルタ21、22とを有する。液晶パネル20は、例えば一対の配向膜内に90度ねじれた液晶が収納され、一対の配向膜間に電圧を印加しないときは入射光を90度回転させて射出し、電圧を印加したときは入射光を回転させることなくそのまま射出させる。
【0010】
2枚の偏光フィルタ21、22は、それぞれ液晶パネルの1水平ライン毎に、互いに直交する直線偏光フィルタライン部La,Lbを交互に配置し、且つ光源側(背面側)と観察側(前面側)の対向する直線偏光フィルタライン部La,Lbを直交する偏光方向に構成されている。
【0011】
従って、右眼用偏光フィルタ部14a若しくは左眼用偏光フィルタ部14bからの光は同一偏光面の直線偏光フィルタライン部La,Lbのみから入光するため、それぞれ1水平ラインおきに入光することになり、この入光した各光は電圧無印加のときに透光し、電圧印加のときに遮断される。
【0012】
また前記液晶表示素子10の液晶パネル20には、2枚の偏光フィルタ21,22の透光ラインに合わせて1水平ライン毎に右眼用と左眼用の映像情報が交互に表示されるよう構成されている。このため、観察者が明視距離(近点距離)において液晶表示素子10を見れば、右眼用の映像のみが右眼25aに、左眼用の映像のみが左眼25bにそれぞれ独立に入光して両眼視差に基づく3次元知覚により立体映像として見ることができる。
【0013】
前記液晶表示素子の他の例としては図10に示す液晶表示素子10aがある。図10において液晶表示素子10aは、液晶パネル20とこの両面にそれぞれ配置された2枚の偏光フィルタ21a,22aを有している。液晶パネル20の構成は図9のものと同一であるが、2枚の偏光フィルタ21a,22aの構成が異なる。
【0014】
すなわち、各偏光フィルタ21a,22aは全面にわたって同一偏光面の直線偏光フィルタであるが、双方の偏光フィルタ21a,22aの偏光面は互いに直交する方向に設定されている。そして、光源側の偏光フィルタ21aには液晶パネル20の1水平ライン置きに1/2波長板26が付設されている。
【0015】
この1/2波長板26は図11Aに示すように、入射光を90度回転させて射出するように配置されている。図11Bにおいて、左上がり方向の偏光は1/2波長板26のない偏光フィルタ21aのラインを通過できないが、1/2波長板26があると90度回転して右上がり方向の偏光となるため偏光フィルタ21aのラインを通過できる。逆に、右上がり方向の偏光は1/2波長板26のない偏光フィルタ21aのラインを通過できるが、1/2波長板26があると90度回転して左上がり方向の偏光となるため偏光フィルタ21aのラインを通過できない。
【0016】
そして、光源側の偏光フィルタ21aに入光した直後の光の偏光方向は全て右上がり方向となるので、観察側の偏光フィルタ22aの偏光方向は全て左上がり方向で良く、コスト安となる。
【0017】
さらに、前記観察側の偏光フィルタ22aを全面にわたって同一の偏光面を有する直線偏光フィルタとして構成し、双方の偏光フィルタ21,22aの偏光方向が同一となるラインで前記駆動条件(駆動電圧)を逆に設定するように構成しても良い。
【0018】
また前記直線偏光に代えて円偏光のものを用いても良い。さらに前記フレネルレンズ11の代わりに凹面鏡を使用したものであっても良い。
【0019】
しかしながら前記図9〜図11の表示装置では、観察者頭部位置縦方向の自由度が確保されず、観察者の頭部位置に制限が必要なものであった。
【0020】
ここで前述の特開平10−63199に示した画像分離機構と画素が離れた状態の表示面を使用した場合の、観察者頭部位置の移動に対する追尾について図12〜図13を用いてより詳しく説明する。
【0021】
図12は縦方向への追尾を光源の位置で対応した構成を示した図である。いずれの図においても、バックライト(光源)から出た光は表示面全体を照明した後観察者頭部位置へと集光するように構成されており、液晶表示素子10およびフレネルレンズ11は図9〜図11のものと同一である。
【0022】
例えば観察者の頭部位置が実線から破線位置へと移動するとバックライトの位置を1から2へとすることで、破線で表示される頭部位置へ集光する様になり、図12においては縦方向への観察者頭部位置の追尾が可能となる。
【0023】
このときの画素と画像分離機構との関係について、図12に示す構成を例に詳細に示したものが図13である。図13下部には画素と画像分離機構との関係の拡大図を示してある。尚この図において、画素は前記液晶パネルを、画像分離機構は前記偏光フィルタを各々示している。
【0024】
図13において、観察者頭部実線位置においてはバックライトからの光線は画像分離機構を経た後当該画素を透過して観察者へとくるため左右画像の分離がされている。
【0025】
しかし図から明らかなように、観察者頭部位置の実線位置から破線位置への移動に対して、バックライトの対応は実線から破線となって光線の向きが変わってしまうため、画像分離機構の位置と画素の位置関係が合わなくなってしまい左右画像のクロストークを生じてしまう。
【0026】
発明の開示
本発明の目的は、メガネをかけることなく且つ画素内に画像分離機構を設けることなしに、左右画像のクロストークの少ない表示を実現するとともに、観察者頭部位置の縦方向自由度を拡張させたメガネなし表示システムを提供することにある。
【0027】
本発明のメガネなし表示システムは、透過型表示素子を有するとともに、左眼用および右眼用の画素領域を各々形成する画素と、左眼用および右眼用の画像分離機構を各々形成する第1の画像分離機構とを有した表示手段と、前記表示手段の背面側に集光作用を有した第1の光学手段を介して設けられるとともに、該第1の光学手段の集光点近傍に配設された左右眼用の光源と、前記光源の前記第1の光学手段側に設けられ、前記第1の画像分離機構と一対となって機能する第2の画像分離機構と、前記表示手段の前面側に設けられ、縦方向拡散機能を有した光拡散手段とを備えたことを特徴としている。
本発明のメガネなし表示システムにおいて、前記光源は、左眼用の光源の波長と右眼用の光源の波長とが異なるように構成されているものである。
【0028】
また本発明のメガネなし表示システムの、前記表示手段と光拡散手段の間には集光作用を有した第2の光学手段が設けられていることを特徴としている。
また本発明のメガネなし表示システムの、前記光拡散手段は、微小レンズアレイがランダムに配置されて構成されていることを特徴としている。
また本発明のメガネなし表示システムの、前記光拡散手段は、前記表示手段の表示画面の水平方向に延伸して形成された微小レンズをランダムに複数配置したマイクロレンズアレイを備えていることを特徴としている。
また本発明のメガネなし表示システムの、前記光源は左眼用の光源と右眼用の光源を結ぶ方向に線状又は帯状に構成されていることを特徴としている。
た本発明のメガネなし表示システムの、前記第1、第2の画像分離機構は、各々左右眼用に互いに異なる色フィルターからなることを特徴としている。
【0029】
これにより右眼用画像が右眼に、左眼用画像が左眼に非常に良く分離された状態で、観察者頭部位置の縦方向の自由度を確保することができる。
【0030】
発明を実施するための最良の形態
【0031】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。先ず本発明の実施形態の一つについて構成概念図を図1に示す。図2、図3は本発明に用いられるバックライトの詳細例を示したもので、図4〜図6は本発明の光拡散手段の例及び使用例を示している。
【0032】
図1は、本発明の右眼(または左眼)用の画像が上下方向の観察者に観察自在とした垂直方向断面構成概念図である。図1において30は、透過型表示素子、例えば液晶表示素子から成り、左眼用および右眼用の画素領域を各々形成する画素(31)と、左右眼用に互いに異なる偏光方向に偏光する第1の画像分離機構(32)とを有した表示手段である。
【0033】
この表示手段30の背面側には集光作用を有したレンズ41(第1の光学手段)および第2の画像分離機構52(偏光フィルタ部)を介して左右眼用に異なる機能を有した光源60が配設されている。
【0034】
前記表示手段30の前面側には、該表示手段30を透過した後の光線を観察者の頭部方向へ指向させるためのレンズ42(第2の光学手段)を介して、縦方向拡散機能を有した光拡散板70(光拡散手段)が配設されている。
【0035】
前記レンズ41,42(第1、第2の光学手段)は、凸レンズ、フレネル凸レンズ、凹面鏡、非球面レンズ、非球面鏡の組み合わせにより構成される。また左右眼用の光源60は、前記画像分離機構(32,52)との組み合わせで画像分離機能が有効となるよう配設される。
【0036】
例えば、右眼用、左眼用に互いに直交した直線偏光、向きの異なる円偏光、異なる波長(赤と青など)などにより実現される。バックライト(光源60)の配設位置形状等の詳細については、後述するが左右画像のクロストークが生じないようその形状が小さく線状点状であることが望ましい。
【0037】
前記表示手段30は、透過型のものであり液晶表示素子(以下LCD)、フィルムやスライド等により実現される。この表示手段30は後述する図6に示すように、左眼用の画像を表示する画素領域および右眼用の画像を表示する画素領域が交互に形成された画素31と、左眼用の画像分離機構および右眼用の画像分離機構が交互に形成された画像分離機構32とで構成され、前記画素31および画像分離機構32は、例えば所定厚みを有した透明なガラス33,34を介して装着されている。
【0038】
また、それら画像分離機構は、右眼用(左眼用)バックライトからの表示面右眼用の画素領域を通る光線と、画像分離機構右眼用(左眼用)を通る光線の領域とが一致するように設置されている。
【0039】
前記光拡散板70は縦方向の拡散機能を持った拡散板であればよく、複数の凹レンズ、凸レンズ、非球面レンズの組み合わせによるシート状拡散板により実現される。
【0040】
図2および図3は、本発明に用いられるバックライト(光源60)の実施形態の一例を表しており、図2はバックライトと表示面観察者位置の斜視図である。これらの図のように光源60は、前記第1,第2の光学手段(レンズ41,42;ここでは図示省略)を経て観察者右眼(左眼)位置で観察したときに、表示面全体が一様に明るくなる領域に配設するものである。
【0041】
すなわち具体的には図2に示すように、左右眼用のバックライト(光源60)の配設位置は、観察者左右眼と第2の光学手段(レンズ42)のセンターを結ぶ直線上にあり、左右眼の中心と前記第2の光学手段のセンターを結ぶ直線上でかつ第2の光学手段の集光点の前後近傍付近にて、垂直な方向に配設するとよい。
【0042】
図3は、観察者方向から見たバックライト形状の例である。図中斜線で示す部分は、左右眼用バックライト(光源60)に配設された第2の画像分離機構52を表しており、また図示のように光源60の形状は、実効的に前述した位置の点光源でも良いが、左右方向の観察者の頭部自由度を広げるため、前記左右眼用の光源の2点を結ぶ方向の線状又は帯状光源を用いる。
【0043】
また左右眼用光源の間にブラック領域52b若しくは空白領域52hを設けてもよい。この様に構成されたバックライト(光源60)を用いて、画像表示面に配設された表示手段の画像分離機構を設計配設することにより、左右画像の非常に高い分離能が得られる。
【0044】
図4に、縦方向拡散機能を有した光拡散手段(光拡散板70)の実施形態の一例を示す。図中矢印は、表示手段30の左画像(右画像)表示画素領域からの光線を示している。該光線束は局所的には図に示す様にほぼ平行とみなせる。
【0045】
図4Aは凸レンズアレイのシートで形成した光拡散板70aを示し、図4Bは凹レンズアレイのシートで形成した光拡散板70bを示した例であるが、この様な構成とすることで表示面からの光線は図示のような軌跡をたどる。
【0046】
前記光拡散手段の凸レンズ、凹レンズは、球状である必要はなく非球面、サイン波などでよく、1つのレンズの縦方向の幅は、表示面画素の大きさと同等であるかそれ以下であることが望ましく、また焦点距離を調節することで該光線の広がりを調整するとよい。
【0047】
また、横方向への光線の散乱を防ぐために各レンズアレイはシリンドリカル形状などであると良い。横方向の光の広がりは左右画像のクロストーク発生の原因となるため極力小さく抑えたほうが良く、最悪値は右(左)画像の横方向拡散光が左(右)眼に入光しない条件とする。また、各レンズ及びシートの材質は透明であるとよい。
【0048】
図5は、本発明の光拡散手段(例えば光拡散板70a)を、本発明の光源60、第2の画像分離機構52、第1の光学手段(図示省略)、表示手段30の表示面の手前に配設して構成した例の横断画図である。尚図5において第2の光学手段(レンズ42)は図示省略している。
【0049】
図5Aは光拡散板70aの各レンズアレイの焦点距離が短い例、図5Bは該焦点距離が長い例である。図中斜線部分は表示面端領域の観察可能領域を示し、格子部分は表示面全体が観測可能な領域である。光源60から発した光線は表示面全体を照明した後、表示手段30の画像分離機構により左右画像が分離された形で、其々左右眼に集光するよう光線は進み、図示のように光拡散板70aにより縦方向にのみ広がり、観察可能領域が拡張される。
【0050】
観察可能領域の大きさも図から明らかなように調節自在であるが、観察可能領域を広げることは即ち、観察者位置に集光していた一定量のバックライト(光源60)からの光を広げてしまうことになるので、余りに広げすぎると当然暗くなってしまうため、観察者の頭部位置の移動予測領域と観察可能領域を一致させた方が良いのは言うまでもない。
【0051】
図6は本発明の光拡散手段を用いた表示システムと観察者の頭部位置との関係をより詳しく示している。光源60より出た光は、第2の画像分離機構52、レンズ41(第1の光学手段)、表示手段30の第1の画像分離機構32および画素31の各対応する領域および光拡散板70aを経て観察者1の左右眼へと集光するように進む。尚図6においては第2の光学手段(レンズ42)は図示省略している。
【0052】
ここで光拡散板70aがなければ、透過光は観察者1の位置に集光していくため、観察者の頭部が、観察者1の位置に存在するときのみ表示面の画像を観察することができ、それ以外の縦方向にずれた観察者2〜4の位置に存在するときは観察できない。しかし本発明のように光拡散板70aを配設することにより、前記透過光は図示のように縦方向に広がっていき、この過程が表示面全域で生じるので、観察者の頭部が観察者1〜4のいずれの位置に存在するときであっても、すべて、表示面の画像を観察することができる。これによって縦方向(上下)での頭部位置の自由度が拡張自在となるものである。
【0053】
尚図7Aに示すように、前記表示手段30と光拡散板70の間に、前記レンズ42(第2の光学手段)を設けない構成とすることも可能である。この場合、観察者の視点の光軸方向(奥行き方向)の位置が変わると、光源60の位置を変える(又はレンズ41を交換する)ことによって対処できるが、このとき表示手段30の画像分離機構(分離フィルタ)のピッチを変更する必要がある。
【0054】
これに対して、図7Bのようにレンズ42(第2の光学手段)を設けた場合は、観察者の視点の光軸方向(奥行き方向)の位置が変わる場合に、レンズ42を交換するだけで対処することができる。
【0055】
尚前記光拡散手段は、画素、画像分離機構(画像分離フィルタ)やフレネルレンズ溝ピッチなどとの関連で、モアレ現象発生(レンズの同心状縞部分が液晶素子に干渉しあって、映像上に縞模様が発生すること)を防止するために、微小レンズアレイがランダムに配置された構成であると良い。
【0056】
図8に縦方向拡散機能を有した光拡散手段(光拡散板70)の実施形態の他の例を示す。この例の光拡散板70cは図8Aのように、複数の微小レンズをランダムに配置したマイクロレンズアレイを備えている。
【0057】
このマイクロレンズアレイの各微小レンズは、表示手段30の表示画面の水平方向に延伸して形成され、その正面形状は、例えば図8Bのように楕円形状に代表される、縦横方向に異方性を持った形状を有し、その断面形状は例えば図8Cのように突起状であると良い。
【0058】
尚一例として図8のような断面のものを示したが、レンズの効果を発現できるものであれば、これに限ることはなく凹レンズのものや突起状などでも良く、また厚み方向に屈折率の異なる材料を積層させて作製される組み合わせレンズも好適に用いられる。
【0059】
1つのレンズの縦方向の幅は、表示面画素の大きさと同等であるかそれ以下であることが望ましく、光の波長以上であることが必要である。レンズの配置および大きさは、拡散の効果を最大限に引き出す為に正面からみて隙間なく並べられていると良いが、画素および画像分離機構(画像分離フィルタ)およびフレネルレンズのピッチと、積層された微小レンズの場合の干渉の為、モアレ現象が発生しないようその配設位置と大きさは大きく制限を受ける。
【0060】
例えば、微小レンズの配設位置、大きさ、形状、レンズ曲率が各々ランダムであると良く、また大きさは画素に比べて微小であると良い。
【0061】
光拡散手段はシート状に形成し、表示手段30の表示面に貼り合わせることが可能であり、その際、表示面側に拡散機能を乱さない糊、粘着材等を具備しても良い。
【0062】
また前記光拡散板を、表示装置の最表面に設置した場合は、湿度、温度、光、摩耗等の外部要因により機能が変化しないようにする。また外乱光の影響を最小限に防ぐ為、光拡散板最表面は公知の表面反射防止処理が施されていると良い。また光拡散板が着色などにより表示面の画像に影響を与えてはいけない。
【0063】
また前記光拡散手段(光拡散板70,70a,70b,70c)は、該光拡散手段の少なくとも一方の面に例えばガラスなどの透明媒体が配設されて構成されても良い。
【0064】
尚本発明が適用される表示装置は、前記以外に例えば以下のような特徴を備えている。
【0065】
すなわち、前記第1、第2の光学手段が、凸レンズ、フレネル凸レンズ、シリンドリカル凹面鏡、非球面鏡等の組み合わせであることを特徴とするもの。
また前記第1、第2の光学手段を1つの光学手段で兼ねているもの。
また前記光拡散手段が複数の凹レンズ、凸レンズ、非球面レンズ、シリンドリカルレンズを組み合わせ構成されたシート状であるもの。
前記左右の眼用に用意された異なる機能を有する光源が、直線偏光、円偏光、赤と青などの異なる波長であることを特徴とするもの。
前記画像分離機構が直線偏光、円偏光、赤と青などの異なる波長であることを特徴とするもの。
前記画像分離機構が前記バックライト(光源)入光面側の直線偏光板に入光面側に水平ライン置きに1/2波長板を設けた構成であるもの。
前記光拡散手段の光の拡散方向が前記画像分離機構の分離方向と垂直方向であることを特徴とするもの。
前記光拡散手段の光の拡散方向が観察者左右眼結合方向と垂直方向であることを特徴とするもの等である。
【0066】
以上説明したように本発明によれば、メガネをかけることなく且つ画素内に画像分離機構を設けることなしに、左右画像のクロストークの少ない表示が、少ないコストにて実現可能となり、且つ、観察者頭部位置の縦方向自由度が著しく拡張される。
また本発明を、先願の観察者の頭部位置横方向の自由度を拡張させた表示装置に適用すれば、横方向および縦方向ともに自由度を拡張させた表示装置が得られる。
【0067】
産業上の利用可能性
本発明は上記実施形態例に限らず、メガネをかけることなく立体映像を観ることができる他の構成の表示装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
図1は本発明の一実施形態例の構成概念図、図2は本発明の一実施形態例の要部構成を示す斜視図、図3は本発明の一実施形態例を表し、観察者側から光源をみた要部説明図、図4は本発明の一実施形態例の光拡散手段の具体例を示し、図4Aは凸レンズ型の断面構成図、図4Bは凹レンズ型の断面構成図、図5は本発明の一実施形態例を表し、図5Aは短焦点タイプの構成図、図5Bは長焦点タイプの構成図、図6は本発明の一実施形態例を表し、要部を示した構成図、図7は本発明の実施形態例を表し、図7Aは第2の光学手段を設けない場合の構成図、図7Bは第2の光学手段を設ける場合の構成図、図8は本発明の他の実施形態例の光拡散手段の具体例を表し、図8Aは平面図、図8Bは微小レンズの正面図、図8Cは図8Bの切断面図、図9は本発明が適用される表示装置を表し、図9Aは光学系の平面図、図9Bは液晶表示素子の分解斜視図、図10は本発明が適用される表示装置を表し、液晶表示素子の分解斜視図、図11は本発明が適用される表示装置を表し、図11Aは1/2波長板の偏光状態を示す説明図、図11Bは光源側の偏光フィルタの入光状態を示す説明図、図12は従来の表示装置における、観察者の頭部位置を追尾した説明図、図13は従来の表示装置における、観察者頭部位置の違いによる左右画像クロストーク発生原理を示す説明図である。

Claims (9)

  1. 透過型表示素子を有するとともに、左眼用および右眼用の画素領域を各々形成する画素と、左眼用および右眼用の画像分離機構を各々形成する第1の画像分離機構とを有した表示手段と、
    前記表示手段の背面側に集光作用を有した第1の光学手段を介して設けられるとともに、該第1の光学手段の集光点近傍に配設され、互いに波長が異なるように構成された左眼用の光源と右眼用の光源とからなる光源と、
    前記光源の前記第1の光学手段側に設けられ、前記第1の画像分離機構と一対となって機能する第2の画像分離機構と、
    前記表示手段の前面側に設けられ、縦方向拡散機能を有した光拡散手段と
    を備えたメガネなし表示システム。
  2. 前記表示手段と光拡散手段の間には集光作用を有した第2の光学手段が設けられている請求項1に記載のメガネなし表示システム。
  3. 前記光拡散手段は、微小レンズアレイがランダムに配置されて構成されている請求項1に記載のメガネなし表示システム。
  4. 前記光拡散手段は、微小レンズアレイがランダムに配置されて構成されている請求項2に記載のメガネなし表示システム。
  5. 前記光拡散手段は、前記表示手段の表示画面の水平方向に延伸して形成された微小レンズをランダムに複数配置したマイクロレンズアレイを備えている請求項1に記載のメガネなし表示システム。
  6. 前記光拡散手段は、前記表示手段の表示画面の水平方向に延伸して形成された微小レンズをランダムに複数配置したマイクロレンズアレイを備えている請求項2に記載のメガネなし表示システム。
  7. 前記光源は左眼用の光源と右眼用の光源を結ぶ方向に線状又は帯状に構成されている請求項1に記載のメガネなし表示システム。
  8. 前記光源は左眼用の光源と右眼用の光源を結ぶ方向に線状又は帯状に構成されている請求項2に記載のメガネなし表示システム。
  9. 前記第1、第2の画像分離機構は、各々左右眼用に互いに異なる色フィルターからなる請求項1に記載のメガネなし表示システム。
JP2001558781A 2000-02-07 2001-02-07 メガネなし表示システム Expired - Fee Related JP4470355B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000029621A JP4560869B2 (ja) 2000-02-07 2000-02-07 メガネなし表示システムおよびバックライトシステム
PCT/JP2001/000840 WO2001059508A1 (fr) 2000-02-07 2001-02-07 Systeme d'afficheur sans lunettes de vue

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP4470355B2 true JP4470355B2 (ja) 2010-06-02

Family

ID=18554853

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000029621A Expired - Fee Related JP4560869B2 (ja) 2000-02-07 2000-02-07 メガネなし表示システムおよびバックライトシステム
JP2001558781A Expired - Fee Related JP4470355B2 (ja) 2000-02-07 2001-02-07 メガネなし表示システム

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000029621A Expired - Fee Related JP4560869B2 (ja) 2000-02-07 2000-02-07 メガネなし表示システムおよびバックライトシステム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6864862B2 (ja)
JP (2) JP4560869B2 (ja)
WO (1) WO2001059508A1 (ja)

Families Citing this family (49)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL1019058C2 (nl) * 2001-09-28 2003-03-31 Dsv Gmbh Inrichting en werkwijze voor diepteweergave van beelden.
JP3576521B2 (ja) * 2001-11-02 2004-10-13 独立行政法人 科学技術振興機構 立体表示方法及びその装置
AU2002355017A1 (en) * 2002-11-20 2004-06-15 Seijiro Tomita Three-dimensional image display device
JP3935095B2 (ja) 2003-03-20 2007-06-20 株式会社ソフィア 画像表示装置および光源ユニット
KR100728204B1 (ko) * 2003-06-02 2007-06-13 삼성에스디아이 주식회사 2차원 영상과 3차원 영상 겸용 디스플레이 장치
GB2405519A (en) * 2003-08-30 2005-03-02 Sharp Kk A multiple-view directional display
US7400447B2 (en) * 2003-09-03 2008-07-15 Canon Kabushiki Kaisha Stereoscopic image display device
GB0323279D0 (en) * 2003-10-04 2003-11-05 Koninkl Philips Electronics Nv Improving colour ratios in a 3D image display device
JP4027898B2 (ja) * 2004-01-29 2007-12-26 株式会社有沢製作所 偏光透過スクリーン、及び当該偏光透過スクリーンを用いた立体画像表示装置
JP2005215325A (ja) * 2004-01-29 2005-08-11 Arisawa Mfg Co Ltd 立体画像表示装置
KR20060023392A (ko) * 2004-09-09 2006-03-14 삼성전자주식회사 3차원 영상 표시 장치의 제조 방법 및 그에 사용되는 결합장치
ATE426218T1 (de) * 2005-01-12 2009-04-15 Koninkl Philips Electronics Nv Tiefenwahrnehmung
JP4934975B2 (ja) * 2005-03-17 2012-05-23 エプソンイメージングデバイス株式会社 画像表示装置
US8400494B2 (en) * 2005-10-11 2013-03-19 Primesense Ltd. Method and system for object reconstruction
US20110096182A1 (en) * 2009-10-25 2011-04-28 Prime Sense Ltd Error Compensation in Three-Dimensional Mapping
US9330324B2 (en) 2005-10-11 2016-05-03 Apple Inc. Error compensation in three-dimensional mapping
CN101496033B (zh) * 2006-03-14 2012-03-21 普莱姆森斯有限公司 利用散斑图案的三维传感
EP1994503B1 (en) * 2006-03-14 2017-07-05 Apple Inc. Depth-varying light fields for three dimensional sensing
KR101255000B1 (ko) * 2006-06-21 2013-04-16 삼성디스플레이 주식회사 일체형 광학판, 이를 갖는 백라이트 어셈블리 및액정표시장치
JP2008134617A (ja) * 2006-10-23 2008-06-12 Nec Lcd Technologies Ltd 表示装置、端末装置、表示パネル及び光学部材
WO2008087652A2 (en) * 2007-01-21 2008-07-24 Prime Sense Ltd. Depth mapping using multi-beam illumination
US8493496B2 (en) * 2007-04-02 2013-07-23 Primesense Ltd. Depth mapping using projected patterns
US8289228B2 (en) * 2007-04-18 2012-10-16 Seiko Epson Corporation Display device, method of driving display device, and electronic apparatus
WO2008155770A2 (en) * 2007-06-19 2008-12-24 Prime Sense Ltd. Distance-varying illumination and imaging techniques for depth mapping
US8363096B1 (en) * 2007-08-21 2013-01-29 Echopixel Technologies, Inc. Method and apparatus for displaying stereoscopic 3D images with a liquid crystal panel
KR101528143B1 (ko) * 2007-11-02 2015-06-15 엘지디스플레이 주식회사 액정전계렌즈를 이용한 입체표시장치
US8456517B2 (en) * 2008-07-09 2013-06-04 Primesense Ltd. Integrated processor for 3D mapping
US8462207B2 (en) * 2009-02-12 2013-06-11 Primesense Ltd. Depth ranging with Moiré patterns
US8786682B2 (en) * 2009-03-05 2014-07-22 Primesense Ltd. Reference image techniques for three-dimensional sensing
US8717417B2 (en) * 2009-04-16 2014-05-06 Primesense Ltd. Three-dimensional mapping and imaging
US9582889B2 (en) * 2009-07-30 2017-02-28 Apple Inc. Depth mapping based on pattern matching and stereoscopic information
US8830227B2 (en) * 2009-12-06 2014-09-09 Primesense Ltd. Depth-based gain control
US8982182B2 (en) * 2010-03-01 2015-03-17 Apple Inc. Non-uniform spatial resource allocation for depth mapping
CN103053167B (zh) 2010-08-11 2016-01-20 苹果公司 扫描投影机及用于3d映射的图像捕获模块
WO2012066501A1 (en) 2010-11-19 2012-05-24 Primesense Ltd. Depth mapping using time-coded illumination
US9167138B2 (en) 2010-12-06 2015-10-20 Apple Inc. Pattern projection and imaging using lens arrays
US20120200676A1 (en) * 2011-02-08 2012-08-09 Microsoft Corporation Three-Dimensional Display with Motion Parallax
IT1404059B1 (it) * 2011-02-14 2013-11-08 Sisvel Technology Srl Metodo per la generazione, trasmissione e ricezione di immagini stereoscopiche e relativi dispositivi.
US9030528B2 (en) 2011-04-04 2015-05-12 Apple Inc. Multi-zone imaging sensor and lens array
JP5524903B2 (ja) * 2011-05-13 2014-06-18 富士フイルム株式会社 パターン偏光板、画像表示装置、及び画象表示システム
JP2013016116A (ja) * 2011-07-06 2013-01-24 Sony Corp 情報処理装置、画像表示装置、および情報処理方法
US9651417B2 (en) 2012-02-15 2017-05-16 Apple Inc. Scanning depth engine
US10025089B2 (en) 2012-10-05 2018-07-17 Microsoft Technology Licensing, Llc Backlight for viewing three-dimensional images from a display from variable viewing angles
JP6359990B2 (ja) * 2015-02-24 2018-07-18 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置および表示方法
CN110770628A (zh) * 2017-06-14 2020-02-07 李程 头戴式显示器及其显示屏、头戴支架和视频
US11917121B2 (en) * 2019-06-28 2024-02-27 Interdigital Madison Patent Holdings, Sas Optical method and system for light field (LF) displays based on tunable liquid crystal (LC) diffusers
JP2023508342A (ja) * 2019-12-19 2023-03-02 エーワイイースリーディー・インコーポレイテッド 立体視画像を見せるための方法およびディスプレイシステム
US20220252893A1 (en) * 2021-02-09 2022-08-11 Himax Technologies Limited Light projection apparatus
DE102022210445A1 (de) 2022-09-30 2024-04-04 Continental Automotive Technologies GmbH Anzeigeeinrichtung mit Diffusor

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4346962A (en) * 1976-01-21 1982-08-31 Lawrence Holmes, Jr Light analyzing lenticular screen for viewing stereo images
JPH01116521A (ja) * 1987-10-29 1989-05-09 Furotsugusu:Kk 色付き立体視方法
JPH07128743A (ja) * 1993-11-04 1995-05-19 Mitsubishi Rayon Co Ltd 透過型スクリーン
JP3570104B2 (ja) * 1996-08-22 2004-09-29 ソニー株式会社 液晶表示装置
JP2951288B2 (ja) * 1997-05-30 1999-09-20 三洋電機株式会社 頭部位置追従型立体表示装置
JPH1195166A (ja) * 1997-09-18 1999-04-09 Sony Corp 立体画像表示方法及び立体画像表示装置
US6278546B1 (en) * 1999-04-01 2001-08-21 Honeywell International Inc. Display screen and method of manufacture therefor

Also Published As

Publication number Publication date
US6864862B2 (en) 2005-03-08
US20030048237A1 (en) 2003-03-13
WO2001059508A1 (fr) 2001-08-16
JP4560869B2 (ja) 2010-10-13
JP2005292159A (ja) 2005-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4470355B2 (ja) メガネなし表示システム
JP5122061B2 (ja) 自動立体ディスプレイ
JP5073156B2 (ja) 2次元及び3次元映像の互換が可能な多視点3次元映像システムの映像表示部
US6542296B2 (en) Back-lighted autostereoscopic display
JP3570104B2 (ja) 液晶表示装置
US9715117B2 (en) Autostereoscopic three dimensional display
US20060202910A1 (en) 2D/3D switchable display
JPH11285030A (ja) 立体画像表示方法及び立体画像表示装置
WO2001059509A1 (fr) Dispositif d'affichage et procede de conception d'un dispositif d'affichage
US11546574B2 (en) High resolution 3D display
KR20020004296A (ko) 액정표시판의 편광 특성을 이용한 입체영상 표시장치
JP2002148561A (ja) 立体ディスプレイ
JP2000075405A (ja) 表示装置
EP1699246A2 (en) Display
JPWO2005088386A1 (ja) 立体表示装置及び立体表示方法
JPH09311295A (ja) 立体画像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置
JP2004226928A (ja) 立体画像表示装置
JP3576630B2 (ja) 投写型立体画像表示装置
JP4627334B1 (ja) 立体画像表示装置
KR100658670B1 (ko) 입체 영상 디스플레이 장치
KR101346035B1 (ko) 입체 영상 디스플레이 장치와 미러 및 미러의 제조 방법
JPH10221645A (ja) 立体画像表示装置
JPS5933449A (ja) 立体視用透視板
WO2022074409A1 (en) Method and device for displaying a 3d image
JP2010048894A (ja) 立体ディスプレイ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070125

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20081112

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20090224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091007

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091130

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100209

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100222

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130312

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140312

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees