JP4639721B2 - 3D image display device - Google Patents

3D image display device Download PDF

Info

Publication number
JP4639721B2
JP4639721B2 JP2004275714A JP2004275714A JP4639721B2 JP 4639721 B2 JP4639721 B2 JP 4639721B2 JP 2004275714 A JP2004275714 A JP 2004275714A JP 2004275714 A JP2004275714 A JP 2004275714A JP 4639721 B2 JP4639721 B2 JP 4639721B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
image display
lens
dimensional
display device
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
JP2004275714A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006091333A (en
Inventor
泰 荻野
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.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon 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 Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP2004275714A priority Critical patent/JP4639721B2/en
Publication of JP2006091333A publication Critical patent/JP2006091333A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4639721B2 publication Critical patent/JP4639721B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、三次元映像表示装置に関する。   The present invention relates to a three-dimensional video display device.

従来、映像を撮影する時に左眼用の映像と右眼用の映像とをそれぞれ撮影し、左眼及び右眼でそれぞれの映像を観察し、左眼と右眼の視差や輻輳角を利用して二次元映像から三次元映像を再現することが知られている。また、二次元の表示映像の各画素に対応する可変焦点レンズを配置して、各画素に表示された映像の奥行き情報に基づき可変焦点レンズの焦点距離を変更して結像映像に奥行きを与えること、あるいは各画素の発光面に入射端を持つ導波路を設け、導波路の長さによって映像に奥行きを与えることにより、二次元映像から三次元映像を再現することが提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
特表平11−513129号公報 特開2003−295116号公報
Conventionally, when shooting a video, a left-eye video and a right-eye video are respectively captured, and each video is observed with the left and right eyes, and the parallax and the convergence angle of the left and right eyes are used. It is known to reproduce 3D images from 2D images. In addition, a variable focus lens corresponding to each pixel of the two-dimensional display image is arranged, and the focal length of the variable focus lens is changed based on the depth information of the image displayed on each pixel to give the formed image a depth. Alternatively, it has been proposed to reproduce a three-dimensional image from a two-dimensional image by providing a waveguide having an incident end on the light emitting surface of each pixel and giving the image a depth depending on the length of the waveguide (for example, , Patent Document 1 and Patent Document 2).
Japanese National Patent Publication No. 11-513129 JP 2003-295116 A

しかし、両眼視差や輻輳角によって二次元映像から三次元映像を再現する場合、両眼視差や輻輳角による距離感と像の光学的距離感とが必ずしも一致せず、その差が大きくなったり観察時間が長くなったりすると、視覚的違和感を感じ眼の疲労や吐き気等を生じるという不具合がある。また、特許文献1の開示例は、可変焦点レンズを用いた三次元映像表示の基本的なアイデアは提案されているものの、二次元映像を用いて三次元映像を表示する具体的な構成の提案がほとんどなされておらず、高い立体感を実現する三次元映像表示装置として未完成である。また、特許文献2の開示例は、複数の長さの異なる導波路を各画素の発光面にそれぞれ配置して導波路の長さによって奥行きを与えるため、奥行きの分解能を上げるためには長さの異なる導波路を多数配置する必要がある。このため映像の奥行き方向の分解能を上げるには限界があり高画質の三次元映像を得ることが難しいと言う問題がある。   However, when reproducing 3D images from 2D images using binocular parallax or convergence angle, the distance feeling due to binocular parallax or convergence angle does not necessarily match the optical distance feeling of the image, and the difference between them may increase. When the observation time is prolonged, there is a problem that the eyes feel uncomfortable and cause eye fatigue, nausea and the like. In addition, the disclosed example of Patent Document 1 proposes a specific configuration for displaying a 3D image using a 2D image, although a basic idea of 3D image display using a variable focus lens has been proposed. However, it is not completed as a three-dimensional image display device that realizes a high stereoscopic effect. In addition, in the disclosed example of Patent Document 2, a plurality of waveguides having different lengths are arranged on the light emitting surface of each pixel to give depth depending on the length of the waveguide. It is necessary to arrange a number of different waveguides. For this reason, there is a problem that it is difficult to obtain a high-quality three-dimensional image because there is a limit to increasing the resolution in the depth direction of the image.

本発明は、上記課題に鑑みて行われたものであり、高画質で違和感が少なく高い立体感の得られる三次元映像表示装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a three-dimensional video display device that has high image quality, low discomfort, and high stereoscopic effect.

上記目的を達成するために、本発明は、二次元映像表示素子と、前記二次元映像表示素子の少なくとも1つの画素に対応すると共に前記画素に表示された映像の奥行き情報に基づき焦点距離を変更可能な単位レンズ要素が、二次元的に配置されたレンズアレイと、前記レンズアレイで結像された前記映像を投影する接眼レンズとを備え、前記レンズアレイは少なくとも像側にテレセントリックであり、前記接眼レンズは前記レンズアレイ側にテレセントリックであり、前記接眼レンズの焦点位置は、前記レンズアレイの可変焦点距離範囲内にあり、これらを左眼用と右眼用の1対備え、それぞれに対応する視差画像を表示することを特徴とする三次元映像表示装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention relates to a two-dimensional image display element, and corresponds to at least one pixel of the two-dimensional image display element and changes a focal length based on depth information of an image displayed on the pixel. A possible unit lens element comprises a lens array arranged two-dimensionally, and an eyepiece for projecting the image formed by the lens array, the lens array being telecentric at least on the image side, The eyepiece is telecentric on the side of the lens array , and the focal position of the eyepiece is within the variable focal length range of the lens array, and these are provided in a pair for the left eye and for the right eye. A 3D video display device characterized by displaying a parallax image is provided.

また、本発明にかかる三次元映像装置では、前記二次元映像表示素子と前記レンズアレイとの間に拡大倍率を有する第一の中間結像レンズを備え、前記第一の中間結像レンズは、前記二次元映像表示素子に表示された映像を前記レンズアレイに投影し、少なくとも像側にテレセントリックであることが好ましい。 Further, in the 3D image device according to the present invention, a first intermediate imaging lens having an enlargement magnification is provided between the 2D image display element and the lens array, and the first intermediate imaging lens includes: It is preferable that an image displayed on the two-dimensional image display element is projected onto the lens array and is telecentric at least on the image side .

また、本発明にかかる三次元映像装置では、前記レンズアレイと前記接眼レンズの間に拡大倍率を有する第二の中間結像レンズを備え、前記第二の中間結像レンズは、拡大倍率を有する両側テレセントリックレンズであることが好ましい。 In the 3D image device according to the present invention, a second intermediate imaging lens having a magnification is provided between the lens array and the eyepiece, and the second intermediate imaging lens has a magnification. A double-sided telecentric lens is preferable.

本発明によれば、高画質で違和感が少なく高い立体感の得られる三次元映像表示装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional video display device that has high image quality, little discomfort, and high stereoscopic effect.

以下、本発明の実施の形態に関し図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1実施の形態にかかる双眼三次元映像表示装置の概略構成図である。図2は、図1の三次元映像表示装置の動作原理を説明する概略図である。図3は、図2に示す三次元映像表示装置の第1変形例の概略構成図である。図4は、図2に示す三次元映像表示装置の第2変形例の概略構成図である。図5は、本発明の第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の概略構成図である。図6は、第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第1変形例の概略構成図を示す。図7は、第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第2変形例の概略構成図を示す。図8は、第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第3変形例の概略構成図を示す。図9は、本発明の第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置で双眼三次元映像表示装置を構成した概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a binocular 3D image display apparatus according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the operating principle of the 3D image display apparatus of FIG. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a first modification of the 3D image display apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a second modification of the 3D video display apparatus shown in FIG. FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a 3D video display apparatus according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a first modification of the 3D image display apparatus according to the second embodiment. FIG. 7: shows the schematic block diagram of the 2nd modification of the three-dimensional video display apparatus concerning 2nd Embodiment. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a third modification of the 3D image display apparatus according to the second embodiment. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a binocular 3D video display device configured with the 3D video display device according to the second embodiment of the present invention.

(第1実施の形態)
図1および図2を参照しつつ、本発明の第1実施の形態にかかる三次元映像表示装置に関し説明する。
(First embodiment)
With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the 3D image display apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.

図1において、右眼用及び左眼用の一組の三次元映像表示装置A(R)及びA(L)とから双眼三次元映像表示装置Aが構成されている。右眼用三次元映像表示装置A(R)と左眼用三次元映像表示装置A(L)とは構成が同じであるため、以後右眼用の三次元映像表示装置A(R)を代表として詳説する。   In FIG. 1, a binocular 3D image display apparatus A is composed of a pair of 3D image display apparatuses A (R) and A (L) for right eye and left eye. Since the right-eye 3D image display device A (R) and the left-eye 3D image display device A (L) have the same configuration, the right-eye 3D image display device A (R) will be representative. As detailed.

図1に示すように、三次元映像表示装置A(R)は、表示用の映像を制御する三次元映像再生装置1を有し、これから送出される映像情報に基づき右眼用の映像を表示する二次元映像表示素子2(R)と、二次元映像表示素子2(R)の各画素の少なくとも1つに対応すると共に各画素に表示された映像に対応して三次元映像再生装置1から送出される奥行き情報(右眼距離情報)に基づき焦点距離を変更可能な単レンズ要素が、二次元的に配置された可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)と、可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)で焦点距離を変えて結像された映像4(R)を右眼5(R)に拡大投影する接眼レンズ6(R)から構成されている。   As shown in FIG. 1, the 3D video display device A (R) has a 3D video playback device 1 for controlling video for display, and displays a video for the right eye based on video information sent from this. The 3D video display device 2 (R) and the 3D video playback device 1 corresponding to at least one of the pixels of the 2D video display device 2 (R) and corresponding to the video displayed on each pixel. A variable-focus microlens array 3 (R) in which single lens elements whose focal length can be changed based on the transmitted depth information (right-eye distance information) are two-dimensionally arranged, and the variable-focus microlens array 3 (R ) And an eyepiece 6 (R) that projects the image 4 (R) imaged at a different focal length on the right eye 5 (R).

図2において、可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)で三次元映像再生装置1からの奥行き情報に従って焦点距離を変えられて結像された映像4(R)は、可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)の焦点距離範囲a面とb面の間隔d1内に形成される。a面は接眼レンズ6(R)から最も遠い距離に、b面は接眼レンズ6(R)に最も近い距離にある。一方、接眼レンズ6(R)の焦点面cは、a面とb面との間に位置するように構成され、右眼5(R)に拡大映像4’を投影する。   In FIG. 2, an image 4 (R) formed by changing the focal length in accordance with the depth information from the 3D image reproduction apparatus 1 by the variable focus microlens array 3 (R) is converted into the variable focus microlens array 3 (R). ) In the distance d1 between the focal length range a surface and b surface. The a-plane is the farthest distance from the eyepiece 6 (R), and the b-plane is the closest to the eyepiece 6 (R). On the other hand, the focal plane c of the eyepiece 6 (R) is configured to be located between the a-plane and the b-plane, and projects the enlarged image 4 'on the right eye 5 (R).

なお、焦点面cがa面より可変マイクロレンズアレイ3(R)側に来るように接眼レンズ6(R)を構成すると、表示映像の内、無限遠の像が右眼6(R)に結像できなくなる。無限遠の像を右眼6(R)に結像するためには、接眼レンズ6(R)の焦点面cが、可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)の焦点距離範囲a面とb面との間に位置するように接眼レンズ6(R)を構成しなければならない。a面、b面の位置は可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)の仕様によって変化する。また、a面とb面との間隔d1は大きいほうが表示可能な奥行きの幅が広くなり、より深い奥行き感(高い立体感)を実現できる。   If the eyepiece 6 (R) is configured such that the focal plane c is closer to the variable microlens array 3 (R) than the a-plane, an infinitely distant image is displayed on the right eye 6 (R). It becomes impossible to image. In order to form an image at infinity on the right eye 6 (R), the focal plane c of the eyepiece 6 (R) is the focal length range a and b of the variable focus microlens array 3 (R). The eyepiece 6 (R) must be configured to be located between The positions of the a-plane and b-plane vary depending on the specifications of the variable focus microlens array 3 (R). In addition, the larger the distance d1 between the a-plane and the b-plane, the wider the depth of displayable depth, and a deeper sense of depth (high stereoscopic effect) can be realized.

このようにして、三次元映像表示装置A(R)、A(L)を配置して、図1に示す双眼三次元映像表示装置Aが構成されている。   In this way, the binocular 3D video display device A shown in FIG. 1 is configured by arranging the 3D video display devices A (R) and A (L).

本第1実施の形態では、両眼で観察される三次元映像再生装置1からの映像は、各画素の奥行き情報に応じた光学的距離(焦点距離)と左右映像の視差とにより高画質で高い立体感を有する三次元映像として観察者に認識される。実世界の視覚認識を構成する、色、明るさ、光学的距離、視差のうち、色と明るさは二次元映像表示素子3(R)、3(L)で、光学的距離は可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)、3(L)による結像位置で、視差は左右映像で得られる。この結果、本第1実施の形態にかかる双眼三次元映像表示装置Aは、三次元認識に関わる情報の欠落が無いため、違和感の無い高い立体感を有する三次元映像を表示することが可能となる。   In the first embodiment, the video from the 3D video playback device 1 observed with both eyes has high image quality due to the optical distance (focal length) corresponding to the depth information of each pixel and the parallax between the left and right videos. It is recognized by an observer as a three-dimensional image having a high stereoscopic effect. Of color, brightness, optical distance, and parallax that constitutes real-world visual recognition, color and brightness are two-dimensional image display elements 3 (R) and 3 (L), and optical distance is variable focus micro. The parallax is obtained in the left and right images at the image formation position by the lens arrays 3 (R) and 3 (L). As a result, the binocular 3D image display apparatus A according to the first embodiment is capable of displaying a 3D image having a high stereoscopic effect without any sense of incongruity because there is no lack of information related to 3D recognition. Become.

なお、可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)、3(L)は、各単位レンズ要素が少なくとも像側にテレセントリックであることが望ましい。像側テレセントリックにすることで、像の結像位置が変化しても像の大きさに変動を生じることが無い。像の大きさが変動すると隣接画素の表示距離(結像距離)が異なるとき、近距離に結像される画素の像が遠距離に結像される画素の像に重なって表示されるなどの問題を生じる。   In the variable focus microlens arrays 3 (R) and 3 (L), it is desirable that each unit lens element is telecentric at least on the image side. By using image-side telecentricity, the image size does not change even if the image formation position changes. When the display distance (image formation distance) of adjacent pixels differs when the size of the image varies, the image of the pixel imaged at a short distance is displayed superimposed on the image of the pixel imaged at a long distance, etc. Cause problems.

また、接眼レンズ6を用いない構成では、視野を覆う大きさで三次元映像を表示するためには非常に大きな装置となる。   Further, in the configuration in which the eyepiece 6 is not used, it is a very large device for displaying a 3D image with a size covering the visual field.

なお、本第1実施の形態にかかる三次元映像表示装置A(R)、A(L)は、A(R)またはA(L)単体でも三次元映像を表示することが可能である。この場合、双眼三次元映像表示装置Aに比べ両眼視差情報が不足する分立体感が落ちるものの、可変焦点マイクロレンズアレイで結像される表示映像が奥行き情報に基づき形成されているため従来の三次元映像表示装置に比べ高い立体感を得ることができる。   Note that the 3D video display devices A (R) and A (L) according to the first embodiment can display 3D video with A (R) or A (L) alone. In this case, although the stereoscopic effect is reduced due to the lack of binocular parallax information as compared with the binocular 3D image display apparatus A, the display image formed by the variable focus microlens array is formed based on the depth information, so that the conventional tertiary A high stereoscopic effect can be obtained compared to the original video display device.

(第1実施の形態の第1変形例)
図3は、本第1実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第1変形例を示す。本第1変形例は、二次元映像表示素子2(以後、左眼用および右眼用をまとめて記す。他の部材も同様とする。)と可変焦点マイクロレンズアレイ3との間に第1中間結像レンズ7を配置した点が異なっている。前述の第1実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。
(First modification of the first embodiment)
FIG. 3 shows a first modification of the 3D image display apparatus according to the first embodiment. The first modification is a first between the two-dimensional image display element 2 (hereinafter, the left eye and the right eye are collectively described. The other members are the same) and the variable focus microlens array 3. The difference is that the intermediate imaging lens 7 is arranged. The same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図3において、第1中間結像レンズ7は、二次元映像表示素子2の表示映像を拡大して可変焦点マイクロレンズアレイ3に投影する。   In FIG. 3, the first intermediate imaging lens 7 enlarges the display image of the two-dimensional image display element 2 and projects it on the variable focus microlens array 3.

二次元映像表示素子2の単位画素は光の強弱のみを変調すればよいので、画素構造が比較的単純なため小型化が容易である。一方、可変焦点マイクロレンズアレイ3の単位レンズ要素は、平面内で屈折率分布を持たせる必要から二次元映像表示素子2の単位画素に比べ複雑な構造となり、二次元映像表示素子2ほどに小型化することが難しいことが考えられる。   Since the unit pixel of the two-dimensional image display element 2 only needs to modulate the intensity of light, the pixel structure is relatively simple and can be easily downsized. On the other hand, the unit lens element of the variable focus microlens array 3 has a complicated structure compared to the unit pixel of the 2D image display element 2 because it needs to have a refractive index distribution in a plane, and is as small as the 2D image display element 2. It may be difficult to make it.

本第1変形例では、第1中間結像レンズ7は、二次元映像表示素子2の単位画素を、可変焦点マイクロレンズアレイ3の単位レンズ要素とほぼ同じ大きさに拡大する構成としている。この結果、各画素に表示された映像を対応する単位レンズ要素に入射することが可能となり、異なる大きさの二次元映像表示素子2と可変焦点マイクロレンズアレイ3を組み合わせて三次元映像表示装置Aを構成することが可能になる。   In the first modification, the first intermediate imaging lens 7 is configured to expand the unit pixel of the two-dimensional image display element 2 to substantially the same size as the unit lens element of the variable focus microlens array 3. As a result, the image displayed on each pixel can be incident on the corresponding unit lens element, and the 3D image display device A can be obtained by combining the 2D image display element 2 and the variable focus microlens array 3 having different sizes. Can be configured.

なお、第1中間結像レンズ7は、少なくとも像側にテレセントリックな構成である事が望ましい。像側テレセントリックにすることで可変焦点マイクロレンズアレイ3に二次元映像表示素子2からの光を効率よく入射させることができ光利用効率が向上するので明るい映像を表示することが可能となる。また、より好ましくは両側テレセントリック構成が望ましい。物体側テレセントリックとすれば、ダイクロイックプリズムを併用する3板式表示素子を二次元映像表示素子2に用いることが可能となる。   It is desirable that the first intermediate imaging lens 7 has a telecentric configuration at least on the image side. By making the image side telecentric, the light from the two-dimensional image display element 2 can be efficiently incident on the variable focus microlens array 3 and the light utilization efficiency is improved, so that a bright image can be displayed. More preferably, a double-sided telecentric configuration is desirable. If the object side telecentric is used, a three-plate type display element using a dichroic prism together can be used for the two-dimensional image display element 2.

その他の作用、効果は、前述の第1実施の形態と同様であり説明を省略する。   Other operations and effects are the same as those of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

(第1実施の形態の第2変形例)
図4は、本第1実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第2変形例を示す。本第2変形例は、可変焦点マイクロレンズアレイ3(以後、左眼用及び右眼用をまとめて記す。他の部材も同様とする。)と接眼レンズ6との間に第2中間結像レンズ8を配置した点が異なっている。前述の第1実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明を省略する。
(Second modification of the first embodiment)
FIG. 4 shows a second modification of the 3D image display apparatus according to the first embodiment. In the second modification, a second intermediate image is formed between the variable focus microlens array 3 (hereinafter, the left eye and the right eye are collectively described, and other members are also the same) and the eyepiece 6. The difference is that the lens 8 is arranged. The same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図4において、可変マイクロレンズアレイ3による像面4の可変焦点距離間隔d1では高い立体感を得るには不十分な場合が考えられる。例えば、コストダウンのために二次元映像表示素子2や可変焦点マイクロレンズアレイ3を小さい素子で構成するような場合にこのような事が生じる虞がある。   In FIG. 4, the variable focal length interval d1 of the image plane 4 by the variable microlens array 3 may be insufficient to obtain a high stereoscopic effect. For example, this may occur when the two-dimensional image display element 2 and the variable focus microlens array 3 are configured with small elements for cost reduction.

本第2変形例では、第2中間結像レンズ8を像面4と接眼レンズ6との間に配置し、像面4を像面9に拡大投影することによって、可変焦点距離間隔をd1からd2に拡大することを可能にしている。このように像面4を像面9に拡大投影することによって、観察眼5から見た表示面積が拡大されると共に奥行き方向も拡大され、十分な奥行き表現が可能となり高い立体感を有する三次元映像を表示することが可能となる。   In the second modified example, the second intermediate imaging lens 8 is disposed between the image plane 4 and the eyepiece lens 6, and the image plane 4 is enlarged and projected onto the image plane 9, so that the variable focal length interval is changed from d1. It is possible to expand to d2. By enlarging and projecting the image plane 4 on the image plane 9 in this way, the display area viewed from the observation eye 5 is expanded and the depth direction is also expanded, and sufficient depth expression is possible and a high three-dimensional feeling is achieved. An image can be displayed.

なお、第2中間結像レンズ8に加えて、更に別の中間結像レンズを連結配置しても良い。また、第2中間結像レンズ8を変倍可能にすることで像面9の像拡大率を光学的に可変することが可能となる。   In addition to the second intermediate imaging lens 8, another intermediate imaging lens may be connected and disposed. Further, by making the second intermediate imaging lens 8 variable in magnification, it is possible to optically change the image magnification ratio of the image plane 9.

なお、前述の第1変形例と本第2変形例を組み合わせて三次元映像表示装置を構成することも可能である。第1中間結像レンズと第2中間結像レンズを用いることによって、二次元表示素子2および可変焦点マイクロレンズアレイ3の選択の幅が広がり三次元映像表示装置の設計が容易となる。   Note that it is also possible to configure a 3D video display device by combining the above-described first modification and the second modification. By using the first intermediate imaging lens and the second intermediate imaging lens, the selection range of the two-dimensional display element 2 and the variable focus microlens array 3 is widened, and the design of the three-dimensional video display device is facilitated.

その他の作用、効果は、前述の第1実施の形態と同様であり説明を省略する。   Other operations and effects are the same as those of the first embodiment described above, and a description thereof will be omitted.

(第2実施の形態)
次に、本発明の第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置に関し図面を参照しつつ説明する。
(Second Embodiment)
Next, a 3D image display apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図5は、本発明の第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の概略構成図である。本第2実施の形態は、二次元映像表示素子に偏光制御式表示素子(LCoS:Liquid Crystal on Soliconの略)を用いている。なお、第1実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明をする。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a 3D video display apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, a polarization control type display element (abbreviation of LCoS: Liquid Crystal on Silicon) is used as the two-dimensional image display element. In addition, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated to the structure similar to 1st Embodiment.

図5において、三次元映像表示装置Bは、照明装置10と、照明装置10からの特定方向に偏光された光束を反射して二次元映像表示装置12へ入射し、二次元映像表示素子12で偏光方向が変調され反射された光束を透過する偏光分離部20aを有する偏光分離素子20が配置されている。偏光分離素子20を透過、出射した光束は第1中間結像レンズ7を介して可変焦点マイクロレンズアレイ3に投影される。二次元映像表示素子12の各画素の少なくとも1つに対応する可変焦点マイクロレンズアレイ3の単位レンズ要素は、三次元映像再生装置1(図1参照)から送出される奥行き情報に基づき焦点距離が変更され、二次元映像素子12に表示された映像を結像する。可変焦点マイクロレンズアレイ3を出射した光束は、偏向ミラー15で進行方向を変えられ、接眼レンズ6を介して観察眼5に拡大投影される。このようにして、第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置Bが構成されている。   In FIG. 5, the 3D image display device B reflects the illumination device 10 and a light beam polarized in a specific direction from the illumination device 10 and enters the 2D image display device 12. A polarization separation element 20 having a polarization separation unit 20a that transmits a light beam whose polarization direction is modulated and reflected is disposed. The light beam transmitted and emitted through the polarization separation element 20 is projected onto the variable focus microlens array 3 via the first intermediate imaging lens 7. The unit lens element of the variable focus microlens array 3 corresponding to at least one of the pixels of the 2D video display element 12 has a focal length based on depth information sent from the 3D video playback device 1 (see FIG. 1). The changed image displayed on the two-dimensional image element 12 is imaged. The light beam emitted from the variable focus microlens array 3 is changed in the traveling direction by the deflecting mirror 15 and enlarged and projected onto the observation eye 5 through the eyepiece 6. In this way, the 3D image display apparatus B according to the second embodiment is configured.

本第2実施の形態では、二次元映像表示素子12と可変マイクロレンズアレイ3の間に、偏光分離素子20を配置し、照明装置10を設けることによって、偏光制御式表示素子(LCoS)の使用を可能としている。   In the second embodiment, a polarization control element (LCoS) is used by disposing a polarization separation element 20 between the two-dimensional image display element 12 and the variable microlens array 3 and providing an illumination device 10. Is possible.

なお、偏向ミラー15を光路に挿入することなく、第1実施の形態と同様に、接眼レンズ6を可変焦点マイクロレンズアレイ3の光線出射側に配置しても良い。   Note that the eyepiece 6 may be disposed on the light emitting side of the variable focus microlens array 3 as in the first embodiment without inserting the deflection mirror 15 into the optical path.

また、三次元映像表示装置Bにおける可変焦点マイクロレンズアレイ3の作用、効果は、第1実施の形態と同様であり説明を省略する。また、後述するように、本三次元映像表示装置Bを左眼用、右眼用に一組配置して双眼三次元映像表示装置を構成することができる。   The operation and effect of the variable focus microlens array 3 in the 3D image display apparatus B are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. In addition, as will be described later, the binocular 3D video display device can be configured by arranging a set of the 3D video display device B for the left eye and the right eye.

また、可変焦点マイクロレンズアレイ3は、各単位レンズ要素が少なくとも像側にテレセントリックであることが望ましい。像側テレセントリックにすることで、像の結像位置が変化しても像の大きさが変動することが無い。   In the variable focus microlens array 3, it is desirable that each unit lens element is telecentric at least on the image side. By using image-side telecentricity, the image size does not fluctuate even if the image formation position changes.

その他、作用、効果は第1実施の形態と同様であり説明を省略する。   Other operations and effects are the same as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

(第2実施の形態の第1変形例)
図6は、第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第1変形例の概略構成図を示す。前述の第2実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明する。
(First modification of the second embodiment)
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a first modification of the 3D image display apparatus according to the second embodiment. The same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals and will be described.

図6において、本第1変形例では、三次元映像表示装置Cは、照明装置10と、照明装置10からの特定方向に偏光された光束を反射して二次元映像表示装置12へ入射し、二次元映像表示素子12で偏光方向が変調され反射された光束を透過する偏光分離部20aを有する偏光分離素子20が配置されている。偏光分離素子20を透過、出射した光束は第1中間結像レンズ7で可変焦点マイクロレンズアレイ3に投影される。第1中間結像レンズ7と可変焦点マイクロレンズアレイ3との間に、第1の偏向ミラー15が配置され、略90度光路が偏向される。二次元映像表示素子12の各画素の少なくとも1つに対応する可変焦点マイクロレンズアレイ3の単位レンズ要素は、三次元映像再生装置1(図1参照)から送出される奥行き情報に基づき焦点距離が変更され、二次元映像素子12に表示された映像を結像する。この映像は、第2中間結像レンズ8で拡大され、第2の偏向ミラー16で光路を略90度偏向され、接眼レンズ6を介して観察眼5に拡大投影される。このようにして、第1変形例にかかる三次元映像表示装置Cが構成されている。   In FIG. 6, in the first modification, the 3D image display device C reflects the illumination device 10 and the light beam polarized in a specific direction from the illumination device 10 and enters the 2D image display device 12. A polarization separation element 20 having a polarization separation unit 20a that transmits a light beam whose polarization direction is modulated and reflected by the two-dimensional image display element 12 is disposed. The light beam transmitted and emitted through the polarization separation element 20 is projected onto the variable focus microlens array 3 by the first intermediate imaging lens 7. A first deflection mirror 15 is disposed between the first intermediate imaging lens 7 and the variable focus microlens array 3, and the optical path is deflected by approximately 90 degrees. The unit lens element of the variable focus microlens array 3 corresponding to at least one of the pixels of the 2D video display element 12 has a focal length based on depth information sent from the 3D video playback device 1 (see FIG. 1). The changed image displayed on the two-dimensional image element 12 is imaged. This image is magnified by the second intermediate imaging lens 8, the optical path is deflected by approximately 90 degrees by the second deflecting mirror 16, and magnified and projected onto the observation eye 5 through the eyepiece 6. In this way, the 3D image display apparatus C according to the first modification is configured.

本第1変形例では、二次元映像表示素子12からの光束の出射光軸と観察眼5への入射光軸とが略平行に構成されるため、後述する双眼三次元映像表示装置を構成しやすくなる。また、光学系の光路を偏向ミラーにより折り曲げて構成するため、三次元映像表示装置をより小型化することも可能となる。   In the first modified example, since the outgoing optical axis of the light beam from the two-dimensional video display element 12 and the incident optical axis to the observation eye 5 are configured to be substantially parallel, a binocular three-dimensional video display device described later is configured. It becomes easy. In addition, since the optical path of the optical system is formed by bending with a deflecting mirror, the three-dimensional image display device can be further downsized.

その他の作用、効果は、第2実施の形態と同様であり説明を省略する。   Other operations and effects are the same as those of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

(第2実施の形態の第2変形例)
図7は、第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第2変形例の概略構成図を示す。本第2変形例では、第1変形例の第2の偏向ミラーをコンバイナ(光路結合素子)にした点が異なっている。その他第1変形例と同様の構成には同じ符号を付し説明する。
(Second modification of the second embodiment)
FIG. 7: shows the schematic block diagram of the 2nd modification of the three-dimensional video display apparatus concerning 2nd Embodiment. The second modification is different in that the second deflection mirror of the first modification is a combiner (optical path coupling element). The other components similar to those of the first modification will be described with the same reference numerals.

図7において、本第2変形例では、三次元映像表示装置Dは、照明装置10と、照明装置10からの特定方向に偏光された光束を反射して二次元映像表示装置12へ入射し、二次元映像表示素子12で偏光方向が変調され反射された光束を透過する偏光分離部20aを有する偏光分離素子20が配置されている。偏光分離素子20を透過、出射した光束は第1中間結像レンズ7で可変焦点マイクロレンズアレイ3に投影される。第1中間結像レンズ7と可変焦点マイクロレンズアレイ3との間に、第1の偏向ミラー15が配置され、略90度光路が偏向される。二次元映像表示素子12の各画素の少なくとも1つに対応する可変焦点マイクロレンズアレイ3の単位レンズ要素は、三次元映像再生装置1(図1参照)から送出される奥行き情報に基づき焦点距離が変更され、二次元映像素子12に表示された映像を結像する。可変焦点マイクロレンズアレイ3の結像は第2中間結像レンズ8で拡大され、接眼レンズ6の焦点位置近傍に結像され、接眼レンズ6及びコンバイナ(光路結合素子)17を介して観察眼5に拡大投影される。コンバイナ17は、接眼レンズ6からの出射光束を略90度偏向して観察眼5に入射すると共に、外界の実像を透過して観察眼5に入射し、両者を重畳して観察可能にする。このようにして、第2変形例にかかる三次元映像表示装置Dが構成されている。   In FIG. 7, in the second modification, the 3D image display device D reflects the illumination device 10 and the light beam polarized in a specific direction from the illumination device 10 and enters the 2D image display device 12. A polarization separation element 20 having a polarization separation unit 20a that transmits a light beam whose polarization direction is modulated and reflected by the two-dimensional image display element 12 is disposed. The light beam transmitted and emitted through the polarization separation element 20 is projected onto the variable focus microlens array 3 by the first intermediate imaging lens 7. A first deflection mirror 15 is disposed between the first intermediate imaging lens 7 and the variable focus microlens array 3, and the optical path is deflected by approximately 90 degrees. The unit lens element of the variable focus microlens array 3 corresponding to at least one of the pixels of the 2D video display element 12 has a focal length based on depth information sent from the 3D video playback device 1 (see FIG. 1). The changed image displayed on the two-dimensional image element 12 is imaged. The image of the variable focus microlens array 3 is magnified by the second intermediate imaging lens 8, imaged in the vicinity of the focal position of the eyepiece 6, and the observation eye 5 through the eyepiece 6 and the combiner (optical path coupling element) 17. Is magnified and projected. The combiner 17 deflects the emitted light beam from the eyepiece lens 6 by approximately 90 degrees and enters the observation eye 5, transmits the real image of the outside world and enters the observation eye 5, and superimposes both to enable observation. Thus, the 3D image display apparatus D according to the second modification is configured.

本第2変形例では、二次元映像表示素子12からの光束の出射光軸と観察眼5への入射光軸とが略平行に構成され、コンバイナ17により外界の実像と二次元映像表示素子12に表示された映像を重ねて立体的に観察することが可能となる。また、光学系の光路をミラー要素により折り曲げて構成するため、後述する、双眼三次元映像表示装置による小型のシースルー型ヘッドマウンティングディスプレイを構成することが可能となる。   In the second modified example, the outgoing optical axis of the light flux from the two-dimensional image display element 12 and the incident optical axis to the observation eye 5 are configured to be substantially parallel, and a real image of the outside world and the two-dimensional video display element 12 are combined by the combiner 17. It is possible to observe three-dimensionally by superimposing the images displayed on the screen. In addition, since the optical path of the optical system is configured by bending with a mirror element, it is possible to configure a small see-through type head mounting display using a binocular 3D image display device, which will be described later.

なお、コンバイナ17として、ハーフミラー、ホログラム、または可変反射率鏡、あるいはこれらと液晶などの光学素子を組み合わせた光学部材を使用することができる。コンバイナ17の種類は、外界の実像と二次元映像表示素子に表示される映像との合成目的に応じて選択すればよい。   As the combiner 17, a half mirror, a hologram, a variable reflectivity mirror, or an optical member in which these are combined with an optical element such as a liquid crystal can be used. The type of the combiner 17 may be selected according to the purpose of combining the real image of the outside world and the video displayed on the two-dimensional video display element.

その他の作用、効果は、第2実施の形態及び第1変形例と同様であり説明を省略する。   Other operations and effects are the same as those of the second embodiment and the first modification, and a description thereof is omitted.

(第2実施の形態の第3変形例)
図8は、第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第3変形例の概略構成図を示す。本第3変形例では、可変焦点マイクロレンズアレイに反射型可変焦点マイクロレンズアレイを用いている。その他第2実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し説明する。
(Third Modification of Second Embodiment)
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a third modification of the 3D image display apparatus according to the second embodiment. In the third modification, a reflective variable focus microlens array is used as the variable focus microlens array. Other configurations similar to those of the second embodiment are denoted by the same reference numerals and described.

図8において、本第3変形例では、三次元映像表示装置Eは、照明装置10を有し、照明装置10から発せられた光束は偏光調整フィルタ18によって特定方向に偏光され、偏光分離素子20の偏光分離部20aで反射されて第1中間結像レンズ7を介して二次元映像表示装置12上に集光される。二次元映像表示素子12で偏光方向が変調され反射された光束は、再び第1中間結像レンズ7を介して、偏光分離素子20に入射し偏光分離部20aを透過して偏光分離素子20を出射し、偏向分離素子20を挟んで二次元映像表示素子12に対向する位置に配置された反射型可変焦点マイクロレンズアレイ23に投影される。偏光分離素子20から出射した光は、1/4波長板19を透過して円偏光となり反射型可変焦点マイクロレンズアレイ23に入射する。二次元映像表示素子12の画素の少なくとも1つに対応する反射型可変焦点マイクロレンズアレイ23の単位レンズ要素は、三次元映像再生装置1(図1参照)から送出された奥行き情報に基づき焦点距離を変更して二次元映像表示素子12に表示された映像を結像する。反射型可変焦点マイクロレンズアレイ23で反射され、焦点距離を調整された光束は、1/4波長板19で入射光束とは偏向方向が90度異なる直線偏光に変換され、偏光分離素子20に入射し偏光分離部20aで第2中間結像レンズ8方向に反射され第2中間結像レンズ8で拡大され、接眼レンズ6を介して観察眼5に拡大投影される。このようにして、第3変形例にかかる三次元映像表示装置Eが構成されている。   In FIG. 8, in the third modification, the 3D image display device E includes the illumination device 10, and the light beam emitted from the illumination device 10 is polarized in a specific direction by the polarization adjustment filter 18, and the polarization separation element 20. Is reflected on the two-dimensional image display device 12 via the first intermediate imaging lens 7. The light beam whose polarization direction is modulated and reflected by the two-dimensional image display element 12 is incident again on the polarization separation element 20 through the first intermediate imaging lens 7 and is transmitted through the polarization separation unit 20a to pass through the polarization separation element 20. The light is emitted and projected onto the reflective variable focus microlens array 23 disposed at a position facing the two-dimensional image display element 12 with the deflection separation element 20 interposed therebetween. The light emitted from the polarization separation element 20 passes through the quarter-wave plate 19 and becomes circularly polarized light, and enters the reflective variable focus microlens array 23. The unit lens element of the reflective variable focus microlens array 23 corresponding to at least one pixel of the two-dimensional image display element 12 has a focal length based on depth information sent from the three-dimensional image reproduction device 1 (see FIG. 1). And the image displayed on the two-dimensional image display element 12 is imaged. The light beam reflected by the reflective variable focus microlens array 23 and adjusted in focal length is converted into linearly polarized light whose deflection direction is 90 degrees different from that of the incident light beam by the quarter wavelength plate 19 and is incident on the polarization separation element 20. Then, the light is reflected in the direction of the second intermediate imaging lens 8 by the polarization separation unit 20 a, enlarged by the second intermediate imaging lens 8, and enlarged and projected onto the observation eye 5 through the eyepiece 6. In this way, the 3D image display apparatus E according to the third modification is configured.

なお、第1中間結像レンズ7は、フライアイレンズ等の焦点距離固定のマイクロレンズアレイを用いることで、レンズの全長を短くすることが可能となる。   The first intermediate imaging lens 7 can shorten the overall length of the lens by using a microlens array having a fixed focal length such as a fly-eye lens.

本第3変形例では、反射型可変焦点マイクロレンズアレイ23や第1中間結像レンズ7にフライアイレンズを用いることで、より小型の三次元映像表装置を構成することが可能となる。   In the third modified example, a fly-eye lens is used for the reflective variable focus microlens array 23 and the first intermediate imaging lens 7, so that a smaller three-dimensional image table device can be configured.

なお、第2実施の形態の第2変形例のように、光路に偏向ミラーやコンバイナを配置することによって、三次元映像表示装置をより小型化することができると共に、シースルー型ヘッドマウンティングディスプレイ等を構成することも可能である。   Note that, as in the second modification of the second embodiment, by arranging a deflecting mirror or combiner in the optical path, the 3D image display device can be further reduced in size, and a see-through type head mounting display or the like can be provided. It is also possible to configure.

その他の作用、効果は、第2実施の形態及び第2実施の形態の変形例と同様であり説明を省略する。   Other operations and effects are the same as those of the second embodiment and the modified example of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.

(ヘッドマウンティングディスプレイの構成例)
図9は、本発明の第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置で双眼三次元映像表示装置を構成した概略構成図である。本構成例では、第2実施の形態の第2変形例に示す三次元映像表示装置を用いてヘッドマウンティングディスプレイを構成した場合を示している。構成は第2変形例と同様であり同じ符号を付し説明を省略する。
(Configuration example of head mounting display)
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a binocular 3D video display device configured with the 3D video display device according to the second embodiment of the present invention. This configuration example shows a case where a head mounting display is configured using the 3D video display device shown in the second modification of the second embodiment. The configuration is the same as that of the second modification, the same reference numerals are given, and the description thereof is omitted.

図9において、三次元映像表示装置を右眼用C(R)と左眼用C(L)の一組を配置しヘッドマウンティングディスプレイを構成している。三次元映像再生装置1から右眼用C(R)と左眼用C(L)の表示映像情報が二次元映像表示素子2(R)、2(L)にそれぞれ送られると共に、各画素に対応する奥行き情報が可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)、3(L)にそれぞれ送られて焦点距離がそれぞれ調整されて接眼レンズ6(R)、6(L)を介して観察眼5(R)、5(L)にそれぞれ拡大投影される。   In FIG. 9, a 3D image display device is provided with a pair of right eye C (R) and left eye C (L) to form a head mounting display. The display image information of the right eye C (R) and the left eye C (L) is sent from the 3D image reproduction apparatus 1 to the 2D image display elements 2 (R) and 2 (L), respectively, and also to each pixel. Corresponding depth information is sent to the variable-focus microlens arrays 3 (R) and 3 (L), respectively, and the focal lengths are adjusted, and the observation eye 5 (R) is passed through the eyepieces 6 (R) and 6 (L). ) And 5 (L), respectively.

本ヘッドマウンティングディスプレイでは、二次元映像表示素子2(R)、2(L)に表示され可変焦点マイクロレンズアレイ3(R)、3(L)で結像された映像は、奥行き情報と共に両眼視差情報も有しており、高画質で高い立体感を有する三次元映像を表示することが可能となる。   In this head mounting display, the images displayed on the two-dimensional image display elements 2 (R) and 2 (L) and formed by the variable focus microlens arrays 3 (R) and 3 (L) are displayed in both eyes together with depth information. It also has parallax information, and can display a 3D image having high image quality and high stereoscopic effect.

なお、接眼レンズ5(R)、5(L)に広角視野接眼レンズを用いることによって、視野を覆うようなサイズの三次元映像を表示することも可能である。   In addition, by using a wide-angle visual field eyepiece for the eyepieces 5 (R) and 5 (L), it is also possible to display a three-dimensional image having a size that covers the visual field.

また、三次元映像表示装置に図7に示す三次元映像表示装置Dを用いることによって、シースルー型ヘッドマウンティングディスプレイを構成することも可能である。シースルー型ヘッドマウンティングディスプレイとすることによって、外界の実像に、違和感の無い三次元映像を重畳して表示することが可能となる。   Further, by using the 3D video display device D shown in FIG. 7 as the 3D video display device, a see-through type head mounting display can be configured. By using a see-through type head mounting display, it becomes possible to superimpose and display a 3D image without a sense of incongruity on the real image of the outside world.

なお、上述の実施の形態及び変形例では、二次元映像表示素子は自発光型または反射型のどちらを用いても良く、透過液晶、反射液晶、ELデバイス、LEDデバイス等を用いることができる。また、可変焦点マイクロレンズアレイも透過型または反射型のどちらを用いても良く、液晶レンズアレイ、MEMSレンズアレイ等を用いることができる。いずれの素子を用いるかは要求される設計仕様によって適宜使い分ければよい。   In the above-described embodiments and modifications, the two-dimensional image display element may be either a self-luminous type or a reflective type, and a transmissive liquid crystal, a reflective liquid crystal, an EL device, an LED device, or the like can be used. The variable focus microlens array may be either a transmission type or a reflection type, and a liquid crystal lens array, a MEMS lens array, or the like can be used. Which element is used may be properly selected depending on the required design specifications.

なお、上述の実施の形態は例に過ぎず、上述の構成や形状に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜修正、変更が可能である。   The above-described embodiment is merely an example, and is not limited to the above-described configuration and shape, and can be appropriately modified and changed within the scope of the present invention.

本発明の第1実施の形態にかかる双眼三次元映像表示装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a binocular three-dimensional video display device according to a first embodiment of the present invention. 図1の三次元映像表示装置の動作原理を説明する概略図である。It is the schematic explaining the operation | movement principle of the three-dimensional video display apparatus of FIG. 図2に示す三次元映像表示装置の第1変形例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the 1st modification of the three-dimensional video display apparatus shown in FIG. 図2に示す三次元映像表示装置の第2変形例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the 2nd modification of the three-dimensional video display apparatus shown in FIG. 本発明の第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the three-dimensional video display apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention. 第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第1変形例の概略構成図を示す。The schematic block diagram of the 1st modification of the three-dimensional video display apparatus concerning 2nd Embodiment is shown. 第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第2変形例の概略構成図を示す。The schematic block diagram of the 2nd modification of the three-dimensional video display apparatus concerning 2nd Embodiment is shown. 第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置の第3変形例の概略構成図を示す。The schematic block diagram of the 3rd modification of the three-dimensional video display apparatus concerning 2nd Embodiment is shown. 本発明の第2実施の形態にかかる三次元映像表示装置で双眼三次元映像表示装置を構成した概略構成図である。It is the schematic block diagram which comprised the binocular 3D video display apparatus with the 3D video display apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 三次元映像再生装置
2 二次元映像表示装置
3 可変焦点マイクロレンズアレイ
4 像面
5 観察眼
6 接眼レンズ
7 第1中間結像レンズ
8 第2中間結像レンズ
9 像面
10 照明装置
12 二次元映像表示装置
15 偏向ミラー(第1の偏向ミラー)
16 第2の偏向ミラー
17 コンバイナ
18 偏光調整フィルタ
19 1/4波長板
20 偏光分離素子
23 反射型可変焦点マイクロレンズアレイ
A (双眼)三次元映像表示装置
B,C,D,E 三次元映像表示装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 3D video reproduction apparatus 2 2D video display apparatus 3 Variable focus micro lens array 4 Image surface 5 Observation eye 6 Eyepiece 7 First intermediate imaging lens 8 Second intermediate imaging lens 9 Image surface 10 Illumination device 12 Two-dimensional Video display device 15 Deflection mirror (first deflection mirror)
16 Second deflection mirror 17 Combiner 18 Polarization adjustment filter 19 1/4 wavelength plate 20 Polarization separation element 23 Reflective variable focus microlens array A (Binocular) 3D image display device B, C, D, E 3D image display apparatus

Claims (3)

二次元映像表示素子と、
前記二次元映像表示素子の少なくとも1つの画素に対応すると共に前記画素に表示された映像の奥行き情報に基づき焦点距離を変更可能な単位レンズ要素が、二次元的に配置されたレンズアレイと、
前記レンズアレイで結像された前記映像を投影する接眼レンズとを備え、
前記レンズアレイは少なくとも像側にテレセントリックであり、
前記接眼レンズは前記レンズアレイ側にテレセントリックであり、
前記接眼レンズの焦点位置は、前記レンズアレイの可変焦点距離範囲内にあり、
これらを左眼用と右眼用の1対備え、それぞれに対応する視差画像を表示することを特徴とする三次元映像表示装置。
A two-dimensional image display element;
A lens array in which unit lens elements corresponding to at least one pixel of the two-dimensional image display element and capable of changing a focal length based on depth information of an image displayed on the pixel are two-dimensionally arranged;
An eyepiece that projects the image formed by the lens array;
The lens array is telecentric at least on the image side;
The eyepiece is telecentric on the lens array side;
The focal position of the eyepiece is within the variable focal length range of the lens array;
A three-dimensional video display device comprising a pair of these for the left eye and for the right eye, and displaying a parallax image corresponding to each.
前記二次元映像表示素子と前記レンズアレイとの間に拡大倍率を有する第一の中間結像レンズを備え、
第一の中間結像レンズは、前記二次元映像表示素子に表示された映像を前記レンズアレイに投影し、少なくとも像側にテレセントリックであることを特徴とする請求項1に記載の三次元映像表示装置。
A first intermediate imaging lens having a magnification between the two-dimensional image display element and the lens array;
The three-dimensional image display according to claim 1, wherein the first intermediate imaging lens projects the image displayed on the two-dimensional image display element onto the lens array and is telecentric at least on the image side. apparatus.
前記レンズアレイと前記接眼レンズの間に拡大倍率を有する第二の中間結像レンズを備え、
第二の中間結像レンズは、拡大倍率を有する両側テレセントリックレンズであることを特徴とする請求項1に記載の三次元映像表示装置。
A second intermediate imaging lens having a magnification between the lens array and the eyepiece;
The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the second intermediate imaging lens is a double-sided telecentric lens having a magnification.
JP2004275714A 2004-09-22 2004-09-22 3D image display device Expired - Fee Related JP4639721B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004275714A JP4639721B2 (en) 2004-09-22 2004-09-22 3D image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004275714A JP4639721B2 (en) 2004-09-22 2004-09-22 3D image display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006091333A JP2006091333A (en) 2006-04-06
JP4639721B2 true JP4639721B2 (en) 2011-02-23

Family

ID=36232406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004275714A Expired - Fee Related JP4639721B2 (en) 2004-09-22 2004-09-22 3D image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4639721B2 (en)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008134564A (en) * 2006-11-29 2008-06-12 Nikon Corp Stereoscopic display
WO2009094399A1 (en) 2008-01-22 2009-07-30 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Head-mounted projection display using reflective microdisplays
US20120081800A1 (en) 2009-04-20 2012-04-05 Dewen Cheng Optical see-through free-form head-mounted display
US20110075257A1 (en) 2009-09-14 2011-03-31 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona 3-Dimensional electro-optical see-through displays
CN102782562B (en) 2010-04-30 2015-07-22 北京理工大学 Wide angle and high resolution tiled head-mounted display device
KR102264765B1 (en) 2012-01-24 2021-06-11 더 아리조나 보드 오브 리전츠 온 비핼프 오브 더 유니버시티 오브 아리조나 Compact eye-tracked head-mounted display
IN2015DN02476A (en) 2012-10-18 2015-09-11 Univ Arizona State
JP6212877B2 (en) 2013-02-20 2017-10-18 富士通株式会社 Image display device and image display method
NZ724519A (en) 2014-03-05 2022-02-25 Univ Arizona Wearable 3d augmented reality display with variable focus and/or object recognition
US9971153B2 (en) * 2014-03-29 2018-05-15 Frimory Technologies Ltd. Method and apparatus for displaying video data
US10176961B2 (en) 2015-02-09 2019-01-08 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Small portable night vision system
CA3033651C (en) 2016-08-12 2023-09-05 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona High-resolution freeform eyepiece design with a large exit pupil
US9905143B1 (en) * 2016-12-01 2018-02-27 Varjo Technologies Oy Display apparatus and method of displaying using image renderers and optical combiners
JP6966718B2 (en) * 2017-08-29 2021-11-17 国立大学法人 奈良先端科学技術大学院大学 Display device
IL307639A (en) * 2017-09-27 2023-12-01 Magic Leap Inc Near eye 3d display with separate phase and amplitude modulators
KR102026361B1 (en) * 2018-02-21 2019-09-27 서울대학교산학협력단 Display device
US11546575B2 (en) 2018-03-22 2023-01-03 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods of rendering light field images for integral-imaging-based light field display
US20190293950A1 (en) * 2018-03-22 2019-09-26 Lightspace Technologies, SIA Near-eye display apparatus and method of displaying three-dimensional images
CN110320671A (en) * 2018-03-30 2019-10-11 京东方科技集团股份有限公司 The control method of 3 d display device and 3 d display device
JP7354846B2 (en) 2020-01-15 2023-10-03 日本精機株式会社 heads up display device
US11366311B2 (en) 2020-04-01 2022-06-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Display device
JP7002061B2 (en) * 2020-04-01 2022-02-10 パナソニックIpマネジメント株式会社 Display device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6277794A (en) * 1985-09-30 1987-04-09 Sony Corp Three dimensional display device
JP2001133918A (en) * 1999-11-09 2001-05-18 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Three-dimensional display device
JP2001318337A (en) * 2000-05-10 2001-11-16 Nikon Corp Electronic spectacle system
JP2003035882A (en) * 2001-07-25 2003-02-07 Canon Inc Image display element and image display device using the same
WO2004051994A1 (en) * 2002-12-04 2004-06-17 Thomson Licensing S. A. High contrast stereoscopic projection system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6277794A (en) * 1985-09-30 1987-04-09 Sony Corp Three dimensional display device
JP2001133918A (en) * 1999-11-09 2001-05-18 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Three-dimensional display device
JP2001318337A (en) * 2000-05-10 2001-11-16 Nikon Corp Electronic spectacle system
JP2003035882A (en) * 2001-07-25 2003-02-07 Canon Inc Image display element and image display device using the same
WO2004051994A1 (en) * 2002-12-04 2004-06-17 Thomson Licensing S. A. High contrast stereoscopic projection system
JP2006509242A (en) * 2002-12-04 2006-03-16 トムソン ライセンシング High contrast stereo projection system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006091333A (en) 2006-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4639721B2 (en) 3D image display device
US11048209B2 (en) Display device
JP4377629B2 (en) Single center autostereoscopic display with wide color gamut
US8696133B2 (en) Projection optical system and image projecting device
US8547422B2 (en) Multi-user autostereoscopic display
JP3984907B2 (en) Image observation system
JP5332331B2 (en) Stereoscopic image projection device and adapter for stereoscopic image projection device
CN112578574B (en) Optical waveguide optical field display system based on grating
JP4676874B2 (en) Projection-type 3D image display device using one projector
JP4245965B2 (en) One-center autostereoscopic device using a scanning linear electromechanical modulator
JP2003322825A (en) Autostereoscopic optical device
RU2625815C2 (en) Display device
JP2011128500A (en) Lens optical system, image display device and head-up display
JP2006011475A (en) Image display system, polarization device for the display system and image formation method
KR20210142726A (en) Method and apparatus for variable resolution screens
US11194158B2 (en) Light guide with beam separator for dual images
KR20020001139A (en) Projection type image display apparatus
WO2011077688A1 (en) Lens optical system, image display device and head-up display
JP2010139590A (en) Image projection device, and two-dimension/three-dimension switching method of projection image
CN114637112A (en) Augmented reality device for providing 3D augmented reality and method of operating the same
KR20190063443A (en) Optical device
KR20220088698A (en) image display device
JP2011008034A (en) Stereo viewer device
JPH08314034A (en) Stereoscopic picture displaying method and device therefor
JP2021152565A (en) Display unit and optical element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070627

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100713

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100713

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100908

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100928

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101008

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: 20101102

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: 20101115

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4639721

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210

Year of fee payment: 3

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131210

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees