JP4895078B2 - Image display apparatus and method - Google Patents
Image display apparatus and method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4895078B2 JP4895078B2 JP2005111058A JP2005111058A JP4895078B2 JP 4895078 B2 JP4895078 B2 JP 4895078B2 JP 2005111058 A JP2005111058 A JP 2005111058A JP 2005111058 A JP2005111058 A JP 2005111058A JP 4895078 B2 JP4895078 B2 JP 4895078B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- display
- lens
- light
- unit
- 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
Links
Images
Landscapes
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
Description
本発明は、画像表示装置および方法に関し、特に画素の欠陥を目立たなくできるようにした画像表示装置および方法に関する。 The present invention relates to an image display apparatus and method, and more particularly to an image display apparatus and method that can make pixel defects inconspicuous.
最近、液晶、プラズマディスプレイなどでその表示部が構成されるテレビジョン受像機が普及しつつある。テレビジョン受像機の表示部は、より詳細な画像を表示できるようにするために、より高密度であることが望まれている。表示部は半導体プロセスを用いて製造することで、その高密度化を図ることができる。高密度化を図るために、種々の提案がなされている(例えば、特許文献1)。
しかしながら、高密度化を図ると、画素が小さくなり、画像を詳細に表示することが可能となる反面、製造時に画素に欠陥が生じ易くなる。その結果、画像の表示状態が却って劣化してしまう問題点があった。 However, when the density is increased, the pixels become smaller and the image can be displayed in detail. On the other hand, the pixels are likely to be defective during manufacturing. As a result, there is a problem that the display state of the image deteriorates.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、画素の欠陥を目立たなくできるようにするものである。 The present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to make pixel defects inconspicuous.
本発明の側面は、それぞれが画像を表示する複数の表示領域が、1つの面に沿って近接して配置された表示部と、複数の画素を有する1つの表示領域に、画素のそれぞれからの光を略平行光として出射する1つのレンズが対応して近接して配置され、レンズにより対応する表示領域の複数の画素からの画像の光が出射されるレンズアレイ部とを備え、レンズは、対応する表示領域の複数の画素からの画像の光を、ユーザの網膜上に結像してユーザにより1つの虚像として視認されるように、表示領域内の位置に対応する方向に略平行光として出射する画像表示装置である。 According to an aspect of the present invention, a display unit in which a plurality of display areas each displaying an image are arranged close to each other along one plane, and a single display area having a plurality of pixels from each of the pixels. one lens for emitting substantially parallel light to light is arranged close correspondingly, and a lens array section where light Ru emitted image from a plurality of pixels of the corresponding display area by the lens, the lens, Image light from a plurality of pixels in the corresponding display area is imaged on the user's retina and viewed as a single virtual image by the user as substantially parallel light in a direction corresponding to the position in the display area. An image display device that emits light .
本発明の一側面においては、1つの面に沿って近接して配置された複数の表示領域によりそれぞれ画像が表示され、複数の画素を有する1つの表示領域に、画素のそれぞれからの光を略平行光として出射する1つのレンズが対応して近接して配置され、そのレンズにより、対応する表示領域の複数の画素からの画像の光が出射される。また、レンズにより、対応する表示領域の複数の画素からの画像の光が、ユーザの網膜上に結像してユーザにより1つの虚像として視認されるように、表示領域内の位置に対応する方向に略平行光として出射される。 In one aspect of the present invention, an image is displayed by each of a plurality of display areas that are arranged close to each other along one surface, and light from each of the pixels is omitted in one display area having a plurality of pixels. A single lens that emits as parallel light is arranged correspondingly in close proximity, and the lens emits image light from a plurality of pixels in the corresponding display region. In addition, the direction of the position corresponding to the position in the display area so that the light of the image from the plurality of pixels in the corresponding display area is formed on the user's retina and visually recognized as one virtual image by the user. Are emitted as substantially parallel light.
本発明の一側面によれば、画像を表示することができ、特に、画素の欠陥を目立たせずに画像を表示することが可能となる。 According to one aspect of the present invention, an image can be displayed, and in particular, an image can be displayed without conspicuous pixel defects.
図1は、本発明の実施形態としての画像表示装置の構成例を表している。この画像表示装置1は、表示部11、レンズアレイ部12、カバーガラス13、回路部14、および調整部15により構成されている。
FIG. 1 shows a configuration example of an image display device as an embodiment of the present invention. The image display device 1 includes a
表示部11には、例えば図2に示されるように、複数の表示素子31が配置されている。各表示素子31は、例えば、液晶表示装置や有機EL(Electroluminescence)表示装置、FED(Field Emission Display)表示装置などにより構成される。図2の例においては、7×7個の合計49個の表示素子31が1つの平面に沿って、マトリックス状に配置されている。各表示素子31は、それぞれが表示領域31Aを有しており、それぞれが独立した画像を表示できるように構成されている。すなわち、各表示素子31は、それぞれ複数の画素で構成されており、それ自体で人が認識可能な画像を表示することができる。図2の例においては、それぞれが文字Sの画像を表示している。
For example, as shown in FIG. 2, a plurality of
表示部11には、それと略平行に、近接してレンズアレイ部12が設けられている。レンズアレイ部12は、例えば図3に示されるように、複数のレンズ41により構成されている。1つの表示領域31Aに1つのレンズ41が対応して近接して配置されている。従って、レンズ41も、1つの平面(表示素子31が沿う面と平行な面)に沿って、マトリックス状に配置されている。図3の例においては、レンズ41は7×7個の合計49個設けられている。
The
表示素子31やレンズ41が配置される面は平面ではなく、ゆるやかな曲面であってもよい。また、表示素子31やレンズ41は、人により全体として1つの画像が認識できる程度に(画像が局部的に欠落しない程度に)一定のピッチ間隔で配置されている。
The surface on which the
レンズアレイ部12の前面には、カバーガラス13が配置されている。表示部11、レンズアレイ部12、並びにカバーガラス13は一体化されている。
A
回路部14は、表示部11の各表示素子31に同一の画像(立体画像を表示させる場合には視差を有する画像)を表示させる画像信号を出力する。調整部15は、ユーザからの指示に基づいて、表示部11とレンズアレイ部12(表示素子31とレンズ41)の距離を調整する。
The circuit unit 14 outputs an image signal for displaying the same image (an image having parallax when displaying a stereoscopic image) on each
表示素子31のそれぞれにより表示された画像の光が、レンズ41により略平行光とされ、カバーガラス13を介してユーザの左眼21Lと右眼21Rに入射される。
The light of the image displayed by each of the
図4は、眼21(左眼21Lと右眼21Rを個々に区別する必要がない場合、単に眼21と称する)に各角度で入射した光線が網膜上に結像する様子を表す。同図に示されるように、眼球21Aの瞳71の周囲には、虹彩72が配置されている。レンズ41より出射された略平行光は、瞳71を介して眼球21Aに入射され、網膜60上の点61−11乃至61−13に結像する。図中ほぼ中央に示される光線51−11の像は、点61−11に結像する。そして、光線51−11より図中左側から瞳71に入射する光線51−12による像は、点61−11より図中右側に位置する点61−12に結像する。逆に、光線51−11より図中右側から入射する光線51−13の像は、点61−11より図中左側に位置する点61−13上に結像する。
FIG. 4 shows a state in which light rays incident at various angles on the eye 21 (when the
図5は、表示素子31から出射される光とレンズ41との関係を表している。同図に示されるように、レンズ41はこの実施形態の場合、略球形状のレンズで構成される。表示素子31−1に対応するレンズ41−1と、表示素子31−2に対応するレンズ41−2は、隣接して(接触して)配置されている。図示は省略するが、レンズ41−1の図中左側、並びに紙面と垂直な方向の手前側と奥行き側にも、それぞれレンズが配置されている。同様に、レンズ41−2の図中右側、並びに紙面と垂直な方向の手前側と奥行き側にも、それぞれレンズが配置されている。表示部11は、その表示面が、レンズ41−1,41−2に略平行光線が入した際に結ぶ焦点(焦点距離)の近傍に配置されている。換言すると、表示素子31−1より出射された画像の光は、レンズ41−1から略平行光として出射される。同様に、表示素子31−2より出射された画像の光は、レンズ41−2から略平行光として出射される。
FIG. 5 shows the relationship between the light emitted from the
表示素子31−1上のほぼ中央より若干右側の点PL1より出射された光は、レンズ41−1により略平行光とされ、例えば網膜60上の点61−13に結像し、点PL1より図中左側(表示素子31−1のほぼ中央)の点PC1より出射された光は、レンズ41−1により略平行光とされ、網膜60上の点61−11に結像するものとする。 The light emitted from the point P L1 slightly on the right side from the substantially center on the display element 31-1 is made into substantially parallel light by the lens 41-1, and forms an image at a point 61-13 on the retina 60, for example. Light emitted from a point P C1 on the left side of the drawing (approximately the center of the display element 31-1) from L1 is made into substantially parallel light by the lens 41-1, and forms an image at a point 61-11 on the retina 60. And
同様に、表示素子31−1より図中右側に位置する表示素子31−2のほぼ中央より若干右側の点PL2(表示素子31−1の点PL1に対応する)より出射された画像の光は、レンズ41−2により略平行光とされ、網膜60上の点61−13に結像し、点PL2より図中左側(表示素子31−1のほぼ中央)に位置する点PC2(表示素子31−1の点PC1に対応する)より出射された光は、レンズ41−2により略平行光とされ、網膜60上の点61−11に結像する。 Similarly, an image emitted from a point P L2 (corresponding to the point P L1 of the display element 31-1) slightly to the right of the center of the display element 31-2 located on the right side in the drawing from the display element 31-1. The light is made into substantially parallel light by the lens 41-2, forms an image at a point 61-13 on the retina 60, and is located at a point P C2 located on the left side (substantially the center of the display element 31-1) from the point P L2 . Light emitted from (corresponding to the point P C1 of the display element 31-1) is made substantially parallel light by the lens 41-2 and forms an image on the point 61-11 on the retina 60.
このように対応する画素としての点PL1と点PL2より出射された光がいずれも、網膜60上の同一の点に結像し、同様に、対応する画素としての点PC1と点PC2より出射された光は、いずれも網膜60上の同一の点に結像する。 In this way, the light emitted from the points P L1 and P L2 as the corresponding pixels forms an image at the same point on the retina 60, and similarly, the points P C1 and P P as the corresponding pixels are formed. All the light emitted from C2 forms an image at the same point on the retina 60.
以上のことを図6を参照してさらに説明すると次のようになる。すなわち、図6に示されるように、表示領域31−11Aが図中最も左側に位置し、表示領域31−12Aがそれより右側に(略中央に)位置し、表示領域31−13Aが表示領域31−12Aよりさらに右側に位置するとする。表示領域31−11Aには実像91−11が、表示領域31−12Aには実像91−12が、そして表示領域31−13Aには実像91−13がそれぞれ表示されている。これらの実像91−11乃至91−13は、それぞれ視差はなく、実質的に同一の画像である。これにより、2次元的画像が視認されることになる。立体画像を視認させる場合には、視差のある画像とされる。 The above will be further described with reference to FIG. 6 as follows. That is, as shown in FIG. 6, the display area 31-11A is located on the leftmost side in the figure, the display area 31-12A is located on the right side (substantially in the center), and the display area 31-13A is the display area. It is assumed that it is located further to the right than 31-12A. A real image 91-11 is displayed in the display area 31-11A, a real image 91-12 is displayed in the display area 31-12A, and a real image 91-13 is displayed in the display area 31-13A. These real images 91-11 to 91-13 have substantially no parallax and are substantially the same image. Thereby, a two-dimensional image is visually recognized. When a stereoscopic image is viewed, the image has parallax.
なお、図6、並びに後述する図7と図8においては、光路は実際にはレンズの各面で屈折されるが、それを簡略して示してある。 In FIG. 6 and FIGS. 7 and 8 to be described later, the optical path is actually refracted on each surface of the lens, but is shown in a simplified manner.
表示領域31−11Aの実像91−11のうち、図中左側に位置する画素から出射した光線81−11は、レンズ41−11により略平行光とされ、網膜60上の点61−12に結像する。しかしながら、実像91−11のうち、光線81−11に対応する画素より図中右側に離れて位置する画素より出射した光線82−11は、光線81−11に較べ、レンズ41−11を介して網膜60上の視野範囲内に結像し難くなる。光線82−11に対応する画素よりさらに右側に離れて位置する画素より出射した光線83−11は、光線82−11に較べ、さらにレンズ41−11を介して網膜60上の視野範囲内に結像し難くなる。すなわち、実像91−11のうち網膜60上の視野範囲内の点61−12に結像する光は、より左側に位置する画素からの光が支配的なものとなる。 Of the real image 91-11 of the display area 31-11A, the light beam 81-11 emitted from the pixel located on the left side in the drawing is made into substantially parallel light by the lens 41-11 and is connected to the point 61-12 on the retina 60. Image. However, in the real image 91-11, the light ray 82-11 emitted from a pixel located farther to the right in the drawing than the pixel corresponding to the light ray 81-11 is transmitted through the lens 41-11 as compared to the light ray 81-11. It becomes difficult to form an image within the field of view on the retina 60. A light ray 83-11 emitted from a pixel located further to the right than the pixel corresponding to the light ray 82-11 is further connected to the visual field range on the retina 60 via the lens 41-11 as compared with the light ray 82-11. It becomes difficult to image. That is, the light from the pixel located on the left side is dominant in the light imaged at the point 61-12 in the visual field range on the retina 60 in the real image 91-11.
図中ほぼ中央に位置する表示領域31−12Aの実像91−12においては、図中最も左側に離れて位置する画素より出射した光線81−12と、図中最も右側に離れて位置する画素より出射した光線83−12に較べて、ほぼ中央に位置する画素より出射した光線82−12が網膜60上の視野範囲内の点61−11に結像する光の支配的なものとなる。 In the real image 91-12 of the display region 31-12A located almost at the center in the figure, the light beam 81-12 emitted from the pixel located farthest to the left in the figure and the pixel located farthest to the right in the figure. Compared with the emitted light beam 83-12, the light beam 82-12 emitted from the pixel located substantially at the center is dominant in the light imaged at the point 61-11 in the visual field range on the retina 60.
これに対して、図中最も右側に位置する表示領域31−13Aの実像91−13より出射し、レンズ41−13により略平行光とされ、網膜60上の視野範囲内の点61−13に結像する光線としては、図中最も右側に離れて位置する画素より出射した光線83−13が支配的なものとなり、それより左側に離れて位置する画素より出射した光線82−13がそれに続き、最も左側に位置する画素より出射した光線81−13は、網膜60上の視野範囲内の点61−13に最も結像し難くなる。 On the other hand, the light is emitted from the real image 91-13 of the display region 31-13A located on the rightmost side in the drawing, is made into substantially parallel light by the lens 41-13, and reaches a point 61-13 in the visual field range on the retina 60. As a light beam to be imaged, a light beam 83-13 emitted from a pixel located farthest to the right in the figure is dominant, followed by a light ray 82-13 emitted from a pixel located farther to the left. The light beam 81-13 emitted from the pixel located on the leftmost side is most difficult to form an image at the point 61-13 in the field of view on the retina 60.
このようにして、表示領域31−11Aにより表示された実像91−11の画素のうち、より左側に位置する画素から出射した光線を支配的成分とする光線、中央に位置する表示領域31−12Aの実像91−12の画素のうち、ほぼ中央の画素から出射した光線を支配的成分とする光線、並びに最も右側に位置する表示領域31−13Aの実像91−13の画素のうち、より右側の画素より出射した光線を支配的成分とする光線が、それぞれ網膜60上の視野範囲内の点61−12,61−11,61−13に結像する。 In this way, among the pixels of the real image 91-11 displayed by the display region 31-11A, a light beam having a dominant component of the light beam emitted from the pixel located on the left side, the display region 31-12A located in the center Among the pixels of the real image 91-12, the light having the dominant component as the light emitted from the substantially central pixel, and the pixel of the real image 91-13 in the display area 31-13A located on the rightmost side, Light rays having a dominant component of light rays emitted from the pixels are imaged at points 61-12, 61-11, 61-13 in the field of view on the retina 60, respectively.
点61−12の像は、光線81−11をレンズ41−11から逆方向にトレースして仮想的に得られる光線81−11Aによる虚像92−11として認識される。点61−11の像は、光線82−12をレンズ41−12から逆方向にトレースして仮想的に得られる光線82−12Aによる虚像92−12として認識される。点61−13の像は、光線83−13をレンズ41−13から逆方向にトレースして仮想的に得られる光線83−13Aによる虚像92−13として認識される。実際には同様の事象が他のすべての画素について発生するため、ユーザは眼21を介して、実像91−11乃至91−13を含む各表示領域31Aに表示された複数の実像の全体を、合成された1つの虚像として視認する。すなわち、光線再生法の原理に基づいて、表示部11より出射した光が網膜60上に結像するように虚像光学系が構成されている。これにより、より薄型化した画像表示装置を実現することが可能となる。
The image of the point 61-12 is recognized as a virtual image 92-11 by the light beam 81-11A virtually obtained by tracing the light beam 81-11 from the lens 41-11 in the reverse direction. The image of the point 61-11 is recognized as a virtual image 92-12 by the light ray 82-12A virtually obtained by tracing the light ray 82-12 from the lens 41-12 in the reverse direction. The image of the point 61-13 is recognized as a virtual image 92-13 by a light ray 83-13A virtually obtained by tracing the light ray 83-13 from the lens 41-13 in the reverse direction. In fact, since the same phenomenon occurs for all other pixels, the user can view the entire plurality of real images displayed in the
図7は以上のことを模式的に表している。すなわち、同図に示されるように、表示領域31−21A乃至31−23Aに、それぞれ同一の画像111−21乃至111−23(文字Sの画像)が表示されているとする。図中最も左側に位置する表示領域31−21Aのうち、最も左側に位置する部分31−21A1の画像(文字Sの左側の部分)を主成分とする光が、レンズ41−21により略平行光とされ、網膜60上の視野範囲内の点61−12に結像する。これに対して、表示領域31−21Aのうち、ほぼ中央に位置する部分31−21A2とそれより右側の部分31−21A3の画像(文字Sの中央の部分と右側の部分の画像)の光は、レンズ41−21を介して網膜60上の視野範囲内には結像しないか、したとしてもそのエネルギー量は少ない。 FIG. 7 schematically illustrates the above. That is, as shown in the figure, it is assumed that the same images 111-21 to 111-23 (character S images) are displayed in the display areas 31-21A to 31-23A, respectively. In the display region 31-21A located on the leftmost side in the drawing, the light whose main component is the image of the portion 31-21A1 located on the leftmost side (the left portion of the letter S) is substantially collimated by the lens 41-21. Then, an image is formed at a point 61-12 in the visual field range on the retina 60. On the other hand, in the display region 31-21A, the light of the image of the portion 31-21A2 located substantially in the center and the portion 31-21A3 on the right side thereof (the image of the center portion and the right portion of the character S) is The image is not formed in the field of view on the retina 60 through the lens 41-21, or even if the amount of energy is small.
図中ほぼ中央に位置する表示領域31−22Aの画素のうち、レンズ41−22を介して網膜60上の視野範囲内の点61−11に結像する光のエネルギー量は、最も左側に位置する部分31−22A1と、最も右側に位置する部分31−22A3の画像(文字Sの左側の部分と右側の部分)の成分が少なく、ほぼ中央に位置する部分31−22A2の画像(文字Sの中央の部分)の成分が多い。 Of the pixels in the display region 31-22A located substantially at the center in the drawing, the amount of energy of light that forms an image at the point 61-11 in the visual field range on the retina 60 via the lens 41-22 is located on the leftmost side. Of the portion 31-22A1 and the portion 31-22A3 located on the rightmost side (the left side portion and the right side portion of the character S) have few components, and the image of the portion 31-22A2 located substantially in the center (the character S There are many components in the middle part).
図中最も右側に位置する表示領域31−23Aの画素のうち、レンズ41−23を介して網膜60上の視野範囲内の点61−13に結像する光のエネルギー量は、その最も右側に位置する部分31−23A3の画像(文字Sの右側の部分)の成分が支配的となり、部分31−23A3より左側に位置する部分31−23A2と、それよりさらに左側に位置する部分31−23A1の画像(文字Sの中央の部分と左側の部分)の成分は小さくなる。 Among the pixels in the display region 31-23A located on the rightmost side in the figure, the amount of energy of light that forms an image on the point 61-13 within the visual field range on the retina 60 via the lens 41-23 is on the rightmost side. The component of the image of the portion 31-23A3 positioned (the portion on the right side of the letter S) is dominant, and the portion 31-23A2 positioned on the left side of the portion 31-23A3 and the portion 31-23A1 positioned further on the left side of the portion 31-23A3 The components of the image (the center portion and the left portion of the character S) are reduced.
以上のようにして、眼21では表示領域31−21A乃至31−23Aに表示された同一の画像111−21乃至111−23が合成され、1つの画像112としてユーザにより視認される。すなわち、画像111−21(文字S)の左側の部分を主成分とする画像、画像111−22(文字S)の中央の部分を主成分とする画像、並びに画像111−23(文字S)の右側の部分を主成分とする画像(虚像)が、1つの画像112(文字S)として合成される。
As described above, in the
以上のことは、左右方向についてだけでなく、上下方向についても同様に行われる。このことを図8を参照して説明する。 The above is performed not only in the horizontal direction but also in the vertical direction. This will be described with reference to FIG.
すなわち、表示領域31−31A、表示領域31−32A、表示領域31−33Aが、それぞれ図中、上、中央、下に位置するものとする。そして、それぞれの表示領域31−31A乃至31−33Aに対応して、レンズ41−31乃至41−33が配置されている。 That is, it is assumed that the display area 31-31A, the display area 31-32A, and the display area 31-33A are located at the top, center, and bottom in the drawing, respectively. Lenses 41-31 to 41-33 are arranged corresponding to the respective display areas 31-31A to 31-33A.
表示領域31−31Aに表示される画像121−31(文字S)のうち、最も上側に位置する部分31−31A1の画像(文字Sの上側の部分)の光の多くは、レンズ41−31を介して網膜60上の視野範囲内の点61−11L(図4において点61−11の紙面と垂直な下方の点(図示せず))に結像する。これに対して、部分31−31A1より下側に位置する部分31−31A2と、それよりさらに下側に位置する部分31−31A3の画像(文字Sの中央の部分と下側の部分)の光は、網膜60上の視野範囲内の点61−11Lに結像し難いか、または結像しない。 Of the image 121-31 (character S) displayed in the display area 31-31A, most of the light of the image (the upper part of the character S) of the uppermost portion 31-31A1 passes through the lens 41-31. Then, an image is formed on a point 61-11L (a lower point (not shown) perpendicular to the paper surface of the point 61-11 in FIG. 4) within the visual field range on the retina 60. On the other hand, the light of the image (the central part and the lower part of the character S) of the part 31-31A2 located below the part 31-31A1 and the part 31-31A3 located further below it. Is difficult to image at the point 61-11L within the field of view on the retina 60, or does not image.
同様に、ほぼ中央に位置する表示領域31−32Aに表示される画像121−32(文字S)のうち、ほぼ中央に位置する部分31−32Aの画像(文字Sの中央の部分)の光の多くが、レンズ41−32を介して網膜60上の視野範囲内の点61−11に結像するが、それより上側に位置する部分31−32A1と下側に位置する部分31−32A3の画像(文字Sの上側の部分と下側の部分)の光は、点61−11に結像し難いか、または結像しない。 Similarly, of the image 121-32 (character S) displayed in the display area 31-32A positioned substantially at the center, the light of the image of the portion 31-32A (center portion of the character S) positioned approximately at the center is displayed. Most of the images are formed on the point 61-11 in the field of view on the retina 60 through the lens 41-32, but the images of the upper part 31-32A1 and the lower part 31-32A3 are formed. The light of the upper part and the lower part of the letter S is difficult to form an image at the point 61-11 or does not form an image.
最も下側に位置する表示領域31−33Aにおいても、その図中最も下側に位置する部分31−33A3の画像(文字Sの下側の部分)の光の多くが、レンズ41−33を介して網膜60上の視野範囲内の点61−11U(図4において点61−11の紙面と垂直な上方の点(図示せず))に結像するが、それより上側に位置する部分31−33A2の画像(文字Sの中央の部分)の光と、それよりさらに上側に位置する部分31−33A1の画像(文字Sの上側の部分)の光は、点61−11Uには結像し難いか、または結像しない。 Also in the lowermost display area 31-33A, most of the light of the image (lower part of the letter S) of the lowermost part 31-33A3 in the figure passes through the lens 41-33. Then, an image is formed at a point 61-11U in the field of view on the retina 60 (an upper point (not shown) perpendicular to the paper surface of the point 61-11 in FIG. 4), but a portion 31- located above the point 61- The light of the image of 33A2 (the center part of the letter S) and the light of the image of the part 31-33A1 (the upper part of the letter S) positioned further above it are difficult to form an image at the point 61-11U. Or does not image.
以上のようにして、ユーザの眼21では実質的に同一の画像(文字S)のそれぞれ異なる部分(文字Sの上側の部分、中央の部分、または下側の部分)を主成分とする光が合成され、1つの虚像の画像131(文字S)として認識される。これにより、1つの表示素子31の所定の画素に欠陥があり、その画素が表示できない場合でも、近傍の他の表示素子31の画素の表示がこれを補うので、画素の欠陥を目立たなくさせることができる。
As described above, the user's
図9は、表示部11に画像信号を提供する回路部14の構成例を表している。この回路部14は、出力部211と駆動部212により構成されている。出力部211は、チューナ、メモリ等を内蔵しており、チューナにより受信、復調した画像信号、あるいはメモリより読み出した画像信号を駆動部212に出力する。駆動部212は、出力部211より入力された画像信号を、表示部11を構成する表示素子31−1乃至31−nに出力する。表示素子31−1乃至31−nは、それぞれ表示領域31−1A乃至表示領域31−nAを有している。この実施形態の場合、駆動部212は、各表示素子31−1乃至31−nに対して同一の画像信号を供給する。したがって、表示領域31−1A乃至31−nAは、それぞれ同一の画像を表示する。
FIG. 9 illustrates a configuration example of the circuit unit 14 that provides an image signal to the
次に、図10のフローチャートを参照して、画像表示処理について説明する。 Next, image display processing will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS11において、出力部211はチューナにより受信、復調したり、メモリより読み出すなどして、画像信号を出力する。ステップS12において、駆動部212は各表示素子を駆動する。具体的には、駆動部212は、出力部211より入力された画像信号を表示素子31−1乃至31−nに供給する。ステップS13において、表示部11は画像を表示する。すなわち、表示素子31−1乃至31−nは、それぞれ対応する表示領域31−1A乃至31−nAにおいて、駆動部212より供給された画像信号に対応する画像を表示する。
In step S11, the
表示素子31−1乃至31−nに表示された同一の画像のうちの異なる部分を主成分とする光がレンズアレイ部12の対応するレンズ41(表示素子31−1乃至31−nに対応してn個設けられている)を介してユーザの眼21の網膜60上に結像するので、ユーザはこれを1つの画像(虚像)として認識する。
Light mainly composed of different portions of the same image displayed on the display elements 31-1 to 31-n corresponds to the corresponding lenses 41 (display elements 31-1 to 31-n) of the
以上においては、表示素子31をn個設けるようにしたが、表示素子31の数は1個とし、その表示領域を個々に区分するようにしてもよい。すなわち、図11に示されるように、1個の表示素子31に、表示領域31−1A乃至31−nAのn個の表示領域を設けることができる。そしてこの場合、各表示領域31−1A乃至31−nAは、同一の画像が表示されるようになっている。このため、図11の例においては、出力部211と駆動部212の間に変換部251が挿入されている。変換部251は、出力部211より入力された、1画面に1個の画像を表示する画像信号を、1画面にn個の画像を表示する画像信号に変換する。
In the above description,
その他の構成は図9における場合と同様である。 Other configurations are the same as those in FIG.
次に、図12のフローチャートを参照して、図11の構成にした場合における画像表示処理について説明する。 Next, image display processing in the case of the configuration of FIG. 11 will be described with reference to the flowchart of FIG.
ステップS31において、出力部211は画像信号を出力する。ステップS32において、変換部251は画像信号を変換する。すなわち、変換部251は、出力部211より入力された1画面についての画像信号を、1画面中に同一の画像がn個表示された画像の画像信号に変換する。例えば、1画面に1つの文字Sが表示されている画像の画像信号を、図2に示されるように、1画面中に7×7個のSの文字が表示されている画像の画像信号に変換する。ステップS33において、駆動部212は表示素子を駆動する。すなわち、駆動部212は、変換部251より供給された画像信号に基づいて、表示部11の表示素子31を駆動する。ステップS34において、表示部11は画像を表示する。すなわち、1つの表示素子31を構成するn個の表示領域31−1A乃至31−nAには、それぞれに、文字Sの画像が表示される。この表示状態は、図2に示されるように、複数の表示素子31のそれぞれに文字Sを独立に表示させた場合と実質的に同様となる。
In step S31, the
したがって、ユーザの眼21には、図9の構成における場合と同様に、1つの文字Sの画像(虚像)が合成表示される。
Accordingly, an image (virtual image) of one character S is synthesized and displayed on the user's
なお、チューナに既に変換された画像信号を受信させるようにすることもできる。この場合には、変換部251は省略することができ、回路部14の構成は、図9に示される場合と同様となる。
It is also possible to cause the tuner to receive an already converted image signal. In this case, the
図13と図14は、図中左側に位置する瞳71(図示せず)から逆光線追跡した際の光線束を表している。これらの図に示されている角度は、瞳71から出射した光の角度を意味する。瞳71からの角度に応じて、光線束のレンズ41に対する入射位置が変化していることが判る。
FIG. 13 and FIG. 14 show the ray bundle when the ray ray is traced from the pupil 71 (not shown) located on the left side in the drawing. The angle shown in these figures means the angle of light emitted from the pupil 71. It can be seen that the incident position of the light bundle with respect to the
一般に人の瞳71の最大の径は、4mm程度といわれている。そこで、レンズ41のピッチPは、レンズ41の有効径D(後述する図15と図16を参照)との差(P−D)が、4mm以下になるようにするのが好ましい。これにより、レンズ41とそれに隣接する他のレンズ41の間に、瞳71の径より大きい間隔が空くことで、画像が不連続になる(画像の一部が欠落する)のを抑制することができる。
Generally, the maximum diameter of the human pupil 71 is said to be about 4 mm. Therefore, the pitch P of the
図15と図16は、レンズアレイ部12の詳細な構成を表している。図15と図16の例においては、レンズ41が相互に密着するように面302上に配置され、結合部301により結合されている。この実施形態では結合部301の厚さは、レンズ41の径より小さい値とされている。
FIGS. 15 and 16 show the detailed configuration of the
この場合、結合部301を構成する合成樹脂に黒い塗料等を混ぜたり、結合部301の上面と下面を黒く着色することにより光を透過しないようにし、レンズ41の有効径Dを、レンズ41のピッチより小さい値に設定することができる。このようにすることで、例えば、図15に示されるように、対応する表示素子31が対向する方向(面302と垂直な方向)の矢印311に対して、所定の値以上の角度となる外部からの光線312がレンズ41を透過しないようにすることができる。これにより、隣接する表示素子31からの画像が洩れて妨害光となることが抑制される。
In this case, black paint or the like is mixed into the synthetic resin constituting the coupling portion 301, or the upper and lower surfaces of the coupling portion 301 are colored black so as not to transmit light. A value smaller than the pitch can be set. In this way, for example, as shown in FIG. 15, an external angle that is an angle greater than or equal to a predetermined value with respect to an
図17は、結合部の他の構成例を表している。この例においては、結合部341がレンズ41の周囲に壁をつくるように、レンズ41の径と略同じ厚さに形成されている。このようにしても、結合部341を遮光性材料で形成すれば、図15の場合と同様に、隣接する表示素子31からの光による干渉を抑制することが可能となり、また、矢印311に対する角度が所定の値以内の光線312だけを透過し、矢印311との角度が大きくなる光線を遮光するように機能させることができる。
FIG. 17 illustrates another configuration example of the coupling unit. In this example, the coupling portion 341 is formed to have substantially the same thickness as the diameter of the
以上においては、レンズ41を1個の球面状のレンズで構成したが、例えば、図18に示されるように、レンズ361の後方に保護層362を配置し、表示部11より出射された光がほぼ平行光になるように構成してもよい。図18の実施形態においては、レンズ361は、その光軸を中心とする所定の範囲の両端面(図中、左右方向の端面)部分が略球面形状に形成されているが、両端面の間は、略円柱状に形成されている。
In the above, the
図19は、レンズ41のさらに他の構成例を表している。この構成例においては、レンズ371の後方に保護層372が配置されている。レンズ371は、一方の面と他方の面がそれぞれほぼ球面の一部とされているが、全体としては凸レンズ状とされている。
FIG. 19 shows still another configuration example of the
レンズを図18または図19に示されるように構成することで、レンズの周囲の部分の収差を補正することが可能となる。 By configuring the lens as shown in FIG. 18 or FIG. 19, it becomes possible to correct the aberration of the portion around the lens.
レンズと表示部11(表示領域31)の距離を調整し、所定の値に設定することができる。このことを図20乃至図22を参照して説明する。これらの構成例においては、球形状のレンズ381の後方に、保護層382が設けられている。
The distance between the lens and the display unit 11 (display area 31) can be adjusted and set to a predetermined value. This will be described with reference to FIGS. In these configuration examples, a
図20は、表示部11とレンズ381との距離が表示部11より出射された光がレンズ381から平行光として出射するように調整された画像表示装置401の構成を表している。レンズ381の焦点距離上に表示部11の表示面(表示領域31)が配置されている。したがって、表示部11に表示された画像の光は、レンズ381から平行光として出射する。
FIG. 20 illustrates a configuration of the
これに対して、図21に示される画像表示装置402は、図20の画像表示装置401における場合より、表示部11の表示面の位置が、レンズ381の焦点距離の位置よりレンズ381に、より若干近くなるように設定されている。したがって、表示部11に表示された画像の光は、若干発散するが、略平行光としてレンズ381から出射する。図22の画像表示装置403は、表示部11の表示面が、図21の画像表示装置402よりさらにレンズ381に近くなるように設定されている。したがって、図22の画像表示装置403では、発散の具合が図21における場合よりさらに広くなる。
On the other hand, in the
ユーザは調整部15を操作して、表示部11の表示面とレンズ381の距離を調整することで、画像表示装置401乃至画像表示装置403のいずれかの状態とすることができる。
The user operates the adjustment unit 15 to adjust the distance between the display surface of the
図20に示されるように、レンズ381からの出射光を平行光とすることでユーザには光が無限遠より到来したものとして視認させることができる。図21と図22に示されるように、レンズ381と表示部11との距離をより接近させた場合には、虚像光学距離がより短くなり、近い位置に画像が存在するように(虚像換算距離でより大きな画像を)ユーザに認識させることができる。ユーザが観察する光は、平行光に近い方が無限遠からの光に近くなるので、ユーザの疲労感は少なくなる。レンズ381と表示部11の距離を、各ユーザの視力に合うように設定することで、各ユーザに対して、常に適切な画像を表示させることが可能となる。また、眼球から表示装置の距離が比較的近いにもかかわらず遠方に画像を表示することにより眼精疲労を低減することが可能となる。さらに、ヘッドマウントディスプレイのように眼球に接して提示する必要がなく自由度の高い表示が可能となる。
As shown in FIG. 20, by making the emitted light from the
立体画像を表示する(ユーザに視認させる)場合、略中心に位置する表示領域31Aに基準位置(中心位置)で撮影された画像が表示され、その周囲の表示領域31Aには、中心からの距離と方向に応じて視差の量と方向が変化する画像が表示される。
When a stereoscopic image is displayed (to be visually recognized by the user), an image photographed at the reference position (center position) is displayed in the
例えば、図2において、中心の1つ右側の表示領域31Aには、基準位置から一定の単位距離(例えば1cm)だけ被写体から見て右側(被写体の方に向かって左側)に離れた位置のカメラで撮影された画像が表示される。中心の4つ右側の表示領域31Aには、基準位置から単位距離の4倍(いまの場合4cm)だけ被写体から見て右側(被写体の方に向かって左側)に離れた位置のカメラで撮影された画像が表示される。
For example, in FIG. 2, the
同様に、図2において、中心の1つ左側の表示領域31Aには、基準位置から単位距離(1cm)だけ被写体から見て左側(被写体の方に向かって右側)に離れた位置のカメラで撮影された画像が表示される。中心の4つ左側の表示領域31Aには、基準位置から単位距離の4倍(4cm)だけ被写体から見て左側(被写体の方に向かって右側)に離れた位置のカメラで撮影された画像が表示される。
Similarly, in FIG. 2, the
カメラと表示領域31Aの上下方向の関係も同様とされる。すなわち、図2において、中心の1つ上側の表示領域31Aには、基準位置から単位距離(1cm)だけ上側に離れた位置のカメラで撮影された画像が表示される。中心の4つ上側の表示領域31Aには、基準位置から単位距離の4倍だけ上側に離れた位置のカメラで撮影された画像が表示される。
The vertical relationship between the camera and the
同様に、図2において、中心の1つ下側の表示領域31Aには、基準位置から単位距離(1cm)だけ被写体から見て下側に離れた位置のカメラで撮影された画像が表示される。中心の4つ下側の表示領域31Aには、基準位置から単位距離の4倍(4cm)だけ被写体から見て下側に離れた位置のカメラで撮影された画像が表示される。
Similarly, in FIG. 2, in the
換言すれば、図23に示されるように、1cmの単位距離(ピッチ間隔)でマトリックス状に配置されたm×n個(図23の実施形態の場合、3×3個)のカメラC11乃至C33で撮影された3×3個の画像のそれぞれが、3×3個の対応する位置(カメラの被写体の方向と表示素子の表示方向とを一致させた場合における対応する位置)の表示領域31A11乃至31A33に表示される。 In other words, as shown in FIG. 23, m × n (3 × 3 in the embodiment of FIG. 23) cameras C11 to C33 arranged in a matrix with a unit distance (pitch interval) of 1 cm. Each of the 3 × 3 images photographed in FIG. 3 has display regions 31A11 to 3 × 3 corresponding positions (corresponding positions when the direction of the subject of the camera is matched with the display direction of the display element). It is displayed on 31A33.
1 画像表示装置, 11 表示部, 12 レンズアレイ部, 13 カバーガラス, 14 回路部, 15 調整部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Image display apparatus, 11 Display part, 12 Lens array part, 13 Cover glass, 14 Circuit part, 15 Adjustment part
Claims (5)
複数の画素を有する1つの前記表示領域に、前記画素のそれぞれからの光を略平行光として出射する1つのレンズが対応して近接して配置され、前記レンズにより対応する前記表示領域の複数の前記画素からの前記画像の光が出射されるレンズアレイ部と
を備え、
前記レンズは、対応する前記表示領域の複数の前記画素からの前記画像の光を、ユーザの網膜上に結像して前記ユーザにより1つの虚像として視認されるように、前記表示領域内の位置に対応する方向に略平行光として出射する
画像表示装置。 A plurality of display areas each displaying an image, a display unit arranged in close proximity along one surface,
One lens that emits light from each of the pixels as substantially parallel light is disposed in close proximity to one display area having a plurality of pixels, and a plurality of the display areas corresponding to the lenses are arranged. A lens array unit that emits light of the image from the pixels, and
The lens is positioned in the display area so that the light of the image from the plurality of pixels in the corresponding display area is imaged on the retina of the user and is visually recognized by the user as one virtual image. An image display device that emits light as substantially parallel light in a direction corresponding to.
前記レンズは前記表示領域に合わせてマトリックス状に配置され、遮光部により相互に隣接するように保持されている略球形のレンズである
請求項1に記載の画像表示装置。 The lens array unit is disposed substantially parallel to the display unit,
The image display device according to claim 1, wherein the lenses are substantially spherical lenses that are arranged in a matrix in accordance with the display area and are held adjacent to each other by a light shielding portion.
請求項1に記載の画像表示装置。 The image display apparatus according to claim 1, further comprising an output unit that outputs an image signal for displaying an image having the same or parallax in each of the display areas.
請求項1に記載の画像表示装置。 The image display device according to claim 1, further comprising an adjustment unit that adjusts a distance between the display region and the lens.
複数の画素を有する1つの前記表示領域に、前記画素のそれぞれからの光を略平行光として出射する1つのレンズが対応して近接して配置して、前記レンズにより対応する前記表示領域の複数の前記画素からの前記画像の光が出射されるレンズアレイ部と
を備える画像表示装置の画像表示方法において、
前記レンズは、対応する前記表示領域の複数の前記画素からの前記画像の光を、ユーザの網膜上に結像して前記ユーザにより1つの虚像として視認されるように、前記表示領域内の位置に対応する方向に略平行光として出射する
画像表示方法。 A plurality of display areas each displaying an image, a display unit arranged in close proximity along one surface,
One lens that emits light from each of the pixels as substantially parallel light is disposed in close proximity to one display region having a plurality of pixels, and a plurality of the display regions corresponding by the lenses are arranged. In an image display method of an image display device comprising: a lens array unit that emits light of the image from the pixels of
The lens is positioned in the display area so that the light of the image from the plurality of pixels in the corresponding display area is imaged on the retina of the user and is visually recognized by the user as one virtual image. The image display method which radiate | emits as substantially parallel light in the direction corresponding to.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005111058A JP4895078B2 (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Image display apparatus and method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005111058A JP4895078B2 (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Image display apparatus and method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006292884A JP2006292884A (en) | 2006-10-26 |
JP4895078B2 true JP4895078B2 (en) | 2012-03-14 |
Family
ID=37413552
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005111058A Expired - Fee Related JP4895078B2 (en) | 2005-04-07 | 2005-04-07 | Image display apparatus and method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4895078B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016072518A1 (en) * | 2014-11-07 | 2016-05-12 | ソニー株式会社 | Display device and display control method |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04112273A (en) * | 1990-09-03 | 1992-04-14 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Two-dimensional picture and three-dimensional picture displaying device |
JPH08304733A (en) * | 1995-04-28 | 1996-11-22 | Scala Kk | Display device |
JP4524843B2 (en) * | 2000-03-16 | 2010-08-18 | ソニー株式会社 | Direct-view display device |
JP2003140595A (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Noritsu Koki Co Ltd | Method and device for image display |
JP3576521B2 (en) * | 2001-11-02 | 2004-10-13 | 独立行政法人 科学技術振興機構 | Stereoscopic display method and apparatus |
JP2005078000A (en) * | 2003-09-03 | 2005-03-24 | Olympus Corp | Image display device |
JP2006201319A (en) * | 2005-01-19 | 2006-08-03 | Hitachi Displays Ltd | Display device |
-
2005
- 2005-04-07 JP JP2005111058A patent/JP4895078B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006292884A (en) | 2006-10-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4752309B2 (en) | Image display apparatus and method | |
JP6658529B2 (en) | Display device, display device driving method, and electronic device | |
US10288885B2 (en) | Head-mounted display device including plurality of displays and plurality of eye lenses | |
CN106873161B (en) | Display device and near-to-eye wearable equipment | |
US9798153B2 (en) | Projection apparatus | |
KR102365726B1 (en) | Method for providing composite image based on optical see-through and apparatus using the same | |
US9030737B2 (en) | 3D display device and method | |
KR102139268B1 (en) | Eye projection system | |
CN108375840B (en) | Light field display unit based on small array image source and three-dimensional near-to-eye display device using light field display unit | |
JP3984907B2 (en) | Image observation system | |
JP6748855B2 (en) | Head-mounted display device | |
EP2378347A1 (en) | Head mounted display and optical position adjustment method of the same | |
CN106707508A (en) | Cap type virtual reality display image system | |
JP2010072626A (en) | Image display apparatus and method to concurrently display two and three dimensional images | |
JP2019074680A (en) | Virtual image display device | |
JP2017223825A (en) | Image display device, image display method and head-mount display device | |
KR20180020695A (en) | Method for enhancement of feld of view in head mounted display and apparatus using the same | |
CN106291959B (en) | A kind of virtual display panel and display device | |
CN107870428B (en) | Image display device | |
US20220099976A1 (en) | Inline in-coupling optical elements | |
JP2010098567A (en) | Head mount full-face type image display device | |
JP4895078B2 (en) | Image display apparatus and method | |
KR20200061043A (en) | Head Mounted Display | |
CN206115049U (en) | Virtual display panel and display device | |
WO2019017812A1 (en) | Stereo display device (embodiments) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080220 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110128 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110201 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110328 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110726 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110829 |
|
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: 20111201 |
|
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: 20111214 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150106 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |