JP6154957B2 - 立体表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、立体表示技術に係り、特に立体表示装置に係る。

両眼視差に基づくレンズグレーティング(lens grating)立体表示デバイスは、表示パネルと、表示パネルに設置されるグレーティングから構成される。当該立体表示デバイスについて、複数の独立した視点を有し、異なる視点から、異なる画面が見える。立体表示デバイスの表示内容は、複数の方向から同一の場面を撮影した画像から由来し、各視点において、一方向から撮影した画像が表示される。理想的な状態において、各視点の間は完全に独立しており、観察者が見た任意２つの視点の間の表示画像（すなわち視差画像）にクロストークがない。すなわち、左眼で見たのは、左眼視点に対応する画像であり、右眼で見たのは、右眼視点に対応する画像である。しかし、従来の立体表示装置において、側面から観察する際に、左眼で右眼視点に対応する画像を見えてしまい、または、右眼で左眼視点に対応する画像を見えてしまうことがある。これによって、観察者が見た立体画像は、ぼやけて見えて、観察効果がよくない。

図１に示すように、従来技術のレンズグレーティング立体表示デバイスにおいて、表示パネル１１のバックライトは、二つの視点にそれぞれ対応する視差のある二枚の画像を、カラーフィルタおよびレンズグレーティング１２による屈折を介して観察者の左、右眼で見れるようにする。なお、１３は、バックライトからの表示デバイスのカラーフィルタ経由後の光線を示す。当該光線１３は、レンズグレーティング１２に入射した後、観察者の目に入射することで、観察者が各視点（例えば表示パネルにおける各ピクセル１１０、１１１、１１２に対応する視点である。なお、ピクセル１１０、１１１、１１２がそれぞれ赤、緑、青の三原色サブピクセルであってもいい。図におけるピクセルＲは、右眼で見れる視点を示し、ピクセルＬは、左眼で見れる視点である。）に対応する画像１４、１５を見れるようになり、立体的な視覚を形成する。

従来の当該レンズグレーティング１２の表面が球面であり、表示パネルの出射光１３が各方向に拡散されるため、球面レンズグレーティング１２は、異なる口径の光線に対して球面収差を有し、エッジ光線に対してコマ、非点収差などを有する。これらの光学収差によって、一枚の画像の光線が屈折後に別の画像領域に入ることとなり、特に側面から観察する際に、画像同士のクロストークを形成し、立体的視覚が劣る。

このような問題を解決する方法として、例えば、ピクセルのサイズを小さくすることが考えられるが、その場合、フラット表示パネルの光度が低くなり、観察効果もよくない。

本発明の解決しようとする技術課題は、立体表示装置を提供することであり、表示パネルの前に波形レンズを設置することによって、表示パネルの光度が暗くならないことを保証する上で、画像同士のクロストークを少なくし、立体画像の表示効果を改善することができるようにすることである。

上記技術課題を解決するために、本発明の実施例の立体表示装置は、表示パネルとレンズグレーティングを含み、前記表示パネルと前記レンズグレーティングとの間に設置される波形レンズをさらに含み、前記波形レンズは、波の山が前記表示パネルのブラックマトリクス領域に対応し、波の谷が前記表示パネルのピクセル領域に対応する。

また、前記波形レンズは、正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズである。

また、前記正弦波形状のレンズは、一方の面が平面状を呈し、他方の面の横断面輪郭が正弦波状を呈する。

また、前記余弦波形状のレンズは、一方の面が平面状を呈し、他方の面の横断面輪郭が余弦波状を呈する。

また、前記波形レンズは、凹レンズと凸レンズが連続的に配列して形成される。

また、前記波形レンズの一波形周期は、前記表示パネルの一ピクセル領域に対応する。

また、前記凹レンズは、前記表示パネルのピクセル領域に対応して設置される。

また、前記凸レンズは、前記表示パネルのピクセル領域の間のブラックマトリクスに対応して設置される。

また、前記レンズグレーティングは、凸レンズから構成される。

また、前記レンズグレーティングは、焦点距離ｆ＝５ｍｍ〜１００ｍｍのレンズグレーティングを用いる。

また、前記波形レンズは、前記表示パネルの表示領域に対応して設置される。

また、前記波形レンズは、焦点距離ｆ＝１．０ｍｍ〜５.０ｍｍのレンズを用いる。

本発明の上記技術案による有益な効果は、以下のとおりである。

上記案では、表示パネルの前に波形レンズを設置することによって、表示デバイスの光度が暗くならないことを保証する上で、画像同士のクロストークを少なくし、立体画像の表示効果を改善することができる。

従来技術の立体表示装置の平面構造図模式図である。 本発明の立体表示装置の平面構造図模式図である。 図２に示す立体表示装置のイメージ表示の模式図である。 図２に示す立体表示装置の一つの具体的な実施例の構造模式図である。 図４に示す立体表示装置によって見たピクセル表示イメージの模式図である。

本発明の解決しようとする技術課題、技術案および利点をより明確にするために、以下、図面及び具体的な実施例を合わせて詳細に記載する。

図２に示すように、本発明の実施例において、表示パネル２１とレンズグレーティング（図示せず）を含み、前記表示パネル２１とレンズグレーティングとの間に設置される波形レンズ２２をさらに含み、当該波形レンズ２２は、波の山が表示パネルのブラックマトリクス領域に対応し、波の谷が表示パネルのピクセル領域に対応する立体表示装置を提供する。なお、当該波形レンズ２２は、正弦波形状のレンズであってもいいし、もちろん余弦波形状のレンズであってもいいが、波の山が表示パネルのブラックマトリクス領域に対応し、波の谷が表示パネルのピクセル領域に対応することを満たす必要がある。

また、前記正弦波形状のレンズは、一方の面が平面状を呈し、他方の面の横断面輪郭が正弦波状を呈する。前記余弦波形状のレンズは、一方の面が平面状を呈し、他方の面の横断面輪郭が余弦波状を呈する。前記波形レンズは、凹レンズと凸レンズが連続的に配列して形成される。前記波形レンズの一波形周期は、前記表示パネル２１の一ピクセル領域２１０、２１１または２１２に対応する。前記凹レンズは、前記表示パネルのピクセル領域に対応して設置される。前記凸レンズは、前記表示パネルのピクセル領域の間のブラックマトリクス２１３に対応して設置される。

本発明の当該実施例において、表示パネルとレンズグレーティングとの間に正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズを設置し、かつ当該レンズが具体的に凹レンズと凸レンズが連続的に配列して形成されるものである。前記凹レンズが前記表示パネルのピクセル領域に対応して設置されるため、ピクセル領域から出射した光線が凹レンズに入った後、凹レンズの画像縮小原理により、表示パネルのピクセル領域におけるピクセルを通過する光線の光点の拡大倍数が小さくなる。その結果、観察した視点イメージ２３において、サブピクセル２１０´、２１１´、２１２´は、表示パネルのサブピクセル２１０、２１１、２１２より小さくなる（図３を参照する）。このように、左画像が右観察領域にマッピングされる確率は大幅に減少され、右画像が左観察領域にマッピングされる確率も大幅に減少される。したがって、左、右の視差画像の間のクロストークが減少される。側面から観察する際においても、左、右の視差画像の間のクロストークが生じることはない。一方、本発明の上記実施例において、ピクセルのサイズを物理的に小さくする必要がないため、表示デバイスの光度が暗くならないことを保証する上で、画像同士のクロストークを少なくし、立体画像の表示効果を改善することができる。

さらに、図４に示すように、上記立体表示装置は、前記表示パネルと一定の所定離間距離をもって設置されるレンズグレーティング２４をさらに含む。前記波形レンズ２２（正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズ）は、前記表示パネル２１と前記レンズグレーティング２４との間に位置する。また、当該レンズグレーティング２４は、凸レンズから構成される。

具体的に、図５に示すように、表示パネル２１のバックライトからの光線２５は、表示パネル２１のカラーフィルタを経て波形レンズ２２（正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズ）に入り、それからレンズグレーティング２４に入り、出射される光線２５が観察者の目に入る。

以下、本発明の実現原理を具体的に説明する。

図３〜５に示すように、波形レンズ２２（正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズ）が凹レンズと凸レンズが連続的に配列して形成されるため、ピクセル領域から出射される光線は、凹レンズを通過する際に、発散状態となり、左、右眼の視点の画像を凹レンズとレンズグレーティング２４との間の領域にそれぞれ結像する。しかも、凹レンズの画像縮小原理により、左、右眼の視点の画像が縮小した画像であり、表示パネルのピクセル領域におけるピクセルを通過する光線の光点の拡大倍数が小さくなる。その結果、観察した視点イメージ２３において、サブピクセル２１０´、２１１´、２１２´は、表示パネルのサブピクセル２１０、２１１、２１２より小さくなる（図３および図５を参照する）。しかも、凸レンズがブラックマトリクスの部分に対応するため、光線は、凸レンズから出射されない。凹レンズから出射した光線は、再びレンズグレーティング２４に入り、凸レンズから構成するレンズグレーティング２４による屈折を経て集光し、左眼の視点に対応する画像２６を観察者の左眼で見れるようにし、右眼の視点に対応する画像２７を観察者の右眼で見れるようにする。このように、左画像が右観察領域にマッピングされる確率は大幅に減少され、右画像が左観察領域にマッピングされる確率も大幅に減少される。したがって、本発明の上記実施例において、画像のクロストークが生じず、または画像のクロストーク現象を少なくすることができる。

本発明の上記実施例において、波形レンズ２２（正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズ）は、焦点距離ｆ＝１．０ｍｍ〜５.０ｍｍのレンズを用いてよく、レンズグレーティング２４は、焦点距離ｆ＝５ｍｍ〜１００ｍｍのレンズグレーティングを用いていい。

また、本発明の上記実施例において、前記波形レンズ２２（正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズ）は、前記表示パネルの表示領域に対応して設置され、レンズグレーティング２４のサイズが波形レンズ２２（正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズ）のサイズと同一である。

波形レンズ２２（正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズ）は表示パネル２１の０．０５ｍｍ〜５．０ｍｍ前に設置され、レンズグレーティング２４は表示パネル２１の５ｍｍ〜１００ｍｍ前に設置されるようにしていい。

本発明の上記実施例において、波形レンズ２２（正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズ）を用いたことで、表示デバイスの光度が暗くならないことを保証する上で、画像同士のクロストークを少なくし、立体画像の表示効果を改善することができる。

以上記載したのは、本発明の好適な実施形態に過ぎない。本技術分野の一般技術者にとって、本発明の原理を逸脱しない前提において、さらにいくつかの改良と修飾をすることができる。これらの改良と修飾は、本発明の保護範囲に含まれると見なされるべきである。

Claims (11)

1. 表示パネルとレンズグレーティングを含み、前記表示パネルと前記レンズグレーティングとの間に設置される波形レンズをさらに含み、
   前記波形レンズは、波の山が前記表示パネルのブラックマトリクス領域に対応し、波の谷が前記表示パネルのピクセル領域に対応し、前記波形レンズは、正弦波形状のレンズまたは余弦波形状のレンズであることを特徴とする立体表示装置。
2. 請求項１に記載の立体表示装置であって、前記正弦波形状のレンズは、一方の面が平面状を呈し、他方の面の横断面輪郭が正弦波状を呈することを特徴とする立体表示装置。
3. 請求項１に記載の立体表示装置であって、前記余弦波形状のレンズは、一方の面が平面状を呈し、他方の面の横断面輪郭が余弦波状を呈することを特徴とする立体表示装置。
4. 請求項１に記載の立体表示装置であって、前記波形レンズは、凹レンズと凸レンズが連続的に配列して形成されることを特徴とする立体表示装置。
5. 請求項１に記載の立体表示装置であって、前記波形レンズの一波形周期は、前記表示パネルの一ピクセル領域に対応することを特徴とする立体表示装置。
6. 請求項４に記載の立体表示装置であって、前記凹レンズは、前記表示パネルのピクセル領域に対応して設置されることを特徴とする立体表示装置。
7. 請求項４に記載の立体表示装置であって、前記凸レンズは、前記表示パネルのピクセル領域の間のブラックマトリクスに対応して設置されることを特徴とする立体表示装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の立体表示装置であって、前記レンズグレーティングは、凸レンズから構成されることを特徴とする立体表示装置。
9. 請求項８に記載の立体表示装置であって、前記レンズグレーティングは、焦点距離ｆ＝５ｍｍ〜１００ｍｍのレンズグレーティングを用いることを特徴とする立体表示装置。
10. 請求項１に記載の立体表示装置であって、前記波形レンズは、前記表示パネルの表示領域に対応して設置されることを特徴とする立体表示装置。
11. 請求項１に記載の立体表示装置であって、前記波形レンズは、焦点距離ｆ＝１．０ｍｍ〜５.０ｍｍのレンズを用いることを特徴とする立体表示装置。

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