JP6730817B2 - 3D image display device - Google Patents

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本発明は、立体映像表示装置に関し、特にインテグラル式の立体映像表示装置に関するものである。 The present invention relates to a stereoscopic image display device, and more particularly to an integral type stereoscopic image display device.

インテグラル立体映像表示装置は、特殊な眼鏡が不要で裸眼による立体視が可能な3次元映像表示デバイスである。図6(a)に示すように、従来のインテグラル立体映像表示装置9は、液晶パネルなどの直視型ディスプレーPと、その直視型ディスプレーPの前面に配置されたレンズアレーLAと、を備える。このレンズアレーLAは、図6(b)に示すように、要素レンズLPが2次元状に配列されたものである。また、図6(a)に示すように、要素レンズLPと、要素画像Gとが対応しており、要素レンズLPにより要素画像Gが空間中に投影されて、立体映像Zが形成される。 The integral 3D image display device is a 3D image display device that does not require special glasses and allows stereoscopic viewing with the naked eye. As shown in FIG. 6A, the conventional integral stereoscopic image display device 9 includes a direct-view type display P such as a liquid crystal panel and a lens array L A arranged in front of the direct-view type display P. .. In this lens array L A , as shown in FIG. 6B, element lenses L P are arranged two-dimensionally. Further, as shown in FIG. 6A, the element lens L P and the element image G correspond to each other, and the element image L is projected into the space by the element lens L P to form a stereoscopic image Z. It

インテグラル立体映像において、立体映像の画素数、視域及び奥行き再現範囲を向上させるためには、直視型ディスプレーPに非常に多くの画素数の映像(要素画像)を表示させる必要がある。ところが、現時点において、スーパーハイビジョンを超える画素数の直視型ディスプレーPが存在しない。そのため、単体の直視型ディスプレーPでは、インテグラル立体映像の品質を向上させることが困難である。そこで、複数の直視型ディスプレーPを用いて、多画素化する技術が必要となる。なお、多画素化とは、要素画像を構成する画素(要素画素)の画素数を増加させることを言い、また、その結果として単独のディスプレー及びレンズアレーで再生される立体映像の画素数に比べて立体映像の画素数を増加させることを言う。 In the integral stereoscopic video, in order to improve the number of pixels, the viewing area, and the depth reproduction range of the stereoscopic video, it is necessary to display a video (elemental image) having a very large number of pixels on the direct-view display P. However, at present, there is no direct-view display P having a pixel number exceeding that of Super Hi-Vision. Therefore, it is difficult to improve the quality of the integral stereoscopic image with the single direct-view display P. Therefore, a technique for increasing the number of pixels using a plurality of direct-view displays P is required. In addition, increasing the number of pixels means increasing the number of pixels (element pixels) forming an element image, and as a result, comparing with the number of pixels of a stereoscopic image reproduced by a single display and lens array. To increase the number of pixels in stereoscopic video.

N. Okaichi, M. Miura, J. Arai and T. Mishina, “Integral 3D display using multiple LCDs”, Proc. SPIE, vol. 9391, 939134 (2015)N. Okaichi, M. Miura, J. Arai and T. Mishina, “Integral 3D display using multiple LCDs”, Proc. SPIE, vol. 9391, 939134 (2015) 岡市直人、三浦雅人、洗井淳、河北真宏、三科智之、「複数の8K液晶パネルを用いたインテグラル立体映像表示」、映像情報メディア学会技術報告、2015年10月、vol. 39、no. 36、pp.1-4Naoto Okaichi, Masato Miura, Atsushi Senrai, Masahiro Kawakita, Tomoyuki Mishina, "Integral 3D Image Display Using Multiple 8K LCD Panels", Technical Report of the Institute of Image Information and Television Engineers, October 2015, vol. 39, no.36, pp.1-4

複数のディスプレーにそれぞれ表示された映像を結合して多画素化を図る際には以下の問題がある。すなわち、複数のディスプレーをそのまま並列に配置すると、各ディスプレーにベゼル部分(枠)が存在するため、そのベゼル部分で映像(2次元映像)の切れ目が生じ、それにより再生される立体映像にも同様の切れ目が生じてしまう。この問題に対して、現時点では、ベゼル部分が存在しないディスプレーを製造することは容易ではない。そのため、ベゼル部分が存在する通常のディスプレーを利用することを念頭に、複数のディスプレーにそれぞれ表示された映像をシームレスに結合する手法を開発する必要がある。 There are the following problems when combining images displayed on a plurality of displays to increase the number of pixels. In other words, when multiple displays are arranged in parallel as they are, each display has a bezel portion (frame), so a break in the image (two-dimensional image) occurs at the bezel portion, and the same is true for the stereoscopic image reproduced. Breaks will occur. In response to this problem, it is not easy at present to manufacture a display without a bezel portion. Therefore, it is necessary to develop a method for seamlessly combining images displayed on a plurality of displays, in consideration of using a normal display having a bezel portion.

こうした事情から、これまで、本願発明者らは、各ディスプレーに表示された映像を拡大結像させて結合する光学系を用いる手法を提案してきた(非特許文献1、非特許文献2参照)。この従来の立体映像表示装置の構成を図4に示す。この立体映像表示装置100は、複数のディスプレー120と、複数の拡大光学系130と、拡散板140と、レンズアレー150と、を備えている。 Under such circumstances, the inventors of the present application have so far proposed a method using an optical system that magnifies and forms an image displayed on each display and combines the images (see Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2). The configuration of this conventional stereoscopic image display device is shown in FIG. The stereoscopic image display device 100 includes a plurality of displays 120, a plurality of magnifying optical systems 130, a diffusion plate 140, and a lens array 150.

同一平面上に並べられた各ディスプレー120は、表示部122と、ベゼル部分(枠)124と、を有している。各ディスプレー120は、直視型ディスプレーであり、バックライトとして機能する平行光投射装置110から投射される平行光により、当該ディスプレーの配置に応じた映像(要素画像)を表示する。 Each display 120 arranged on the same plane has a display portion 122 and a bezel portion (frame) 124. Each display 120 is a direct-view display, and displays an image (element image) according to the arrangement of the display by parallel light projected from the parallel light projection device 110 that functions as a backlight.

複数の拡大光学系130は、それぞれがディスプレー120に対応するように同一平面上に所定間隔をあけて並べられている。拡大光学系130は、ディスプレー120の前に配置されており、ディスプレー120の表示部122に表示される映像の光が入射できるように表示部122のサイズと同じか若干大きく形成されている。各拡大光学系130は、ディスプレー120に表示された映像(要素画像)をそれぞれ拡大する。 The plurality of magnifying optical systems 130 are arranged on the same plane at predetermined intervals so as to correspond to the display 120. The magnifying optical system 130 is disposed in front of the display 120, and is formed to be the same size as or slightly larger than the size of the display unit 122 so that light of an image displayed on the display unit 122 of the display 120 can enter. Each magnifying optical system 130 magnifies the image (elemental image) displayed on the display 120.

拡散板140は、複数の拡大光学系130の全体のサイズよりも大きく形成されている。拡散板140は、拡大光学系130による映像の結像位置に置かれている。これにより、拡散板140上で複数の拡大像(2次元画像)が結合されて、この結合された像が、多画素化された要素画像となる。 The diffusion plate 140 is formed larger than the entire size of the plurality of magnifying optical systems 130. The diffusion plate 140 is placed at a position where an image is formed by the magnifying optical system 130. As a result, a plurality of magnified images (two-dimensional images) are combined on the diffuser plate 140, and the combined image becomes a multi-pixel element image.

レンズアレー150は、2次元に配列された要素レンズ152で構成されており、拡散板140から拡散される映像の光が入射できるように拡散板140のサイズと同じか若干大きく形成されている。このレンズアレー150は、拡散板140の前方に配置されており、拡散板140で多画素化された要素画像からインテグラル立体映像を再生する。 The lens array 150 is composed of two-dimensionally arrayed element lenses 152, and is formed to be the same size as or slightly larger than the size of the diffuser plate 140 so that the image light diffused from the diffuser plate 140 can enter. The lens array 150 is arranged in front of the diffusion plate 140, and reproduces an integral stereoscopic image from the element image having a large number of pixels by the diffusion plate 140.

前記した拡大光学系130の一例として、図5に示すように、両凸レンズで構成した2組のレンズアレー132A,132Bと、凹フレネルレンズ136と、を組み合わせた光学系が用いられる。ここで、レンズアレー132Aはディスプレー120の側に配置されており、凹フレネルレンズ136が拡散板140の側に配置されており、レンズアレー132Bがレンズアレー132Aと凹フレネルレンズ136との間に配置されている。なお、レンズアレー132A、132Bは、2次元に配列された要素レンズ134で構成される。このような構成により、拡大光学系130は、被写体の正立等倍像を拡大する正立拡大光学系として機能する。 As an example of the magnifying optical system 130 described above, as shown in FIG. 5, an optical system in which two sets of lens arrays 132A and 132B composed of biconvex lenses and a concave Fresnel lens 136 are combined is used. Here, the lens array 132A is arranged on the display 120 side, the concave Fresnel lens 136 is arranged on the diffusion plate 140 side, and the lens array 132B is arranged between the lens array 132A and the concave Fresnel lens 136. Has been done. The lens arrays 132A and 132B are composed of element lenses 134 arranged two-dimensionally. With such a configuration, the magnifying optical system 130 functions as an erecting magnifying optical system that magnifies an erecting equal-magnification image of the subject.

なお、このとき、ディスプレー120に表示された映像の光が、レンズアレー132Aとレンズアレー132Bとの中間の位置に集光できるように、ディスプレー120をレンズアレー132Aから離間して配置される。また、拡散板140は、凹フレネルレンズ136の結像位置に配置される。 At this time, the display 120 is arranged apart from the lens array 132A so that the light of the image displayed on the display 120 can be condensed at an intermediate position between the lens array 132A and the lens array 132B. Further, the diffusion plate 140 is arranged at the image forming position of the concave Fresnel lens 136.

ところが、拡大光学系130が、図5に示すような2つのレンズアレー132A、132Bを用いるような複雑な構成になっていると、高度な加工精度と精密な軸合わせが要求される。そのため、拡大光学系130が複雑な構成になっていると、立体映像表示装置100において十分な解像度特性を引き出すためには大きなコストがかかる。また、立体映像表示装置100では、拡大像を結像位置で結合するために拡散板140を配置する必要がある。拡散板140の位置で2次元の拡大像を精度よく結合することは容易ではなく、このことも立体映像の品質(画質)の低下を招く要因となる。そのため、従来の立体映像表示装置100には改良の余地があった。 However, when the magnifying optical system 130 has a complicated structure using two lens arrays 132A and 132B as shown in FIG. 5, high processing accuracy and precise axis alignment are required. Therefore, if the magnifying optical system 130 has a complicated configuration, a large cost is required to bring out sufficient resolution characteristics in the stereoscopic image display device 100. Further, in the stereoscopic image display device 100, it is necessary to dispose the diffusion plate 140 in order to combine the magnified images at the image forming positions. It is not easy to accurately combine two-dimensional magnified images at the position of the diffuser plate 140, which also causes deterioration of the quality (image quality) of stereoscopic images. Therefore, the conventional stereoscopic image display device 100 has room for improvement.

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、低コストで画質の劣化を抑え、インテグラル立体映像の品質を向上させる立体映像表示装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a stereoscopic video display device that suppresses deterioration of image quality at low cost and improves the quality of integral stereoscopic video.

前記課題を解決するために、本発明に係る立体映像表示装置は、インテグラル式の立体映像を表示する立体映像表示装置であって、前記立体映像のうちの一部分を再現する部分立体映像の要素画像をそれぞれ表示する、同一平面上に並べられる複数のディスプレーと、前記複数のディスプレーの表示部の前にそれぞれ配置され、前記表示部に表示された要素画像からの光が入射し前記部分立体映像を再生する複数のレンズアレーと、前記複数のレンズアレーの光出射側にそれぞれ配置され、再生された部分立体映像として入射する入射光を拡大する複数の拡大光学系と、を備え、前記複数の拡大光学系は、互いに隣接するように並べられて、隣接する各拡大光学系が拡大した部分立体映像を互いに結合させることで前記立体映像を表示する構成とする。 In order to solve the above problems, a stereoscopic image display device according to the present invention is a stereoscopic image display device that displays an integral type stereoscopic image, and is an element of a partial stereoscopic image that reproduces a part of the stereoscopic image. A plurality of displays arranged on the same plane, each displaying an image, and the partial stereoscopic image which is arranged in front of the display units of the plurality of displays and in which light from the element images displayed on the display unit is incident. A plurality of lens arrays for reproducing a plurality of lens arrays, and a plurality of magnifying optical systems that are respectively arranged on the light emission sides of the plurality of lens arrays and that magnify incident light that is incident as a reproduced partial stereoscopic image . The magnifying optical systems are arranged so as to be adjacent to each other, and the three-dimensional images are displayed by combining the partial three-dimensional images magnified by the adjacent magnifying optical systems with each other .

かかる構成によれば、立体映像表示装置では、ディスプレーが部分立体映像の要素画像を表示する。そして、各ディスプレーの表示部の前にレンズアレーを備えるので、個々のレンズアレーによって、ディスプレー毎に、その配置に応じた部分立体映像を再生する。そして、立体映像表示装置では、各レンズアレーの光出射側に備える拡大光学系によって、この部分立体映像をそれぞれ拡大する。その際に、拡大光学系は互いに隣接するように並べられているので、各拡大光学系の位置で入射光である映像を結合することができ、各拡大光学系でそれぞれが拡大された部分立体映像同士が結合されて出射するので、高解像度の拡大された立体映像を表示することができる。 With this configuration, in the stereoscopic image display device, the display displays the elemental image of the partial stereoscopic image. Since a lens array is provided in front of the display unit of each display, a partial stereoscopic image corresponding to the arrangement of each display is reproduced by each lens array. Then, in the stereoscopic image display device, the partial stereoscopic image is magnified by the magnifying optical system provided on the light emitting side of each lens array. At that time, since the magnifying optical systems are arranged so as to be adjacent to each other, it is possible to combine images which are incident light at the positions of the magnifying optical systems, and the magnifying optical systems respectively magnify the partial stereoscopic images. Since the images are combined and emitted, a high-resolution enlarged stereoscopic image can be displayed.

本発明に係る立体映像表示装置によれば、拡散板を設ける必要がなく、低コストで画質の劣化を抑え、インテグラル立体映像の品質を向上させることができる。 According to the stereoscopic image display device of the present invention, it is possible to suppress deterioration of image quality at low cost and improve the quality of integral stereoscopic images without providing a diffusion plate.

本発明の実施形態に係る立体映像表示装置の構成を表す概略図である。It is a schematic diagram showing the composition of the three-dimensional image display device concerning the embodiment of the present invention. 図1の拡大光学系の構成を側面から表す概略図である。It is a schematic diagram showing the composition of the expansion optical system of Drawing 1 from the side. 立体映像の拡大を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining expansion of a stereo image. 従来技術に係る立体映像表示装置の構成例を表す概略図である。It is a schematic diagram showing an example of composition of a stereoscopic image display concerning conventional technology. 図4の拡大光学系の構成例を表す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the magnifying optical system in FIG. 4. 従来のインテグラル立体映像表示装置を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the conventional integral stereoscopic image display apparatus.

[立体映像表示装置の構成]
図1を参照し、本発明の実施形態に係る立体映像表示装置1の構成について、説明する。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。図1に示すように、立体映像表示装置1は、インテグラル式で立体映像を表示するものであり、ディスプレー20と、レンズアレー50と、拡大光学系30とからなる組を複数備えている。
[Configuration of stereoscopic image display device]
The configuration of the stereoscopic video display device 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1. The sizes and positional relationships of members shown in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation. As shown in FIG. 1, the stereoscopic image display apparatus 1 displays an integral type stereoscopic image, and includes a plurality of sets each including a display 20, a lens array 50, and a magnifying optical system 30.

以下では、一例として4個のディスプレー20が同一平面上に上下左右に並ぶように配置されているものとして説明する。これら4つのディスプレー20は、互いに密着するように並列に配置される。各ディスプレー20は、表示部22と、ベゼル部分(枠)24と、を有している。表示部22は、映像(要素画像)を表示する部分である。ベゼル部分24は、表示部22の周囲に形成されており、映像が表示されることはない。 In the following description, as an example, it is assumed that four displays 20 are arranged side by side vertically and horizontally on the same plane. These four displays 20 are arranged in parallel so as to be in close contact with each other. Each display 20 has a display portion 22 and a bezel portion (frame) 24. The display unit 22 is a portion that displays a video (elemental image). The bezel portion 24 is formed around the display unit 22 and no image is displayed.

各ディスプレー20は、液晶パネルなどの直視型ディスプレーであり、バックライトとして機能する拡散光投射装置10から投射される拡散光により、映像(要素画像)を表示する。このディスプレー20としては、スーパーハイビジョン(7680×4320画素)の透過型液晶ディスプレーが好適に用いられる。 Each display 20 is a direct-viewing type display such as a liquid crystal panel, and displays an image (element image) by the diffused light projected from the diffused light projector 10 that functions as a backlight. As the display 20, a transmissive liquid crystal display of Super Hi-Vision (7680×4320 pixels) is preferably used.

ディスプレー20は、当該ディスプレーの配置に応じた映像(要素画像)を表示する。ここで、ディスプレーの配置に応じて表示される要素画像とは、それぞれのディスプレー20及びレンズアレー50により再生される4つのインテグラル立体映像を互いに結合した際に形成される1つのインテグラル立体映像が四分割されたシーンの要素画像のことである。つまり、最終的に表示したい表示対象の立体映像のうちの一部分を再現する部分立体映像を再生表示するための要素画像のことである。 The display 20 displays an image (elemental image) according to the arrangement of the display. Here, the elemental image displayed according to the arrangement of the displays means one integral stereoscopic image formed when the four integral stereoscopic images reproduced by the respective displays 20 and the lens array 50 are combined with each other. Is an element image of a scene divided into four. That is, it is an element image for reproducing and displaying a partial stereoscopic image that reproduces a part of the stereoscopic image to be displayed finally.

具体的には、最終的に表示したい立体映像が図1に示すような人物の場合、観察方向からみて左上のディスプレー20に表示される要素画像は、当該人物の右上半身を主体とする部分的な立体映像を再生するための要素画像である。
同様に、右上のディスプレー20には当該人物の左上半身、左下のディスプレー20には当該人物の右下半身、右下のディスプレー20には当該人物の左下半身、を主体とする部分的な立体映像を再生するための要素画像がそれぞれ表示される。
Specifically, when the stereoscopic image to be finally displayed is a person as shown in FIG. 1, the elemental image displayed on the upper left display 20 when viewed from the viewing direction is a partial image mainly of the upper right half of the person. It is an element image for reproducing a different stereoscopic image.
Similarly, a partial stereoscopic image mainly consisting of the upper left body of the person is displayed on the upper right display 20, the lower right body of the person is displayed on the lower left display 20, and the lower left body of the person is displayed on the lower right display 20. Element images for reproduction are displayed respectively.

ここで、ディスプレー20が表示する要素画像について、簡単に説明する。
例えば、一般的なIP立体カメラで被写体を撮影し、取得した要素画像群をディスプレー20と同数(4個)に分割する。分割した要素画像群を表示部22の大きさに合わせて拡大することで、部分立体映像に対応した要素画像を生成できる。そして、各ディスプレー20は、それぞれの配置に対応した要素画像を表示する。
Here, the element images displayed on the display 20 will be briefly described.
For example, an object is photographed by a general IP stereoscopic camera, and the acquired element image group is divided into the same number as the display 20 (four pieces). By enlarging the divided element image group according to the size of the display unit 22, it is possible to generate an element image corresponding to the partial stereoscopic image. Then, each display 20 displays the element image corresponding to each arrangement.

各ディスプレー20の前面には、レンズアレー50がそれぞれ配置されている。
レンズアレー50は、2次元に配列された要素レンズ52で構成されている。レンズアレー50には、要素レンズ52が平面方向に整列した状態で配置されている。レンズアレー50のサイズは、ディスプレー20の表示部22のサイズと同程度である。なお、図2及び図3では、一次元で8個の要素レンズ52を図示したが、要素レンズの個数は任意であり、典型的には数万以上となる。
A lens array 50 is arranged on the front surface of each display 20.
The lens array 50 is composed of element lenses 52 arranged two-dimensionally. Element lenses 52 are arranged in the lens array 50 in a state of being aligned in the plane direction. The size of the lens array 50 is about the same as the size of the display unit 22 of the display 20. Although FIG. 2 and FIG. 3 illustrate the eight element lenses 52 in one dimension, the number of the element lenses is arbitrary, and is typically tens of thousands or more.

レンズアレー50は、ディスプレー20の表示部22の近傍に配置されており、表示部22に表示された要素画像からの光が入射する。これにより、インテグラル立体映像を再生することができる。なお、この時点で1組のディスプレー20及びレンズアレー50により再生されるインテグラル立体映像は、ここでは、取得した要素画像群を4つのディスプレー20により四分割しているので、最終的な立体映像を四分割した部分的な立体映像である。 The lens array 50 is arranged near the display unit 22 of the display 20, and light from the elemental image displayed on the display unit 22 is incident on the lens array 50. As a result, it is possible to reproduce the integral stereoscopic video. Note that the integral stereoscopic image reproduced by the set of the display 20 and the lens array 50 at this time is the final stereoscopic image because the acquired elemental image group is divided into four by the four displays 20 here. It is a partial stereoscopic image that is divided into four.

レンズアレー50は、ディスプレー20の表示部22に当接するように配置されることが好ましい。このように構成することで、ディスプレー20の表示部22に対してレンズアレー50が固定されて位置ずれを防止できる。 The lens array 50 is preferably arranged so as to contact the display unit 22 of the display 20. With such a configuration, the lens array 50 is fixed to the display unit 22 of the display 20 and the positional displacement can be prevented.

本実施形態では、一例として、要素レンズ52が平凸レンズであるものとして、平面の側をディスプレー20の表示部22に接着することで当接した。なお、要素レンズ52の形状は円形に限らず、正方形でもよい。また、要素レンズ52の配列は、正方格子状(グリッド構造)であるものとしたが、俵積状いわゆるラインオフセット状に配列してもよい。 In the present embodiment, as an example, the element lens 52 is a plano-convex lens, and the flat surface side is adhered to the display unit 22 of the display 20 by being bonded. The shape of the element lens 52 is not limited to a circle, and may be a square. Further, although the element lenses 52 are arranged in a square lattice shape (grid structure), they may be arranged in a bag shape or a so-called line offset shape.

各レンズアレー50の前面には、拡大光学系30がそれぞれ配置されている。
4個の拡大光学系30は、それぞれがディスプレー20及びレンズアレー50に対応するように同一平面上に配置されている。また、複数の拡大光学系30は、図1に示すように同一平面上で、互いに隣接するように並べられている。拡大光学系30は、レンズアレー50の光出射側に配置されており、入射光を拡大するものである。拡大光学系30には、レンズアレー50により再生されたインテグラル立体映像(四分割された部分的な立体映像)の光が入射する。それぞれの拡大光学系30によって、インテグラル立体映像(四分割された部分的な立体映像)が拡大される。
A magnifying optical system 30 is arranged on the front surface of each lens array 50.
The four magnifying optical systems 30 are arranged on the same plane so as to correspond to the display 20 and the lens array 50, respectively. Further, the plurality of magnifying optical systems 30 are arranged adjacent to each other on the same plane as shown in FIG. The magnifying optical system 30 is arranged on the light emitting side of the lens array 50 and magnifies the incident light. The light of the integral stereoscopic image (partial stereoscopic image divided into four parts) reproduced by the lens array 50 is incident on the magnifying optical system 30. Each of the magnifying optical systems 30 magnifies an integral stereoscopic image (partial stereoscopic image divided into four parts).

拡大光学系30の一例として、凹レンズと凸レンズとを組み合わせた光学系を用いることができる。レンズの種類は、フレネルレンズ、球面レンズ、非球面レンズ等を用いることができる。図2に示す例では、拡大光学系30は、レンズアレー50の側から順に、1つの凹レンズ32と、1つの凸レンズ34と、を備え、それぞれの光軸を一致させている。 As an example of the magnifying optical system 30, an optical system in which a concave lens and a convex lens are combined can be used. As the lens type, a Fresnel lens, a spherical lens, an aspherical lens, or the like can be used. In the example shown in FIG. 2, the magnifying optical system 30 includes one concave lens 32 and one convex lens 34 in this order from the side of the lens array 50, and the optical axes of the concave lenses 32 are aligned with each other.

凹レンズ32はレンズアレー50の前面に位置し、レンズアレー50と密着する位置に配置されている。凹レンズ32は、インテグラル立体映像(四分割された部分的な立体映像)の光である入射光を広げる。この凹レンズ32の出射光は、凸レンズ34に入射する。
凸レンズ34は、凹レンズ32の出射光の多くが入射するように凹レンズ32よりもサイズが大きく形成されている。凸レンズ34は、凹レンズ32に対向するように配置されており、凹レンズ32によって広げられて方向性をもった光を軸方向と平行に近くなるように屈折させる役割を果たす。
The concave lens 32 is located on the front surface of the lens array 50, and is arranged at a position in close contact with the lens array 50. The concave lens 32 spreads the incident light which is the light of the integral stereoscopic image (partial stereoscopic image divided into four). The light emitted from the concave lens 32 enters the convex lens 34.
The convex lens 34 is formed to have a size larger than that of the concave lens 32 so that most of the light emitted from the concave lens 32 enters. The convex lens 34 is arranged so as to face the concave lens 32, and plays a role of refracting light that has been diverged by the concave lens 32 and has directionality so as to be nearly parallel to the axial direction.

また、図2では、凹レンズ32がレンズアレー50から離れている状態で示したが、凹レンズ32は、レンズアレー50に当接するように配置されていることが好ましい。このように構成することで、レンズアレー50に対して凹レンズ32が固定されて位置ずれを防止できる。 Further, in FIG. 2, the concave lens 32 is shown in a state of being separated from the lens array 50, but it is preferable that the concave lens 32 is arranged so as to be in contact with the lens array 50. With this structure, the concave lens 32 is fixed to the lens array 50, and the positional deviation can be prevented.

各ディスプレー20の背面には、拡散光投射装置10がそれぞれ配置されている。
4個の拡散光投射装置10は、それぞれがディスプレー20に対応するように同一平面上に配置されており、拡散光をディスプレー20に投射する。また、拡散光投射装置10は、ディスプレー20から任意の距離に配置することができる。
The diffused light projection device 10 is arranged on the back surface of each display 20.
The four diffused light projection devices 10 are arranged on the same plane so as to correspond to the display 20, and project the diffused light onto the display 20. Further, the diffused light projection device 10 can be arranged at an arbitrary distance from the display 20.

拡散光投射装置10としては、例えば液晶パネル用の一般的なバックライトを用いることができる。このようなバックライトは、例えばバックライト用光源、導光板や拡散板、光拡散フィルム等を備えており、バックライト用光源は例えばLEDやCCFL(冷陰極管)等が用いられている。 As the diffused light projection device 10, for example, a general backlight for a liquid crystal panel can be used. Such a backlight includes, for example, a backlight light source, a light guide plate, a diffusion plate, a light diffusing film, and the like. For the backlight light source, for example, an LED, a CCFL (cold cathode tube), or the like is used.

<立体映像の拡大>
図3を参照し、立体映像表示装置1における立体映像の拡大について、説明する。
立体映像表示装置1では、各ディスプレー20に要素画像を表示し、それらの前面に配置されたレンズアレー50によりインテグラル立体映像(四分割された部分的な立体映像)を再生する。そして、各ディスプレー20及びレンズアレー50の前面に配置された拡大光学系30により、各ディスプレー20で再生されるインテグラル立体映像(四分割された部分的な立体映像)を拡大する。
<Enlargement of 3D image>
Enlargement of a stereoscopic image in the stereoscopic image display device 1 will be described with reference to FIG.
In the stereoscopic image display device 1, the element images are displayed on the respective displays 20, and an integral stereoscopic image (partial stereoscopic image divided into four) is reproduced by the lens array 50 arranged in front of them. Then, the integral stereoscopic image (four-divided partial stereoscopic image) reproduced by each display 20 is enlarged by the magnifying optical system 30 arranged in front of each display 20 and the lens array 50.

また、立体映像表示装置1では、各レンズアレー50によって再生された部分的な立体映像の光が拡大光学系30を通過する。その際に、拡大光学系30に入射する前の時点において、立体映像の切れ目として、部分的な立体映像同士の隙間が生じていたとしても、各部分的な立体映像の光が拡大光学系30を通過することで、各部分的な立体映像が大きくなるにつれて立体映像の切れ目は小さくなってやがて無くなる。そのため、大きくなった部分的な立体映像同士がシームレスに結合される。このように、立体映像表示装置1では、拡大された部分的な立体映像同士をシームレスに結合することにより、継ぎ目のない多画素化されたインテグラル立体映像を再生することができる。 Further, in the stereoscopic image display device 1, the light of the partial stereoscopic image reproduced by each lens array 50 passes through the magnifying optical system 30. At that time, even if a gap between the partial stereoscopic images is generated as a break of the stereoscopic images before the light enters the magnifying optical system 30, the light of each partial stereoscopic image is emitted. By passing through, the breaks in the stereoscopic image become smaller and disappear as the partial stereoscopic image becomes larger. Therefore, the enlarged partial stereoscopic images are seamlessly combined. As described above, in the stereoscopic image display device 1, seamlessly combining the enlarged partial stereoscopic images with each other can reproduce a seamless multi-pixel integral stereoscopic image.

本実施形態に係る立体映像表示装置1によれば、要素画像の多画素化が可能になるので、インテグラル立体映像の品質を向上させることができる。
また、拡大光学系30を、図5に示す従来の拡大光学系130の構成に比べてシンプルな光学系で構成でき、図4に示す従来の立体映像表示装置100のように拡散板を使う必要がないため、解像度の低下を抑えることができる。
また、立体映像表示装置1によれば、ディスプレー20、レンズアレー50及び拡大光学系30の組の個数を増加させることで、上限なく多画素化することが可能である。
According to the three-dimensional image display device 1 of the present embodiment, it is possible to increase the number of pixels of the element image, and thus the quality of the integral three-dimensional image can be improved.
Further, the magnifying optical system 30 can be configured by a simple optical system as compared with the structure of the conventional magnifying optical system 130 shown in FIG. 5, and it is necessary to use a diffusion plate as in the conventional stereoscopic image display device 100 shown in FIG. Therefore, it is possible to suppress a decrease in resolution.
Further, according to the stereoscopic image display device 1, it is possible to increase the number of pixels without an upper limit by increasing the number of sets of the display 20, the lens array 50 and the magnifying optical system 30.

さらに、立体映像表示装置1は、図4に示す従来の立体映像表示装置100に比べて装置全体を薄型化できる効果を奏する。具体的には、従来の立体映像表示装置100の構成では、図5に示すような拡大光学系130を用いる際、ディスプレー120に対して、仮に、液晶パネル用の通常のバックライトを用いると、拡大光学系130のレンズアレー132A,132Bの影響で迷光が発生し、直視型のディスプレー120の映像が拡散板140上で多重像として結像し、立体映像の解像度の劣化につながってしまう。そのため、迷光の発生を防止するために、ディスプレー120に、拡散光ではなく平行光を投射できる平行光投射装置110を用いる必要がある。
ところが、平行光を生成するためには、例えば拡散光を平行光に変換するための光学系が必要となる。そのため、平行光投射装置110の装置奥行きが大きくなってしまう。このため、平行光投射装置110を含めた場合の立体映像表示装置の装置全体の奥行きが大きくなってしまう。
Further, the stereoscopic image display device 1 has an effect of making the entire device thinner than the conventional stereoscopic image display device 100 shown in FIG. Specifically, in the configuration of the conventional stereoscopic image display device 100, when using a magnifying optical system 130 as shown in FIG. 5, if a normal backlight for a liquid crystal panel is used for the display 120, Stray light is generated under the influence of the lens arrays 132A and 132B of the magnifying optical system 130, and the image of the direct-view display 120 is formed as a multiple image on the diffusion plate 140, which leads to deterioration of the resolution of the stereoscopic image. Therefore, in order to prevent the generation of stray light, it is necessary to use the parallel light projection device 110 capable of projecting parallel light instead of diffused light on the display 120.
However, in order to generate parallel light, for example, an optical system for converting diffused light into parallel light is required. Therefore, the device depth of the parallel light projection device 110 becomes large. Therefore, the depth of the entire stereoscopic image display device including the parallel light projection device 110 becomes large.

これに対して、立体映像表示装置1は、ディスプレー20のバックライトとして拡散光投射装置10を用いており、拡散光投射装置10は、平行光を生成する必要がないので、装置の奥行きを小さくすることができる。したがって、拡散光投射装置10を含めた場合の立体映像表示装置の装置全体を薄型化することができる。
試作した立体映像表示装置1(実施例1)と、試作した立体映像表示装置100(比較例1)について、バックライトを含めた装置全体の奥行き幅を計測して比較した結果を表1に示す。なお、実施例1には、以下の表2に示す構成を用いた。
On the other hand, the stereoscopic image display device 1 uses the diffused light projection device 10 as a backlight of the display 20, and the diffused light projection device 10 does not need to generate parallel light, so that the depth of the device is reduced. can do. Therefore, it is possible to reduce the thickness of the entire stereoscopic image display device including the diffused light projection device 10.
Table 1 shows the results of comparing the prototype stereoscopic image display device 1 (Example 1) and the prototype stereoscopic image display device 100 (Comparative Example 1) by measuring the depth width of the entire device including the backlight. .. The structure shown in Table 2 below was used in Example 1.

Figure 0006730817
Figure 0006730817

Figure 0006730817
Figure 0006730817

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その趣旨を変えない範囲で実施することができる。例えば、ディスプレー20が表示する要素画像について、撮影により取得した要素画像群をディスプレー20と同数に分割して拡大するものとしたが、結合線の糊しろとして重複した要素画像を表示させるようにしてもよい。この場合、要素画像群を分割した後、分割後に隣り合う2つの要素画像群において、一方の要素画像群の分割線から内側の所定幅の要素画像と同じものを、他方の要素画像群の分割線から外側に追加する。なお、要素画像を追加した後の他方のサイズが、一方のサイズと同じになるように予め分割する。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and the present invention can be carried out within the scope of the invention. For example, with respect to the element images displayed by the display 20, the element image group obtained by photographing is divided into the same number as the display 20 and enlarged, but the overlapping element images are displayed as the margin of the connecting line. Good. In this case, after dividing the element image group, in two element image groups adjacent to each other after the division, the same element image having a predetermined width inside from the dividing line of one element image group is divided into the other element image group. Add from the line to the outside. Note that the other size after adding the elemental images is divided in advance so that it becomes the same as the one size.

1 立体映像表示装置
10 拡散光投射装置
20 ディスプレー
22 表示部
24 ベゼル部分
30 拡大光学系
32 凹レンズ
34 凸レンズ
50 レンズアレー
52 要素レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stereoscopic image display device 10 Diffuse light projection device 20 Display 22 Display part 24 Bezel part 30 Enlarging optical system 32 Concave lens 34 Convex lens 50 Lens array 52 Element lens

Claims (5)

インテグラル式の立体映像を表示する立体映像表示装置であって、
前記立体映像のうちの一部分を再現する部分立体映像の要素画像をそれぞれ表示する、同一平面上に並べられる複数のディスプレーと、
前記複数のディスプレーの表示部の前にそれぞれ配置され、前記表示部に表示された要素画像からの光が入射し前記部分立体映像を再生する複数のレンズアレーと、
前記複数のレンズアレーの光出射側にそれぞれ配置され、再生された部分立体映像として入射する入射光を拡大する複数の拡大光学系と、
を備え
前記複数の拡大光学系は、互いに隣接するように並べられて、隣接する各拡大光学系が拡大した部分立体映像を互いに結合させることで前記立体映像を表示することを特徴とする立体映像表示装置。
A stereoscopic image display device for displaying an integral type stereoscopic image,
A plurality of displays arranged on the same plane, each of which displays an elemental image of a partial stereoscopic image that reproduces a part of the stereoscopic image,
A plurality of lens arrays that are respectively arranged in front of the display units of the plurality of displays, and that receive light from the elemental images displayed on the display units to reproduce the partial stereoscopic image ,
A plurality of magnifying optical systems that are respectively arranged on the light exit sides of the plurality of lens arrays and that magnify incident light that is incident as a reproduced partial stereoscopic image ;
Equipped with
The three-dimensional image display device is characterized in that the plurality of magnifying optical systems are arranged adjacent to each other, and the three- dimensional images are displayed by combining partial three-dimensional images magnified by the adjacent magnifying optical systems with each other. ..
前記レンズアレーは、前記ディスプレーの表示部に当接するように配置されている請求項1に記載の立体映像表示装置。 The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the lens array is arranged so as to come into contact with a display portion of the display. 前記ディスプレーは、バックライトを備える直視型ディスプレーであり、
前記バックライトは、拡散光を放射する、請求項1又は請求項2に記載の立体映像表示装置。
The display is a direct-view display with a backlight,
The stereoscopic image display device according to claim 1 or 2, wherein the backlight emits diffused light.
前記拡大光学系は、前記レンズアレーの側から順に、凹レンズと、凸レンズと、を備える請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の立体映像表示装置。 The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the magnifying optical system includes a concave lens and a convex lens in order from the lens array side. 前記拡大光学系の凹レンズは、前記レンズアレーに当接するように配置されている請求項4に記載の立体映像表示装置。 The stereoscopic image display device according to claim 4, wherein the concave lens of the magnifying optical system is arranged so as to contact the lens array.
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