JP6899237B2 - Stereoscopic image display device - Google Patents

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本発明は、インテグラルフォトグラフィ(IP:Integral Photography)方式の立体映像表示装置に関する。 The present invention relates to an integral photography (IP) type stereoscopic image display device.

一般的なIP方式では、ディスプレイ前面にレンズアレイを設置し、対応する要素画像群をディスプレイに表示することで、水平・垂直方向に視差のある裸眼立体映像を表示する。 In the general IP method, a lens array is installed on the front surface of the display, and the corresponding element image group is displayed on the display to display a naked-eye stereoscopic image having parallax in the horizontal and vertical directions.

また、IP方式では、レンズアレイを用いる代わりに、点光源をバックライトとして用いて、その前面にディスプレイを設置して立体映像を表示することも可能である。点光源をバックライトとして用いる手法は、レンズアレイの表面形状や反射特性の影響など、レンズアレイに起因する画質の低下要因が少ないという利点がある。また、光の透過と拡散を制御する素子をディスプレイの前段に配置することで、2次元画像と3次元画像を切り替えることも可能である。 Further, in the IP method, instead of using a lens array, it is possible to use a point light source as a backlight and install a display in front of the point light source to display a stereoscopic image. The method of using a point light source as a backlight has an advantage that there are few factors of deterioration in image quality due to the lens array, such as the influence of the surface shape and reflection characteristics of the lens array. It is also possible to switch between a two-dimensional image and a three-dimensional image by arranging an element that controls light transmission and diffusion in front of the display.

ここで、LEDアレイとレンズアレイを用いて、レンズアレイの焦点面に点光源を形成する手法が提案されている(非特許文献1)。また、平行光源とレンズアレイを用いて、点光源を形成する手法も提案されている(非特許文献2)。この非特許文献2に記載の手法は、2つの平行光源を異なる位置に設置し、時間分割で切り替えることで、立体映像の視域角を拡大することも可能である。 Here, a method of forming a point light source on the focal plane of a lens array using an LED array and a lens array has been proposed (Non-Patent Document 1). Further, a method of forming a point light source by using a parallel light source and a lens array has also been proposed (Non-Patent Document 2). In the method described in Non-Patent Document 2, two parallel light sources are installed at different positions and switched by time division, so that the viewing range angle of the stereoscopic image can be expanded.

OPTICS LETTERS,Vol.31,No.19,2006.10.1OPTICS LETTERS, Vol.31, No.19, 2006.10.1 Japanese Journal of Applied Physics ,Vol.44,No.31,2005.7.22Japanese Journal of Applied Physics, Vol.44, No.31, 2005.7.22

しかし、非特許文献1,2に記載の手法では、点光源の配光特性が固定であるため、視域角や解像度といった立体映像の表示特性は固定され、表示中に制御することができない。多様な立体映像コンテンツを表示するためには、コンテンツに応じて視域角や解像度などの立体映像の表示特性を表示中に制御できることが好ましい。 However, in the methods described in Non-Patent Documents 1 and 2, since the light distribution characteristics of the point light source are fixed, the display characteristics of the stereoscopic image such as the viewing area angle and the resolution are fixed and cannot be controlled during the display. In order to display various stereoscopic video contents, it is preferable that the display characteristics of the stereoscopic video such as the viewing area angle and the resolution can be controlled during the display according to the contents.

そこで、本発明は、立体映像の表示特性を表示中に制御できる立体映像表示装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a stereoscopic image display device capable of controlling the display characteristics of a stereoscopic image during display.

前記した課題に鑑みて、本発明に係る立体映像表示装置は、点光源群をバックライトとして用いて、立体映像を表示するインテグラルフォトグラフィ方式の立体映像表示装置であって、点光源の配光特性を表すマスク画像が要素レンズに対応して配列された点光源群形成用パターンを投影する投影手段と、前記投影手段が投影した点光源群形成用パターンを平行光として出射する平行光出射手段と、前記要素レンズが2次元状に配列され、前記平行光出射手段からの平行光を各要素レンズの焦点に集光することで、前記点光源群を形成するレンズアレイと、要素画像群を表示する空間光変調素子と、制御手段とを備え、前記マスク画像の全部又は一部が、前記投影手段が最大輝度の光を投影する矩形状の前記非マスク領域と、前記非マスク領域の周囲に位置し、前記投影手段が光を投影しない矩形状の外形のマスク領域とを有する構成とした。 In view of the above problems, the stereoscopic image display device according to the present invention is an integral photography type stereoscopic image display device that displays a stereoscopic image by using a point light source group as a backlight, and has a point light source arrangement. a projection means for projecting a light source group forming patterns that mask image image are arranged in correspondence with the element lenses representing light characteristics, the parallel light that emits the projection means source group forming pattern that is projected as parallel light The emitting means, the lens array in which the element lenses are arranged in a two-dimensional shape, and the parallel light from the parallel light emitting means is focused on the focal point of each element lens to form the point light source group, and the element image. A spatial light modulation element for displaying a group and a control means are provided, and all or a part of the mask image is a rectangular non-masked region on which the projection means projects the light having the maximum brightness, and the non-masked region. the positioned around said projection means has a structure that having a mask area of the rectangular outer shape without projecting light.

かかる構成によれば、立体映像表示装置は、制御手段によって、前記マスク画像に含まれる非マスク領域の位置及び大きさと、前記非マスク領域の光強度分布と、前記非マスク領域が含まれるマスク画像の投影間隔と、前記マスク画像の投影方向との何れか1以上を制御する。
このように、立体映像表示装置は、立体映像の表示中、所望のマスク画像を投影手段が投影するので、点光源の配光特性を任意に制御することができる。
According to such a configuration, a stereoscopic image display device, the control means, the position and size of the unmasked regions included in the mask image, and the light intensity distribution of the non-masked region, the mask image including the said unmasked region Any one or more of the projection interval of the above and the projection direction of the mask image is controlled.
As described above, in the stereoscopic image display device, since the projection means projects a desired mask image during the display of the stereoscopic image, the light distribution characteristics of the point light source can be arbitrarily controlled.

本発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本発明に係る立体映像表示装置は、点光源の配光特性を任意に変更できるので、視域角や解像度といった立体映像の表示特性を、その表示中に制御することができる。
According to the present invention, the following excellent effects are obtained.
Since the stereoscopic image display device according to the present invention can arbitrarily change the light distribution characteristics of the point light source, the display characteristics of the stereoscopic image such as the viewing area angle and the resolution can be controlled during the display.

本発明の第1実施形態に係る立体映像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the stereoscopic image display device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 点光源の位置及び配光角を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the position and light distribution angle of a point light source. 点光源群形成用パターンを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the pattern for forming a point light source group. 点光源形成用パターンと、点光源の形成位置及び配光角と、点光源の配光特性との関係を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the relationship between the pattern for forming a point light source, the formation position and light distribution angle of a point light source, and the light distribution characteristic of a point light source. 立体映像の解像度を高くする制御を説明する説明図であり、(a)は点光源群形成用パターンであり、(b)は立体映像表示装置である。It is explanatory drawing explaining the control which raises the resolution of a stereoscopic image, (a) is a pattern for forming a point light source group, and (b) is a stereoscopic image display device. 立体映像の視域角を広くする制御を説明する説明図であり、(a)は点光源群形成用パターンであり、(b)は立体映像表示装置である。It is explanatory drawing explaining the control which widens the viewing area angle of a stereoscopic image, (a) is a pattern for forming a point light source group, and (b) is a stereoscopic image display device. 本発明の第2実施形態に係る立体映像表示装置の概略構成図であり、(a)は下側の視域を表示した状態であり、(b)は上側の視域を表示した状態である。It is a schematic block diagram of the stereoscopic image display device which concerns on 2nd Embodiment of this invention, (a) is the state which displayed the lower view area, (b) is the state which displayed the upper view area. .. 点光源群形成用パターンを説明する説明図であり、(a)は図7(a)に対応し、(b)は図7(b)に対応する。It is explanatory drawing explaining the pattern for forming a point light source group, (a) corresponds to FIG. 7 (a), and (b) corresponds to FIG. 7 (b). 本発明の第3実施形態に係る立体映像表示装置の概略構成図であり、(a)は偶数個目の要素レンズに投影した状態であり、(b)は奇数個目の要素レンズに投影した状態である。It is a schematic block diagram of the stereoscopic image display apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention, (a) is the state which projected on the even-numbered element lens, (b) was projected on the odd-numbered element lens. It is in a state. 点光源群形成用パターンを説明する説明図であり、(a)は図9(a)に対応し、(b)は図9(b)に対応する。It is explanatory drawing explaining the pattern for forming a point light source group, (a) corresponds to FIG. 9 (a), (b) corresponds to FIG. 9 (b). 本発明の第4実施形態に係る立体映像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the stereoscopic image display device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 点光源群形成用パターンを説明する説明図であり、(a)は1台目のプロジェクタに対応し、(b)は2台目のプロジェクタに対応する。It is explanatory drawing explaining the pattern for forming a point light source group, (a) corresponds to the first projector, and (b) corresponds to the second projector. 本発明の第5実施形態に係る立体映像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the stereoscopic image display device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 点光源群形成用パターンを説明する説明図であり、(a)は1台目のプロジェクタに対応し、(b)は2台目のプロジェクタに対応する。It is explanatory drawing explaining the pattern for forming a point light source group, (a) corresponds to the first projector, and (b) corresponds to the second projector. 本発明の第6実施形態に係る立体映像表示装置の概略構成図であり、(a)は1台目のプロジェクタが投影した状態であり、(b)は2台目のプロジェクタが投影した状態である。It is a schematic block diagram of the stereoscopic image display device which concerns on 6th Embodiment of this invention, (a) is the state which the 1st projector projected, and (b) is the state which the 2nd projector projected. is there. 点光源群形成用パターンを説明する説明図であり、(a)は図15(a)に対応し、(b)は図15(b)に対応する。It is explanatory drawing explaining the pattern for forming a point light source group, (a) corresponds to FIG. 15 (a), and (b) corresponds to FIG. 15 (b). 視域の重なりを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the overlap of a visual field. 点光源形成用パターンの光強度分布を説明する説明図であり、(a)は図15(a)に対応し、(b)は図15(b)に対応する。It is explanatory drawing explaining the light intensity distribution of the point light source formation pattern, (a) corresponds to FIG. 15 (a), (b) corresponds to FIG. 15 (b). (a)は本発明の第7実施形態に係る立体映像表示装置の概略構成図であり、(b)は点光源群形成用パターンを説明する説明図である。(A) is a schematic configuration diagram of a stereoscopic image display device according to a seventh embodiment of the present invention, and (b) is an explanatory diagram for explaining a pattern for forming a point light source group. 本発明の第8実施形態に係る立体映像表示装置の第1例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the 1st example of the stereoscopic image display apparatus which concerns on 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態に係る立体映像表示装置の第2例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the 2nd example of the stereoscopic image display apparatus which concerns on 8th Embodiment of this invention. 本発明の第8実施形態に係る立体映像表示装置の第3例を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the 3rd example of the stereoscopic image display apparatus which concerns on 8th Embodiment of this invention. 本発明の変形例に係る立体映像表示装置の概略構成図であり、(a)は最大解像度の段階であり、(b)は解像度と視域角が中間段階であり、(c)は視域角が最大の段階である。It is a schematic block diagram of the stereoscopic image display device which concerns on the modification of this invention, (a) is a stage of the maximum resolution, (b) is an intermediate stage of a resolution and a viewing area angle, (c) is a viewing area. The corner is the largest stage. 点光源群形成用パターンを説明する説明図であり、(a)は図23(a)に対応し、(b)は図23(b)に対応し、(c)は図23(c)に対応する。It is explanatory drawing explaining the pattern for forming a point light source group, (a) corresponds to FIG. 23 (a), (b) corresponds to FIG. 23 (b), (c) corresponds to FIG. 23 (c). Correspond.

(第1実施形態)
[立体映像表示装置]
以下、本発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の手段及び同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略した。
(First Embodiment)
[Stereoscopic image display device]
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each embodiment, the same means and the same members are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図1を参照し、本発明の第1実施形態に係る立体映像表示装置1の概略について説明する。
立体映像表示装置1は、点光源群Pをバックライトとして用いて、IP方式で立体映像を表示するものであり、図1に示すように、プロジェクタ(投影手段)10と、コリメータレンズ(平行光出射手段)20と、レンズアレイ30と、空間光変調素子40と、制御装置(制御手段)50とを備える。
The outline of the stereoscopic image display device 1 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The stereoscopic image display device 1 displays a stereoscopic image by an IP method using a point light source group P as a backlight, and as shown in FIG. 1, a projector (projection means) 10 and a collimator lens (parallel light). The light emitting means) 20, the lens array 30, the spatial light modulation element 40, and the control device (control means) 50 are provided.

プロジェクタ10は、後記する制御装置50からの制御に従って、点光源群形成用パターンを投影するものである。この点光源群形成用パターンは、点光源pの配光特性を制御するためのマスク画像であり、その詳細は後述する。本実施形態では、プロジェクタ10は、1台であることとする。また、プロジェクタ10は、コリメータレンズ20の焦点距離Fに配置され、正確に位置校正が行われていることとする。なお、点光源pの大きさは、プロジェクタ10の投影画像の1画素程度である。 The projector 10 projects a pattern for forming a point light source group according to the control from the control device 50 described later. This pattern for forming a point light source group is a mask image for controlling the light distribution characteristics of the point light source p, and the details thereof will be described later. In this embodiment, the number of projectors 10 is one. Further, it is assumed that the projector 10 is arranged at the focal length F of the collimator lens 20 and the position is accurately calibrated. The size of the point light source p is about one pixel of the projected image of the projector 10.

コリメータレンズ20は、プロジェクタ10が投影した点光源群形成用パターンを平行光として出射するものである。例えば、コリメータレンズ20としては、一般的な凸レンズ、フレネルレンズをあげることができる。 The collimator lens 20 emits a pattern for forming a point light source group projected by the projector 10 as parallel light. For example, as the collimator lens 20, a general convex lens or a Fresnel lens can be mentioned.

レンズアレイ30は、コリメータレンズ20からの平行光を各要素レンズ31の焦点距離fの位置に集光することで、点光源群Pを形成するものである。このレンズアレイ30は、複数の要素レンズ31が、縦横方向や樽積み状に2次元に配列されている。例えば、要素レンズ31としては、正面視すると円形状の一般的な凸レンズや凹レンズをあげることができる。 The lens array 30 forms a point light source group P by condensing the parallel light from the collimator lens 20 at the position of the focal length f of each element lens 31. In this lens array 30, a plurality of element lenses 31 are arranged two-dimensionally in the vertical and horizontal directions or in a barrel stack. For example, as the element lens 31, a general convex lens or concave lens having a circular shape when viewed from the front can be mentioned.

空間光変調素子40は、外部(例えば、制御装置50)から入力された要素画像群Eを表示するものである。この要素画像群Eは、各要素レンズ31に対応した要素画像eで構成される。例えば、空間光変調素子40としては、液晶パネルをあげることができる。ここで、空間光変調素子40は、空間光変調素子40の画素を有効活用するため、点光源群Pによるバックライトが空間光変調素子40の全体を照射する位置に配置することが好ましい。 The spatial light modulation element 40 displays the element image group E input from the outside (for example, the control device 50). This element image group E is composed of element images e corresponding to each element lens 31. For example, as the spatial light modulation element 40, a liquid crystal panel can be mentioned. Here, in order to effectively utilize the pixels of the spatial light modulation element 40, the spatial light modulation element 40 is preferably arranged at a position where the backlight by the point light source group P illuminates the entire spatial light modulation element 40.

制御装置50は、プロジェクタ10を制御するものである。具体的には、制御装置50は、プロジェクタ10が投影する点光源群形成用パターンについて、非マスク領域の位置、非マスク領域の大きさと、点光源形成用パターンの光強度分布、非マスク領域を有する点光源形成用パターンの投影間隔、及び、点光源形成用パターンの投影方向の何れか1以上の制御を行う。この制御装置50の詳細は後記する。 The control device 50 controls the projector 10. Specifically, the control device 50 determines the position of the non-masked region, the size of the non-masked region, the light intensity distribution of the pattern for forming the point light source, and the non-masked region for the pattern for forming the point light source group projected by the projector 10. It controls one or more of the projection interval of the pattern for forming a point light source and the projection direction of the pattern for forming a point light source. Details of the control device 50 will be described later.

以上のように、立体映像表示装置1では、プロジェクタ10が点光源群形成用パターンを投影すると、コリメータレンズ20によって点光源群形成用パターンの光線が平行光となり、要素レンズ31に入射することになる。そして、要素レンズ31に入射した光線は、要素レンズ31の焦点距離fの位置に集光する。この集光点を点光源pとみなして、空間光変調素子40に要素画像群Eを表示することで、立体映像を表示することが可能となる。 As described above, in the stereoscopic image display device 1, when the projector 10 projects the pattern for forming the point light source group, the light rays of the pattern for forming the point light source group become parallel light by the collimator lens 20 and are incident on the element lens 31. Become. Then, the light rays incident on the element lens 31 are focused at the position of the focal length f of the element lens 31. By regarding this condensing point as a point light source p and displaying the element image group E on the spatial light modulation element 40, it is possible to display a stereoscopic image.

ここで、立体映像表示装置1では、点光源群Pが空間光変調素子40全体を照射するようなレンズアレイ30の特性、点光源群形成用パターンの位置や大きさ、空間光変調素子40の位置を設定することで、空間光変調素子40の画素を有効に活用することができる。 Here, in the stereoscopic image display device 1, the characteristics of the lens array 30 such that the point light source group P illuminates the entire spatial light modulation element 40, the position and size of the point light source group forming pattern, and the spatial light modulation element 40. By setting the position, the pixels of the spatial light modulation element 40 can be effectively utilized.

<点光源の形成位置及び配光角>
図2を参照し、点光源pの形成位置及び配光角について説明する。
図2に示すように、点光源形成用パターンの投影方向をθとする。投影方向θは、要素レンズ31の光軸(x軸)と、点光源形成用パターンの光軸(破線で図示)とのなす角である。このとき、点光源pの形成位置(p,p)は、下記の式(1)で表される。さらに、点光源pの配光角φは、下記の式(2)で表される。
<Position of point light source and light distribution angle>
With reference to FIG. 2, the formation position and the light distribution angle of the point light source p will be described.
As shown in FIG. 2, the projection direction of the point light source forming pattern is θ. The projection direction θ is an angle formed by the optical axis (x-axis) of the element lens 31 and the optical axis (shown by a broken line) of the point light source forming pattern. At this time, the formation position (p x , py ) of the point light source p is represented by the following equation (1). Further, the light distribution angle φ of the point light source p is represented by the following equation (2).

Figure 0006899237
Figure 0006899237

Figure 0006899237
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a,bはそれぞれ、点光源形成用パターンの非マスク領域の上端及び下端を表す。y軸上では、非マスク領域の上端a〜下端bの間を光線が通過する。従って、点光源形成用パターンの投影方向θや非マスク領域の大きさ(上端a〜下端b)を変更することで、点光源pの形成位置(p,p)や配光角φを制御できる。 a and b represent the upper end and the lower end of the non-masked region of the point light source forming pattern, respectively. On the y-axis, light rays pass between the upper end a and the lower end b of the unmasked region. Therefore, by changing the projection direction θ and the unmasked area size of the point source forming pattern (upper a~ bottom b), the formation position of the point light source p (p x, p y) a and distribution angle φ Can be controlled.

<点光源群形成用パターン>
図3を参照し、点光源群形成用パターン60について説明する。
図3に示すように、点光源群形成用パターン60は、点光源形成用パターン61が要素レンズ31に対応して配列された画像である。つまり、点光源群形成用パターン60は、要素レンズ31と同一配列で、同数の点光源形成用パターン61で構成されている。
<Pattern for forming a point light source group>
The pattern 60 for forming a point light source group will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the point light source group forming pattern 60 is an image in which the point light source forming pattern 61 is arranged corresponding to the element lens 31. That is, the point light source group forming pattern 60 has the same arrangement as the element lens 31, and is composed of the same number of point light source forming patterns 61.

ここで、点光源形成用パターン61は、白色の非マスク領域63、及び、黒色のマスク領域65を有する。この点光源形成用パターン61では、矩形状の非マスク領域63が中心部に位置し、非マスク領域63の周辺にマスク領域65が位置する。ここで、非マスク領域63は、プロジェクタ10が最大輝度の光を投影する領域である。また、マスク領域65は、プロジェクタ10が光を投影しない領域である。言い換えるなら、点光源形成用パターン61が投影された場合、非マスク領域63を光線が通過する。 Here, the point light source forming pattern 61 has a white non-masked region 63 and a black masked region 65. In this point light source forming pattern 61, the rectangular non-masked region 63 is located at the center, and the masked region 65 is located around the non-masked region 63. Here, the non-masked area 63 is an area in which the projector 10 projects light having the maximum brightness. Further, the mask area 65 is an area in which the projector 10 does not project light. In other words, when the point light source forming pattern 61 is projected, the light rays pass through the unmasked region 63.

なお、図3では、図面を見やすくするため、点光源形成用パターン61を6個のみ図示し、残りを省略した。
また、図3の点光源形成用パターン61は一例であり、非マスク領域63及びマスク領域65の位置や大きさが特に制限されない。
In FIG. 3, only six point light source forming patterns 61 are shown and the rest are omitted in order to make the drawing easier to see.
The point light source forming pattern 61 in FIG. 3 is an example, and the positions and sizes of the non-masked region 63 and the masked region 65 are not particularly limited.

<点光源形成用パターンと点光源との関係>
図4を参照し、点光源形成用パターン61と点光源pとの関係について説明する。
図4では、上段に点光源形成用パターン61を図示し、中段に点光源pの形成位置及び配光角を図示し、下段に点光源pの配光特性を図示した。
<Relationship between point light source formation pattern and point light source>
With reference to FIG. 4, the relationship between the point light source forming pattern 61 and the point light source p will be described.
In FIG. 4, the point light source forming pattern 61 is shown in the upper row, the formation position and light distribution angle of the point light source p are shown in the middle row, and the light distribution characteristics of the point light source p are shown in the lower row.

図4(a)では、点光源形成用パターン61の全面を非マスク領域63とし、この点光源形成用パターン61を要素レンズ31の正面から投影している。この場合、点光源pは、要素レンズ31の光軸上に形成される。また、プロジェクタ10からの光線が要素レンズ31の全体を通過するので、点光源pの配光角φが最大となる。このため、点光源pの配光特性は、正面で均等に広がるものとなる。 In FIG. 4A, the entire surface of the point light source forming pattern 61 is defined as the non-masked region 63, and the point light source forming pattern 61 is projected from the front of the element lens 31. In this case, the point light source p is formed on the optical axis of the element lens 31. Further, since the light rays from the projector 10 pass through the entire element lens 31, the light distribution angle φ of the point light source p is maximized. Therefore, the light distribution characteristic of the point light source p spreads evenly in the front surface.

図4(b)では、図4(a)の点光源形成用パターン61を斜め下から投影している。この場合、点光源pは、要素レンズ31の光軸より上側に形成される。また、点光源pの配光特性は、上方向に均等に広がるものとなる。 In FIG. 4B, the point light source forming pattern 61 of FIG. 4A is projected from diagonally below. In this case, the point light source p is formed above the optical axis of the element lens 31. Further, the light distribution characteristic of the point light source p spreads evenly in the upward direction.

図4(c)では、点光源形成用パターン61の中央を非マスク領域63とし、周辺をマスク領域65とする。そして、この点光源形成用パターン61を要素レンズ31の正面から投影している。この場合、点光源pは、要素レンズ31の光軸上に形成される。また、プロジェクタ10からの光線が要素レンズ31の中央のみを通過するので、点光源pの配光角φが狭くなる。 In FIG. 4C, the center of the point light source forming pattern 61 is a non-masked region 63, and the periphery is a masked region 65. Then, the point light source forming pattern 61 is projected from the front of the element lens 31. In this case, the point light source p is formed on the optical axis of the element lens 31. Further, since the light rays from the projector 10 pass only through the center of the element lens 31, the light distribution angle φ of the point light source p becomes narrow.

図4(d)では、点光源形成用パターン61の上側を非マスク領域63とし、下側をマスク領域とする。そして、この点光源形成用パターン61を要素レンズ31の正面から投影している。この場合、点光源pは、要素レンズ31の光軸上に形成される。また、プロジェクタ10からの光線が要素レンズ31の上側のみを通過する。このため、点光源pの配光特性は、下方向に均等に広がるものとなる。 In FIG. 4D, the upper side of the point light source forming pattern 61 is the non-masked area 63, and the lower side is the masked area. Then, the point light source forming pattern 61 is projected from the front of the element lens 31. In this case, the point light source p is formed on the optical axis of the element lens 31. Further, the light rays from the projector 10 pass only above the element lens 31. Therefore, the light distribution characteristic of the point light source p spreads evenly in the downward direction.

図4(e)では、点光源形成用パターン61の中央に光強度分布67を設けている。この光強度分布67は、灰色の濃淡により通過する光線の強弱を制御するものである。つまり、光強度分布67では、薄い箇所で光線が強く、濃い箇所で光線が弱くなる。図4(e)の光強度分布67は、点光源形成用パターン61の中心側程光線が強く、周辺側程光線が弱くなるように、滑らかな輝度分布を有する。そして、この点光源形成用パターン61を要素レンズ31の正面から投影する。この場合、点光源pは、要素レンズ31の光軸上に形成される。また、点光源pの配光特性は、正面で光線が強く、上下で光線が弱くなるものとなる。 In FIG. 4E, a light intensity distribution 67 is provided in the center of the point light source forming pattern 61. The light intensity distribution 67 controls the intensity of light rays passing through by the shade of gray. That is, in the light intensity distribution 67, the light beam is strong in the thin portion and weak in the dark portion. The light intensity distribution 67 of FIG. 4E has a smooth luminance distribution so that the light rays are stronger toward the center side and weaker toward the peripheral side of the point light source forming pattern 61. Then, the point light source forming pattern 61 is projected from the front of the element lens 31. In this case, the point light source p is formed on the optical axis of the element lens 31. Further, the light distribution characteristic of the point light source p is such that the light rays are strong in the front and weak in the top and bottom.

<制御装置>
図5,図6を参照し、制御装置50を詳細に説明する。
なお、図5,図6では、図面を見やすくするために、要素レンズ31や点光源形成用パターン61及び要素画像eの一部を省略した。
<Control device>
The control device 50 will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6.
In FIGS. 5 and 6, in order to make the drawings easier to see, a part of the element lens 31, the point light source forming pattern 61, and the element image e is omitted.

図5では、制御装置50が、立体映像の解像度を高くする制御を行っている
図5(a)に示すように、制御装置50は、全ての要素レンズ31が点光源pを形成するように、点光源形成用パターン61の投影間隔を設定する(以後、投影間隔=‘1’)。つまり、投影間隔は、非マスク領域63が含まれる点光源形成用パターン61を投影する要素レンズ31の間隔を意味する。
In FIG. 5, the control device 50 controls to increase the resolution of the stereoscopic image. As shown in FIG. 5A, in the control device 50, all the element lenses 31 form the point light source p. , The projection interval of the point light source forming pattern 61 is set (hereinafter, the projection interval = '1'). That is, the projection interval means the interval of the element lenses 31 that project the point light source forming pattern 61 including the unmasked region 63.

また、制御装置50は、要素レンズ31の焦点距離f、空間光変調素子40の設置位置、及び、要素画像eの大きさに基づいて、非マスク領域63の大きさを設定する。図5(b)に示すように、非マスク領域63の大きさ(高さ)をa、要素画像eの大きさ(高さ)をb、要素レンズ31の直径をD、点光源pと空間光変調素子40との距離をLとする。この場合、非マスク領域63の大きさaは、下記の式(3)で表される。さらに、要素画像eの大きさbが要素レンズ31の直径Dと等しい場合、非マスク領域63の大きさaは、下記の式(4)で表される。 Further, the control device 50 sets the size of the non-masked region 63 based on the focal length f of the element lens 31, the installation position of the spatial light modulation element 40, and the size of the element image e. As shown in FIG. 5B, the size (height) of the non-masked region 63 is a, the size (height) of the element image e is b, the diameter of the element lens 31 is D, and the point light source p and space. Let L be the distance from the light modulation element 40. In this case, the size a of the non-masked region 63 is represented by the following equation (3). Further, when the size b of the element image e is equal to the diameter D of the element lens 31, the size a of the non-masked region 63 is represented by the following equation (4).

Figure 0006899237
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Figure 0006899237
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なお、点光源形成用パターン61の大きさは、要素レンズ31の直径D以下である。従って、式(3)及び式(4)では、a≦D、b≦D・L/fを満たす必要がある。 The size of the point light source forming pattern 61 is equal to or smaller than the diameter D of the element lens 31. Therefore, in the formulas (3) and (4), it is necessary to satisfy a ≦ D and b ≦ D · L / f.

図5では、制御装置50は、非マスク領域63の大きさaがD・f/Lとなるように設定する。さらに、制御装置50は、非マスク領域63の位置を、点光源形成用パターン61の中央に設定する。 In FIG. 5, the control device 50 is set so that the size a of the non-masked region 63 is D · f / L. Further, the control device 50 sets the position of the non-masked region 63 at the center of the point light source forming pattern 61.

そして、プロジェクタ10は、全ての要素レンズ31に対し、図5(a)の点光源形成用パターン61を投影する。従って、立体映像表示装置1では、図5(b)に示すように、点光源pの配光角が狭くなり、点光源pが要素レンズ31と同数形成される。これにより、立体映像表示装置1では、立体映像の解像度が高くなる(その一方、立体映像の視域角が狭くなる)。 Then, the projector 10 projects the point light source forming pattern 61 of FIG. 5A onto all the element lenses 31. Therefore, in the stereoscopic image display device 1, as shown in FIG. 5B, the light distribution angle of the point light source p is narrowed, and the same number of point light sources p as the element lenses 31 are formed. As a result, in the stereoscopic image display device 1, the resolution of the stereoscopic image is increased (on the other hand, the viewing range angle of the stereoscopic image is narrowed).

なお、空間光変調素子40は、立体映像の視域角に応じて要素画像eを表示する。要素画像eの表示位置は、点光源pの配光角、及び、点光源pと空間光変調素子40との距離Lから求めることができる。 The spatial light modulation element 40 displays the element image e according to the viewing area angle of the stereoscopic image. The display position of the element image e can be obtained from the light distribution angle of the point light source p and the distance L between the point light source p and the spatial light modulation element 40.

図6では、制御装置50が、立体映像の視域角を広くする制御を行っている。
図6(a)に示すように、制御装置50は、1個おきの要素レンズ31が点光源pを形成するように、点光源形成用パターン61の投影間隔を設定する(以後、投影間隔=‘2’)。
In FIG. 6, the control device 50 controls to widen the viewing range angle of the stereoscopic image.
As shown in FIG. 6A, the control device 50 sets the projection interval of the point light source forming pattern 61 so that every other element lens 31 forms the point light source p (hereinafter, the projection interval = '2').

また、要素画像eの大きさbが要素レンズ31の直径Dの2倍なので、式(3)にb=2Dを代入すると、a=2・D・f/Lが成立する。従って、制御装置50は、非マスク領域63の大きさaが2・D・f/Lとなるように設定する。 Further, since the size b of the element image e is twice the diameter D of the element lens 31, a = 2 · D · f / L is established by substituting b = 2D into the equation (3). Therefore, the control device 50 is set so that the size a of the non-masked region 63 is 2 · D · f / L.

そして、プロジェクタ10は、非マスク領域63が含まれる点光源形成用パターン61を1個間隔で要素レンズ31に投影する。言い換えるなら、プロジェクタ10は、各要素レンズ31に対し、非マスク領域63が含まれる点光源形成用パターン61と、全面がマスク領域65の点光源形成用パターン61とを交互に投影する。従って、立体映像表示装置1では、図6(b)に示すように、点光源pの配光角が広くなり、点光源pが要素レンズ31の約半数形成される。これにより、立体映像表示装置1では、立体映像の視域角が高くなる(その一方、立体映像の解像度が低くなる)。 Then, the projector 10 projects the point light source forming pattern 61 including the non-masked region 63 onto the element lens 31 at one interval. In other words, the projector 10 alternately projects the point light source forming pattern 61 W including the non-masked region 63 and the point light source forming pattern 61 B having the entire masked region 65 on each element lens 31. Therefore, in the stereoscopic image display device 1, as shown in FIG. 6B, the light distribution angle of the point light source p is widened, and the point light source p is formed in about half of the element lens 31. As a result, in the stereoscopic image display device 1, the viewing range angle of the stereoscopic image is increased (on the other hand, the resolution of the stereoscopic image is decreased).

なお、制御装置50は、外部(例えば、立体映像表示装置1の利用者)からの指令に応じて、解像度の向上、視域角の拡大等の制御を行う。また、制御装置50は、立体映像の解像度を測定し、その測定値の閾値判定に応じて制御内容を決定してもよい。
また、投影間隔は‘2’に制限されず、任意の長さNに設定することができる。この場合、非マスク領域63の大きさaは、下記の式(5)で表される(但し、Nは2以上の整数)。
The control device 50 controls the improvement of the resolution, the expansion of the viewing area angle, and the like in response to a command from the outside (for example, the user of the stereoscopic image display device 1). Further, the control device 50 may measure the resolution of the stereoscopic image and determine the control content according to the threshold value determination of the measured value.
Further, the projection interval is not limited to '2' and can be set to any length N. In this case, the size a of the non-masked region 63 is represented by the following equation (5) (where N is an integer of 2 or more).

Figure 0006899237
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[作用・効果]
以上、立体映像表示装置1は、前記した点光源形成用パターン61を単独又は組み合わせることで、所望の配光特性を有する点光源pを形成し、所望の表示特性により立体映像を表示することができる。
[Action / Effect]
As described above, the stereoscopic image display device 1 can form a point light source p having a desired light distribution characteristic by using or combining the above-mentioned point light source forming pattern 61 alone or in combination, and display a stereoscopic image with a desired display characteristic. it can.

(第2実施形態)
[立体映像表示装置]
図7,図8を参照し、本発明の第2実施形態に係る立体映像表示装置1Bについて、第1実施形態と異なる点を説明する。立体映像表示装置1Bは、1台のプロジェクタ10で立体映像を時間分割表示する点が、第1実施形態と異なる。
(Second Embodiment)
[Stereoscopic image display device]
The stereoscopic image display device 1B according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8 in that it differs from the first embodiment. The stereoscopic image display device 1B is different from the first embodiment in that the stereoscopic image is displayed in time division by one projector 10.

本実施形態では、立体映像表示装置1Bは、図7(a)及び図7(b)の状態を短時間で切り替える。図7に示すように、立体映像表示装置1Bは、プロジェクタ10と、コリメータレンズ20と、レンズアレイ30と、空間光変調素子40と、制御装置50Bとを備える。 In the present embodiment, the stereoscopic image display device 1B switches between the states of FIGS. 7 (a) and 7 (b) in a short time. As shown in FIG. 7, the stereoscopic image display device 1B includes a projector 10, a collimator lens 20, a lens array 30, a spatial light modulation element 40, and a control device 50B.

図7(a)の状態では、プロジェクタ10が、図8(a)の点光源群形成用パターン60をレンズアレイ30に投影する。これにより、視域Vが要素レンズ31の光軸から下側に形成される。このとき、空間光変調素子40は、視域Vに対応した要素画像eで構成される要素画像群Eを表示する。 In the state of FIG. 7 (a), the projector 10 projects a light source group forming pattern 60 1 point shown in FIG. 8 (a) to the lens array 30. As a result, the visual range V 1 is formed below the optical axis of the element lens 31. At this time, the spatial light modulation element 40 displays the element image group E 1 composed of the element images e 1 corresponding to the visual range V 1.

図7(b)の状態では、プロジェクタ10が、図8(b)の点光源群形成用パターン60をレンズアレイ30に投影する。これにより、視域Vが要素レンズ31の光軸から上側に形成される。このとき、空間光変調素子40は、視域Vに対応した要素画像eで構成される要素画像群Eを表示する。 In the state of FIG. 7 (b), the projector 10 projects an 8 light source groups forming pattern 60 2 points (b) in the lens array 30. As a result, the visual range V 2 is formed above the optical axis of the element lens 31. At this time, the spatial light modulation element 40 displays the element image group E 2 composed of the element images e 2 corresponding to the visual range V 2.

<制御装置>
以下、制御装置50Bを詳細に説明する。
制御装置50Bは、視域V,V毎に非マスク領域63,63を点光源形成用パターン61,61に設定し、設定した非マスク領域63,63が含まれる点光源形成用パターン61,61を時間分割で切り替えるものである。
<Control device>
Hereinafter, the control device 50B will be described in detail.
Controller 50B sets the viewing area V 1, V 2 unmasked region 63 for each, 63 2 point light source forming pattern 61 1, 61 2, include non-masked regions 63 1, 63 2 which is set it is intended to switch the point source forming pattern 61 1, 61 2 at time-division.

具体的には、制御装置50Bは、図7(a)の視域Vに対応した非マスク領域63を、非マスク領域63の大きさaがD・f/Lとなるように、点光源形成用パターン61の上側に設定する。なお、図8(a)の点光源群形成用パターン60は、点光源形成用パターン61で構成されている。 Specifically, the control device 50B sets the non-masked region 63 1 corresponding to the viewing area V 1 in FIG. 7 (a) so that the size a of the non-masked region 63 1 is D · f / L. set above the point light source forming pattern 61 1. The light source unit forming pattern 60 1 point in FIG. 8 (a), and a point light source forming pattern 61 1.

また、制御装置50Bは、図7(b)の視域Vに対応した非マスク領域63を、非マスク領域63と同一サイズで、点光源形成用パターン61の下側に設定する。つまり、図8(b)の点光源群形成用パターン60は、点光源形成用パターン61で構成されている。 The control device 50B has a non-mask region 63 2 corresponding to the viewing area V 2 of FIG. 7 (b), in the unmasked region 63 1 and the same size is set to the lower side of the point light source forming pattern 61 2 .. That is, the light source group forming pattern 60 2 points in FIG. 8 (b), is composed of a point source forming pattern 61 2.

そして、制御装置50Bは、予め設定した切り替えタイミングに従って、点光源群形成用パターン60,60の投影をプロジェクタ10に指令する。さらに、制御装置50Bは、点光源群形成用パターン60,60の切り替えに同期して、要素画像群E,Eの表示を空間光変調素子40に指令する。 Then, the controller 50B in accordance with the switching timing previously set, to command the point light source group forming pattern 60 1, 60 2 of the projection in the projector 10. Further, the control unit 50B, in synchronization with the switching of the point light source groups forming pattern 60 1, 60 2, instructs the display of the element image group E 1, E 2 to the spatial light modulator 40.

ここで、制御装置50Bは、切り替えタイミングを任意に設定可能である。本実施形態では、制御装置50Bは、切り替えタイミングを、立体映像のフレームレート(例えば、60fps)と時間分割回数(例えば、‘2’)を乗じた値の逆数(1/120sec)に設定した。 Here, the control device 50B can arbitrarily set the switching timing. In the present embodiment, the control device 50B sets the switching timing to the reciprocal (1/120 sec) of the value obtained by multiplying the frame rate of the stereoscopic image (for example, 60 fps) and the number of time divisions (for example, '2').

この時間分割回数とは、視域を時間分割して表示する回数のことである。本実施形態では、時間分割回数は、2つの視域V,Vを時間分割で表示するので、‘2’となる。
なお、時間分割回数は、‘2’に制限されず、任意の回数に設定できる。例えば、視域を3つに分割し、時間分割回数を‘3’としてもよい。
The number of times divided into time is the number of times that the visual range is divided into time and displayed. In the present embodiment, the number of time divisions is '2' because the two viewing areas V 1 and V 2 are displayed in time division.
The number of time divisions is not limited to '2' and can be set to any number. For example, the visual field may be divided into three, and the number of time divisions may be set to '3'.

[作用・効果]
以上のように、立体映像表示装置1Bは、2つの視域V,Vを短時間で切り替えることで、連続した単一の視域を形成できる。これにより、立体映像表示装置1Bは、立体映像の解像度や奥行き再現性といった表示特性を保ったまま、立体映像の視域角を拡大することができる。
[Action / Effect]
As described above, the stereoscopic image display apparatus 1B, by switching the two viewing zones V 1, V 2 in a short time, to form a single viewing zone consecutive. As a result, the stereoscopic image display device 1B can expand the viewing range angle of the stereoscopic image while maintaining display characteristics such as resolution and depth reproducibility of the stereoscopic image.

(第3実施形態)
[立体映像表示装置]
図9,図10を参照し、本発明の第3実施形態に係る立体映像表示装置1Cについて、第2実施形態と異なる点を説明する。立体映像表示装置1Cは、点光源形成用パターン61を1個間隔の要素レンズ31に投影する点が、第2実施形態と異なる。
(Third Embodiment)
[Stereoscopic image display device]
With reference to FIGS. 9 and 10, the stereoscopic image display device 1C according to the third embodiment of the present invention will be described as different from the second embodiment. The stereoscopic image display device 1C is different from the second embodiment in that the point light source forming pattern 61 is projected onto the element lenses 31 at one interval.

本実施形態では、立体映像表示装置1Bは、図9(a)及び図9(b)の状態を短時間で切り替える(時間分割回数=2)。図9に示すように、立体映像表示装置1Cは、プロジェクタ10と、コリメータレンズ20と、レンズアレイ30と、空間光変調素子40と、制御装置50Cとを備える。 In the present embodiment, the stereoscopic image display device 1B switches the states of FIGS. 9 (a) and 9 (b) in a short time (number of time divisions = 2). As shown in FIG. 9, the stereoscopic image display device 1C includes a projector 10, a collimator lens 20, a lens array 30, a spatial light modulation element 40, and a control device 50C.

図9(a)の状態では、プロジェクタ10が、図10(a)の点光源群形成用パターン60をレンズアレイ30に投影する。ここでは、プロジェクタ10が、上から数えて偶数番目の要素レンズ31に、後記する点光源形成用パターン61を投影する。このとき、空間光変調素子40は、偶数番目の要素レンズ31に対応した位置に、要素画像eで構成される要素画像群Eを表示する。 In the state of FIG. 9 (a), the projector 10 projects the 10 light source groups forming pattern 60 1 point (a) in the lens array 30. Here, the projector 10 projects the point light source forming pattern 61 W, which will be described later, onto the even-numbered element lens 31 counting from the top. At this time, the spatial light modulation element 40 displays the element image group E composed of the element image e at the position corresponding to the even-numbered element lens 31.

図9(b)の状態では、プロジェクタ10が、図10(b)の点光源群形成用パターン60をレンズアレイ30に投影する。ここでは、プロジェクタ10が、上から数えて奇数番目の要素レンズ31に点光源形成用パターン61を投影する。このとき、空間光変調素子40は、奇数番目の要素レンズ31に対応した位置に、要素画像eで構成される要素画像群Eを表示する。 In the state in FIG. 9 (b), the projector 10 projects the FIG 10 (b) light source group forming pattern 60 2 points in the lens array 30. Here, the projector 10 projects the point light source forming pattern 61 W onto the odd-numbered element lens 31 counting from the top. At this time, the spatial light modulation element 40 displays the element image group E composed of the element image e at the position corresponding to the odd-numbered element lens 31.

<制御装置>
以下、制御装置50Cを詳細に説明する。
制御装置50Cは、投影間隔を任意の長さに設定し、非マスク領域63が含まれる点光源形成用パターン61と、非マスク領域63が含まれない点光源形成用パターン61とを時間分割で切り替えるものである。
<Control device>
Hereinafter, the control device 50C will be described in detail.
The control device 50C sets the projection interval to an arbitrary length, and sets the time for the point light source forming pattern 61 W including the non-masked region 63 and the point light source forming pattern 61 B not including the non-masked region 63. It is switched by division.

本実施形態では、制御装置50Cは、投影間隔=時間分割回数=‘2’と設定する。そして、制御装置50Cは、図10(a)に示すように、非マスク領域63の大きさaがD・f/Lとなるように、点光源形成用パターン61の中央に非マスク領域63を設定する。 In the present embodiment, the control device 50C sets the projection interval = the number of time divisions = '2'. Then, as shown in FIG. 10A, the control device 50C has a non-masked region 63 in the center of the point light source forming pattern 61 W so that the size a of the non-masked region 63 is D · f / L. To set.

また、制御装置50Cは、投影間隔に従って、非マスク領域63が含まれる点光源形成用パターン61と、全面がマスク領域65の点光源形成用パターン61とを設定する。ここで、制御装置50Cは、図10(a)に示すように、点光源形成用パターン61を偶数番目に設定し、点光源形成用パターン61を奇数番目に設定する。さらに、制御装置50Cは、図10(b)に示すように、点光源形成用パターン61を奇数番目に設定し、点光源形成用パターン61を偶数番目に設定する。つまり、同一位置の要素レンズ31に着目すれば、非マスク領域63の有無が切り替わることになる。 Further, the control device 50C sets a point light source forming pattern 61 W including the non-masked region 63 and a point light source forming pattern 61 B having the entire surface covered with the masked region 65 according to the projection interval. Here, as shown in FIG. 10A, the control device 50C sets the point light source forming pattern 61 W to an even number and sets the point light source forming pattern 61 B to an odd number. Further, as shown in FIG. 10B, the control device 50C sets the point light source forming pattern 61 W to an odd number and the point light source forming pattern 61 B to an even number. That is, if attention is paid to the element lens 31 at the same position, the presence / absence of the non-masked region 63 is switched.

そして、制御装置50Cは、所定の切り替えタイミングに従って、点光源群形成用パターン60,60の投影をプロジェクタ10に指令する。さらに、制御装置50Cは、点光源群形成用パターン60,60の切り替えに同期して、要素画像群Eの表示を空間光変調素子40に指令する。 The control device 50C according to a predetermined switching timing commands the projection of the point light source groups forming pattern 60 1, 60 2 in the projector 10. Furthermore, the control device 50C, in synchronization with the switching of the point light source groups forming pattern 60 1, 60 2, instructs the display of the element image group E in the spatial light modulator 40.

なお、本実施形態では、垂直の1軸方向で説明しているので時間分割回数=投影間隔=‘2’となるが、要素レンズ31が水平垂直の2軸方向に配列されている場合、時間分割回数=投影間隔の2乗=‘4’となる。 In this embodiment, since the description is made in the vertical uniaxial direction, the number of time divisions = projection interval = '2', but when the element lenses 31 are arranged in the horizontal and vertical biaxial directions, the time The number of divisions = the square of the projection interval = '4'.

[作用・効果]
以上のように、立体映像表示装置1Cは、点光源形成用パターン61を1個間隔の要素レンズ31に投影することで、立体映像の視域角を保ったまま、立体映像の解像度を向上させることができる。
[Action / Effect]
As described above, the stereoscopic image display device 1C improves the resolution of the stereoscopic image while maintaining the viewing range angle of the stereoscopic image by projecting the point light source forming pattern 61 W onto the element lenses 31 at intervals of one. Can be made to.

(第4実施形態)
[立体映像表示装置]
図11,図12を参照し、本発明の第4実施形態に係る立体映像表示装置1Dについて、第1実施形態と異なる点を説明する。立体映像表示装置1Dは、2台のプロジェクタ10による視域V,Vを連続させた点が、第1実施形態と異なる。
(Fourth Embodiment)
[Stereoscopic image display device]
With reference to FIGS. 11 and 12, the stereoscopic image display device 1D according to the fourth embodiment of the present invention will be described as different from the first embodiment. Stereoscopic image display device 1D are that by two projectors 10 was continuously viewing area V 1, V 2 is different from the first embodiment.

本実施形態では、立体映像表示装置1Dは、時間分割を行わずに、2台のプロジェクタ10,10が同時に投影を行う。図11に示すように、立体映像表示装置1Dは、プロジェクタ10,10と、コリメータレンズ20と、レンズアレイ30と、空間光変調素子40と、制御装置50Dとを備える。 In the present embodiment, the stereoscopic image display device 1D is without time division, two projectors 10 1, 10 2 performs simultaneously projected. As shown in FIG. 11, the stereoscopic image display apparatus 1D includes a projector 10 1, 10 2, a collimator lens 20, a lens array 30, the spatial light modulator 40, and a control unit 50D.

プロジェクタ10,10は、異なる位置(例えば、上下)に配置されている。また、プロジェクタ10,10は、制御装置50Dからの制御に従って、点光源群形成用パターン60,60の投影方向を変更する。例えば、プロジェクタ10,10は、一般的なレンズシフト機能により、点光源群形成用パターン60,60の投影方向を変更できる。 The projectors 10 1 and 10 2 are arranged at different positions (for example, up and down). The projector 10 1, 10 2, under the control of the control unit 50D, changes the projection direction of the point light source groups forming pattern 60 1, 60 2. For example, the projector 10 1, 10 2, by a general lens shift function, to change the point light source groups forming pattern 60 1, 60 2 in the projection direction.

図11では、プロジェクタ10が、図12(a)の点光源群形成用パターン60をレンズアレイ30に投影する。ここでは、プロジェクタ10が、上から数えて奇数番目の要素レンズ31に対し、斜め方向から点光源形成用パターン611Wを投影する。これにより、視域Vが、奇数番目の要素レンズ31において、光軸から下端まで形成されている。 In Figure 11, the projector 10 1, projects a 12 light source groups forming pattern 60 1 point (a) in the lens array 30. Here, the projector 10 1, to the odd-numbered element lenses 31 counted from the top, projects a point light source forming pattern 61 1W obliquely. As a result, the viewing area V 1 is formed from the optical axis to the lower end in the odd-numbered element lens 31.

また、プロジェクタ10が、図12(b)の点光源群形成用パターン60をレンズアレイ30に投影する。ここでは、プロジェクタ10が、偶数番目の要素レンズ31に対し、斜め方向から点光源形成用パターン612Wを投影する。これにより、視域Vが、偶数番目の要素レンズ31において、光軸から上端まで形成されている。 The projector 10 2 projects Figure 12 (b) light source group forming pattern 60 2 points in the lens array 30. Here, the projector 10 2, with respect to even element lens 31, projects a point light source forming pattern 61 2W obliquely. As a result, the viewing range V 2 is formed from the optical axis to the upper end in the even-numbered element lens 31.

本実施形態では、プロジェクタ10,10が投影した点光源形成用パターン611W,612Wにより、同一位置に点光源pが形成され、2つの視域V,Vが連続することになる。従って、空間光変調素子40は、連続する視域V,Vに対応した位置に、要素画像eで構成される要素画像群Eを表示する。 In the present embodiment, the point light source p is formed at the same position by the point light source forming patterns 61 1W and 612W projected by the projectors 10 1 and 10 2 , and the two viewing areas V 1 and V 2 are continuous. Become. Therefore, the spatial light modulation element 40 displays the element image group E composed of the element images e at the positions corresponding to the continuous viewing areas V 1 and V 2.

<制御装置>
以下、制御装置50Dを詳細に説明する。
制御装置50Dは、プロジェクタ10,10が投影する点光源群形成用パターン60,60により、同一位置に点光源pを形成し、かつ、プロジェクタ10,10が表示する立体映像の視域V,Vが連続するように、非マスク領域63,63の位置及び投影方向を設定するものである。
<Control device>
Hereinafter, the control device 50D will be described in detail.
Controller 50D includes a projector 10 1, 10 2 light source group forming pattern 60 1 point of projection, 60 2, forms a point light source p at the same position, and stereoscopic image projector 10 1, 10 2 is displayed The positions and projection directions of the non-masked areas 63 1 and 63 2 are set so that the viewing areas V 1 and V 2 of the above are continuous.

本実施形態では、制御装置50Dは、投影間隔=‘2’に設定する。そして、制御装置50Dは、図12(a)に示すように、非マスク領域63の大きさaがD・f/Lとなるように、点光源形成用パターン611Wの中央から下側まで非マスク領域63を設定する。 In the present embodiment, the control device 50D is set to the projection interval = '2'. Then, as shown in FIG. 12A, the control device 50D extends from the center to the lower side of the point light source forming pattern 61 1W so that the size a of the non-masked region 63 1 becomes D · f / L. The non-masked area 63 1 is set.

また、制御装置50Dは、図12(a)に示すように、投影間隔に従って、非マスク領域63が含まれる点光源形成用パターン611Wと、全面がマスク領域65の点光源形成用パターン61とを設定する。ここで、制御装置50Dは、点光源形成用パターン611Wを偶数番目に設定し、点光源形成用パターン61を奇数番目に設定する。 Further, the control unit 50D, as shown in FIG. 12 (a), according to the projection distance, and the light source forming pattern 61 1W that include non-masked regions 63 1, the light source forming pattern 61 points entire mask area 65 Set with B. Here, the control device 50D sets the point light source forming pattern 61 1W to an even number and the point light source forming pattern 61 B to an odd number.

また、制御装置50Dは、図12(b)に示すように、図12(a)と同一サイズの非マスク領域63を点光源形成用パターン612Wの上側から中央まで設定する。ここで、例えば、制御装置50Dは、点光源形成用パターン612Wを奇数番目に設定し、点光源形成用パターン61を偶数番目に設定する。 The control device 50D is set as shown in FIG. 12 (b), from the upper side shown in FIG. 12 (a) and the non-masked region 63 2 for a point source forming pattern 61 2W of the same size to the center. Here, for example, the control device 50D sets the point light source forming pattern 61 2W to an odd number and the point light source forming pattern 61 B to an even number.

そして、制御装置50Dは、点光源pが各要素レンズ31の光軸からD/2の位置に形成されるように、各要素レンズ31の光軸に対して斜め上から下記の式(6)で表される角度σで、点光源群形成用パターン60を投影することをプロジェクタ10に指令する。 Then, the control device 50D has the following equation (6) from diagonally above with respect to the optical axis of each element lens 31 so that the point light source p is formed at the position of D / 2 from the optical axis of each element lens 31. in represented by an angle sigma, it instructs projecting a point light source groups forming patterns 60 1 to the projector 10 1.

Figure 0006899237
Figure 0006899237

さらに、制御装置50Dは、各要素レンズ31の光軸に対して斜め下から式(6)の角度σで、点光源群形成用パターン60を投影することをプロジェクタ10に指令する。その後、制御装置50Dは、要素画像群Eの表示を空間光変調素子40に指令する。 Further, the control unit 50D at an angle σ of the formula (6) from diagonally below with respect to the optical axis of each element lens 31, directs projecting a point light source groups forming pattern 60 2 to the projector 10 2. After that, the control device 50D commands the spatial light modulation element 40 to display the element image group E.

[作用・効果]
以上のように、立体映像表示装置1Dは、2台のプロジェクタ10,10による視域V,Vを連続的に繋げることで、レンズアレイ30の制限を超えて、立体映像の視域角を拡大することができる。
[Action / Effect]
As described above, the stereoscopic image display device 1D exceeds the limitation of the lens array 30 by continuously connecting the viewing areas V 1 and V 2 by the two projectors 10 1 and 102, and can view the stereoscopic image. The area angle can be expanded.

(第5実施形態)
[立体映像表示装置]
図13,図14を参照し、本発明の第5実施形態に係る立体映像表示装置1Eについて、第4実施形態と異なる点を説明する。立体映像表示装置1Eは、1個の要素レンズ31で2個の点光源pを形成する点が、第4実施形態と異なる。
(Fifth Embodiment)
[Stereoscopic image display device]
With reference to FIGS. 13 and 14, the stereoscopic image display device 1E according to the fifth embodiment of the present invention will be described as different from the fourth embodiment. The stereoscopic image display device 1E differs from the fourth embodiment in that two point light sources p are formed by one element lens 31.

本実施形態では、立体映像表示装置1Eは、時間分割を行わずに、2台のプロジェクタ10,10が同時に投影を行う。図13に示すように、立体映像表示装置1Eは、プロジェクタ10,10と、コリメータレンズ20と、レンズアレイ30と、空間光変調素子40と、制御装置50Eとを備える。 In the present embodiment, the stereoscopic image display device 1E are without time division, two projectors 10 1, 10 2 performs simultaneously projected. As shown in FIG. 13, the stereoscopic image display apparatus 1E includes a projector 10 1, 10 2, a collimator lens 20, a lens array 30, the spatial light modulator 40, and a controller 50E.

図13では、プロジェクタ10が、図14(a)の点光源群形成用パターン60を斜め上から各要素レンズ31の下側に投影する。これにより、視域Vが、各要素レンズ31の下側に形成されている。
また、プロジェクタ10が、図14(b)の点光源群形成用パターン60を斜め下から各要素レンズ31の上側に投影する。これにより、視域Vが、各要素レンズ31の上側に形成されている。
このように、立体映像表示装置1Eは、1個の要素レンズ31で2個の点光源pを形成する。
In Figure 13, the projector 10 1, projecting the light source group forming pattern 60 1 point shown in FIG. 14 (a) from obliquely below each element lens 31. As a result, the visual range V 1 is formed on the lower side of each element lens 31.
The projector 10 2 projects the 14 light source groups forming pattern 60 2 points (b) obliquely from below on the upper side of the element lenses 31. As a result, the viewing area V 2 is formed on the upper side of each element lens 31.
In this way, the stereoscopic image display device 1E forms two point light sources p with one element lens 31.

<制御装置>
以下、制御装置50Eを詳細に説明する。
制御装置50Eは、プロジェクタ10,10が投影する点光源群形成用パターン60,60により、プロジェクタ10,10毎の位置に点光源pを形成するように、非マスク領域63の位置及び投影方向を設定するものである。
<Control device>
Hereinafter, the control device 50E will be described in detail.
Controller 50E has a projector 10 1, 10 2 light source group forming pattern 60 1 point of projection, 60 2, so as to form a point light source p to the position of the projector 10 1, 10 every two, unmasked region 63 It sets the position and projection direction of.

具体的には、制御装置50Eは、図14(a)に示すように、非マスク領域63の大きさaがD・f/(2・L)となるように、点光源形成用パターン61の下側に非マスク領域63を設定する。ここでは、制御装置50Eは、全ての点光源形成用パターン61に非マスク領域63を設定する。 Specifically, the control unit 50E, as shown in FIG. 14 (a), so that the size a of the non-masked region 63 1 is D · f / (2 · L ), the point light sources forming pattern 61 A non-masked area 63 1 is set below 1. Here, the control device 50E sets the non-masked region 63 1 in all the point light source forming patterns 61 1.

また、制御装置50Eは、図14(b)に示すように、図14(a)と同一サイズの非マスク領域63を点光源形成用パターン61の上側に設定する。ここで、制御装置50Eは、全ての点光源形成用パターン61に非マスク領域63を設定する。 Further, the control unit 50E, as shown in FIG. 14 (b), sets the unmasked region 63 2 of the same size as the FIG. 14 (a) above the point light source forming pattern 61 2. Here, the controller 50E sets the unmasked area 63 2 to the light source forming pattern 61 2 all respects.

そして、制御装置50Eは、点光源pが各要素レンズ31の光軸からD/4の位置に形成されるように、各要素レンズ31の下側に斜め上から下記の式(7)で表される角度σで、点光源群形成用パターン60を投影することをプロジェクタ10に指令する。 Then, the control device 50E is represented by the following equation (7) from diagonally above on the lower side of each element lens 31 so that the point light source p is formed at the position of D / 4 from the optical axis of each element lens 31. is the an angle sigma, instructs projecting a point light source groups forming patterns 60 1 to the projector 10 1.

Figure 0006899237
Figure 0006899237

さらに、制御装置50Eは、各要素レンズ31の上側に斜め下から式(7)で表される角度σで、点光源群形成用パターン60を投影することをプロジェクタ10に指令する。その後、制御装置50Dは、要素画像群Eの表示を空間光変調素子40に指令する。 Furthermore, the control apparatus 50E is at an angle σ of the formula (7) obliquely from below on the upper side of the element lenses 31, instructs projecting a point light source groups forming pattern 60 2 to the projector 10 2. After that, the control device 50D commands the spatial light modulation element 40 to display the element image group E.

[作用・効果]
以上のように、立体映像表示装置1Eは、1個の要素レンズ31で2個の点光源p,pを形成することで点光源pの数を増加させ、レンズアレイ30の制限を超えて立体映像の解像度を向上させることができる。
[Action / Effect]
As described above, the stereoscopic image display device 1E increases the number of point light sources p by forming one element lens 31 in the light source p 1 2 two points, p 2, beyond the limits of the lens array 30 The resolution of the stereoscopic image can be improved.

(第6実施形態)
[立体映像表示装置]
図15,図16を参照し、本発明の第6実施形態に係る立体映像表示装置1Fについて、第5実施形態と異なる点を説明する。立体映像表示装置1Fは、2台のプロジェクタ10,10で立体映像を時間分割表示する点が、第5実施形態と異なる。
(Sixth Embodiment)
[Stereoscopic image display device]
With reference to FIGS. 15 and 16, the stereoscopic image display device 1F according to the sixth embodiment of the present invention will be described as different from the fifth embodiment. The stereoscopic image display device 1F is different from the fifth embodiment in that the stereoscopic image is displayed in time division by two projectors 10 1 and 102.

本実施形態では、立体映像表示装置1Fは、図15(a)及び図15(b)の状態を短時間で切り替える(時間分割回数=2)。図15に示すように、立体映像表示装置1Fは、プロジェクタ10,10と、コリメータレンズ20と、レンズアレイ30と、空間光変調素子40と、制御装置50Fとを備える。 In the present embodiment, the stereoscopic image display device 1F switches the states of FIGS. 15 (a) and 15 (b) in a short time (number of time divisions = 2). As shown in FIG. 15, the stereoscopic image display apparatus 1F includes a projector 10 1, 10 2, a collimator lens 20, a lens array 30, the spatial light modulator 40, and a control unit 50F.

図15(a)の状態では、プロジェクタ10が、図16(a)の点光源群形成用パターン60を斜め上からレンズアレイ30に投影する。これにより、点光源p及び視域Vが、要素レンズ31の下側に形成されている。従って、空間光変調素子40は、視域Vに対応した要素画像eで構成される要素画像群Eを表示する。 Figure in the state of 15 (a), the projector 10 1, projecting the light source group forming pattern 60 1 point shown in FIG. 16 (a) obliquely from above to the lens array 30. As a result, the point light source p 1 and the viewing area V 1 are formed on the lower side of the element lens 31. Therefore, the spatial light modulation element 40 displays the element image group E 1 composed of the element images e 1 corresponding to the visual range V 1.

図15(b)の状態では、プロジェクタ10が、図16(b)の点光源群形成用パターン60を斜め下からレンズアレイ30に投影する。これにより、点光源p及び視域Vが、要素レンズ31の上側に形成されている。従って、空間光変調素子40は、視域Vに対応した要素画像eで構成される要素画像群Eを表示する。 In the state of FIG. 15 (b), the projector 10 2 projects Figure 16 (b) light source group forming pattern 60 2 points from obliquely downward to the lens array 30. As a result, the point light source p 2 and the viewing area V 2 are formed on the upper side of the element lens 31. Therefore, the spatial light modulation element 40 displays the element image group E 2 composed of the element images e 2 corresponding to the visual range V 2.

つまり、図15(a)及び図15(b)の状態では、プロジェクタ10,10が投影した点光源群形成用パターン60,60により、投射角度に応じて異なる位置に点光源p,pが形成されることになる。このように、立体映像表示装置1Fは、1個の要素レンズ31が2個の点光源p,pを形成する。 That is, in the state shown in FIG. 15 (a) and FIG. 15 (b), the projector 10 1, 10 2 light source group forming pattern 60 1 point was projected by 60 2, a point light source p to different positions depending on the projection angle 1 , p 2 will be formed. Thus, the stereoscopic image display device 1F is one element lens 31 to form a source p 1, p 2 2 amino points.

<制御装置>
以下、制御装置50Fを詳細に説明する。
制御装置50Fは、プロジェクタ10,10が投影する点光源群形成用パターン60,60により、プロジェクタ10,10毎の位置に点光源p,pを形成するように、投影方向を時間分割で切り替えるものである。
<Control device>
Hereinafter, the control device 50F will be described in detail.
Controller 50F is a projector 10 1, 10 2 light source group forming pattern 60 1 point of projection, 60 2, so as to form a point light source p 1, p 2 to the position of the projector 10 1, 10 every two, The projection direction is switched by time division.

具体的には、制御装置50Fは、図16(a)に示すように、非マスク領域63の大きさaがD・f/Lとなるように、点光源形成用パターン61の中央に非マスク領域63を設定する。ここで、制御装置50Fは、全ての点光源形成用パターン61に非マスク領域63を設定する。 Specifically, the controller 50F, as shown in FIG. 16 (a), such that the magnitude a of the unmasked area 63 is D · f / L, non-in the center of the point light source forming pattern 61 1 The mask area 63 is set. Here, the control unit 50F sets the unmasked area 63 in the light source forming pattern 61 1 all points.

また、制御装置50Fは、図16(b)に示すように、図16(a)と同一の点光源形成用パターン61を設定する。つまり、点光源群形成用パターン60,60は、同一のものである。 The controller 50F, as shown in FIG. 16 (b), sets the FIG 16 (a) the same point light source forming pattern 61 2. In other words, the point light source groups forming pattern 60 1, 60 2 are identical.

図15(a)では、制御装置50Fは、各要素レンズ31に斜め上から、点光源群形成用パターン60を投影することをプロジェクタ10に指令する。さらに、制御装置50Fは、点光源群形成用パターン60の投影に同期して、要素画像群Eの表示を空間光変調素子40に指令する。 Figure 15 (a), the control unit 50F has, from diagonally to each element lens 31, directs projecting a point light source groups forming patterns 60 1 to the projector 10 1. Furthermore, the control device 50F, in synchronization with the projection of the point light source groups forming pattern 60 1, commands the display element image group E 1 to the spatial light modulator 40.

図15(b)では、制御装置50Fは、各要素レンズ31に斜め下から、点光源群形成用パターン60を投影することをプロジェクタ10に指令する。さらに、制御装置50Fは、点光源群形成用パターン60の投影に同期して、要素画像群Eの表示を空間光変調素子40に指令する。 Figure 15 (b), the control unit 50F has, obliquely from below to each element lens 31, directs projecting a point light source groups forming pattern 60 2 to the projector 10 2. Furthermore, the control device 50F, in synchronization with the projection of the point light source groups forming pattern 60 2, instructs the display element image group E 2 to the spatial light modulator 40.

<点光源形成用パターンの光強度分布>
本実施形態では、図17に示すように、視域V,Vが重なる領域(ハッチングで図示)の立体映像が、視域V,Vが重ならない領域の立体映像よりも明るくなってしまう。そこで、点光源形成用パターン61に光強度分布を設定し、視域V,Vの明るさを均一にすることが好ましい。
<Light intensity distribution of point light source formation pattern>
In the present embodiment, as shown in FIG. 17, the stereoscopic image of the region where the visual regions V 1 and V 2 overlap (shown by hatching) becomes brighter than the stereoscopic image of the region where the visual regions V 1 and V 2 do not overlap. It ends up. Therefore, to set the light intensity distribution to a point light source forming pattern 61, it is preferable to make uniform the brightness of the viewing area V 1, V 2.

すなわち、制御装置50Fは、視域V,Vが重なる領域が暗くなるように、点光源形成用パターン61,61に光強度分布67を設定する。具体的には、制御装置50Fは、図18(a)に示すように、点光源形成用パターン61の非マスク領域63の下側が暗くなるような光強度分布67を設定する。さらに、制御装置50Fは、図18(b)に示すように、点光源形成用パターン61の非マスク領域63の上側が暗くなるような光強度分布67を設定する。 That is, the control apparatus 50F, as area viewing area V 1, V 2 are overlapped becomes dark, set the light intensity distribution 67 to a point light source forming pattern 61 1, 61 2. Specifically, the controller 50F, as shown in FIG. 18 (a), sets the light intensity distribution 67 such as the lower of the point light source forming pattern 61 1 of the unmasked area 63 is dark. Furthermore, the control apparatus 50F, as shown in FIG. 18 (b), sets the light intensity distribution 67 such as the upper darkening of the point light source forming pattern 61 2 of the non-masked region 63.

[作用・効果]
以上のように、立体映像表示装置1Bは、図15(a)及び図15(b)の状態を短時間で切り替えるので、点光源pの数を増やして立体映像の解像度を向上させたり、視域角を拡大させたりして、立体映像の品質を向上することができる。
さらに、立体映像表示装置1Bは、2つの視域V,Vの明るさを均一にできるので、立体映像の品質を向上させた状態で維持することができる。
[Action / Effect]
As described above, since the stereoscopic image display device 1B switches between the states of FIGS. 15 (a) and 15 (b) in a short time, the number of point light sources p can be increased to improve the resolution of the stereoscopic image, or to view the stereoscopic image. The quality of the stereoscopic image can be improved by enlarging the area angle.
Further, the stereoscopic image display apparatus 1B, it is possible to two viewing zones brightness of V 1, V 2 uniformly, can be maintained in a state with an improved quality of the stereoscopic images.

(第7実施形態)
[立体映像表示装置]
図19を参照し、本発明の第7実施形態に係る立体映像表示装置1Gについて、第1実施形態と異なる点を説明する。立体映像表示装置1Gは、表示特性が異なる立体映像を表示する点が、第1実施形態と異なる。
(7th Embodiment)
[Stereoscopic image display device]
With reference to FIG. 19, the stereoscopic image display device 1G according to the seventh embodiment of the present invention will be described as different from the first embodiment. The stereoscopic image display device 1G is different from the first embodiment in that it displays a stereoscopic image having different display characteristics.

図19(a)に示すように、立体映像表示装置1Gは、視域角が広い立体映像を上側に表示し、解像度が高い立体映像を下側に表示するものである。立体映像表示装置1Gは、プロジェクタ10と、コリメータレンズ20と、レンズアレイ30と、空間光変調素子40と、制御装置50Gとを備える。 As shown in FIG. 19A, the stereoscopic image display device 1G displays a stereoscopic image having a wide viewing angle on the upper side and a stereoscopic image having a high resolution on the lower side. The stereoscopic image display device 1G includes a projector 10, a collimator lens 20, a lens array 30, a spatial light modulation element 40, and a control device 50G.

制御装置50Gは、上側で立体映像の視域角が広く、下側で立体映像の解像度が高くなるようにプロジェクタ10を制御するものである。例えば、制御装置50Gは、図19(b)に示すように、立体映像表示装置1Gの上側について、非マスク領域63を大きくし、点光源形成用パターン61の投影間隔を‘2’に設定する(図6参照)。立体映像表示装置1Gの下について、制御装置50Gは、非マスク領域63を小さくし、点光源形成用パターン61の投影間隔を‘1’に設定する(図5参照)。 The control device 50G controls the projector 10 so that the viewing angle of the stereoscopic image is wide on the upper side and the resolution of the stereoscopic image is high on the lower side. For example, as shown in FIG. 19B, the control device 50G increases the non-masked region 63 on the upper side of the stereoscopic image display device 1G, and sets the projection interval of the point light source forming pattern 61 to '2'. (See FIG. 6). Below the stereoscopic image display device 1G, the control device 50G reduces the non-masked region 63 and sets the projection interval of the point light source forming pattern 61 to '1' (see FIG. 5).

[作用・効果]
以上のように、立体映像表示装置1Gは、異なる表示特性を組み合わせることで、立体映像コンテンツの内容、立体映像の観察者の視聴位置、表示環境といった様々な要因を考慮して、立体映像を表示することができる。
[Action / Effect]
As described above, the stereoscopic image display device 1G displays a stereoscopic image by combining different display characteristics in consideration of various factors such as the content of the stereoscopic image content, the viewing position of the observer of the stereoscopic image, and the display environment. can do.

なお、立体映像表示装置1Gは、第2実施形態以降で説明した時間分割表示やプロジェクタ10の複数台表示を組み合わせることもできる。この場合、立体映像表示装置1Gは、点光源pの数を増やして立体映像の解像度をさらに向上させたり、立体映像の視域角をさらに拡大することができる。 The stereoscopic image display device 1G can also combine the time division display and the display of a plurality of projectors 10 described in the second and subsequent embodiments. In this case, the stereoscopic image display device 1G can increase the number of point light sources p to further improve the resolution of the stereoscopic image and further expand the viewing range angle of the stereoscopic image.

(第8実施形態)
[立体映像表示装置]
図20〜図22を参照し、本発明の第8実施形態に係る立体映像表示装置1Hの構成を説明する。
(8th Embodiment)
[Stereoscopic image display device]
The configuration of the stereoscopic image display device 1H according to the eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 20 to 22.

図20に示すように、立体映像表示装置1Hは、小型化を図ったものであり、プロジェクタ10Hと、平行光出射手段としてのコリメータレンズ20H及びミラー21と、レンズアレイ30と、空間光変調素子40と、制御装置50とを備える。 As shown in FIG. 20, the stereoscopic image display device 1H is miniaturized, and includes a projector 10H, a collimator lens 20H and a mirror 21 as parallel light emitting means, a lens array 30, and a spatial light modulation element. 40 and a control device 50 are provided.

プロジェクタ10Hは、レンズアレイ30の光軸方向から外れて位置するものである。本実施形態では、プロジェクタ10Hは、立体映像表示装置1Hの下側台座部に配置されている。そして、プロジェクタ10Hは、立体映像表示装置1Hの後方に位置するミラー21に点光源群形成用パターン60を投影する。 The projector 10H is located outside the optical axis direction of the lens array 30. In the present embodiment, the projector 10H is arranged on the lower pedestal portion of the stereoscopic image display device 1H. Then, the projector 10H projects the point light source group forming pattern 60 on the mirror 21 located behind the stereoscopic image display device 1H.

ミラー21は、プロジェクタ10Hが投影した点光源群形成用パターン60を、立体映像表示装置1Hの前方に位置するコリメータレンズ20H及びレンズアレイ30に向けて反射するものである。例えば、ミラー21は、一般的な光学反射鏡である。 The mirror 21 reflects the point light source group forming pattern 60 projected by the projector 10H toward the collimator lens 20H and the lens array 30 located in front of the stereoscopic image display device 1H. For example, the mirror 21 is a general optical reflector.

コリメータレンズ20Hは、ミラー21で反射された点光源群形成用パターン60を平行光として、レンズアレイ30に出射するものである。他の点、コリメータレンズ20Hは、図1のコリメータレンズ20と同様である。 The collimator lens 20H emits the point light source group forming pattern 60 reflected by the mirror 21 to the lens array 30 as parallel light. In other respects, the collimator lens 20H is the same as the collimator lens 20 of FIG.

ここで、立体映像表示装置1Hは、図21に示すように、コリメータレンズ20H及びミラー21を凹面ミラー(平行光出射手段)25で代用することもできる。
凹面ミラー25は、プロジェクタ10Hが投影した点光源群形成用パターン60を、平行光としてレンズアレイ30に向けて反射するものである。
Here, as shown in FIG. 21, the stereoscopic image display device 1H can substitute the collimator lens 20H and the mirror 21 with a concave mirror (parallel light emitting means) 25.
The concave mirror 25 reflects the point light source group forming pattern 60 projected by the projector 10H toward the lens array 30 as parallel light.

さらに、立体映像表示装置1Hは、図22に示すように、小型のプロジェクタ10,10,…,10と、各プロジェクタ10に対応したコリメータレンズ20,20,…,20とを近接配置してもよい(但し、nは2以上の整数)。 Further, the stereoscopic image display device 1H, as shown in FIG. 22, a small projector 10 1, 10 2, ..., and 10 n, a collimator lens 20 1 corresponding to the projectors 10, 20 2, ..., and 20 n May be placed in close proximity (where n is an integer greater than or equal to 2).

[作用・効果]
以上のように、立体映像表示装置1Hは、ミラー21又は凹面ミラー25を用いることで、プロジェクタ10Hを立体映像表示装置1Hの下側台座部に配置可能となり、立体映像表示装置1Hを薄くし、小型化を図ることができる。
さらに、立体映像表示装置1Hは、小型のプロジェクタ10及びコリメータレンズ20を近接配置することで、立体映像表示装置1Hを薄くし、小型化を図ることができる。
[Action / Effect]
As described above, by using the mirror 21 or the concave mirror 25 in the stereoscopic image display device 1H, the projector 10H can be arranged on the lower pedestal portion of the stereoscopic image display device 1H, and the stereoscopic image display device 1H is thinned. It is possible to reduce the size.
Further, the stereoscopic image display device 1H can be made thinner and smaller by arranging the small projector 10 and the collimator lens 20 in close proximity to each other.

以上、本発明の各実施形態を詳述してきたが、本発明は前記した実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
前記した各実施形態では、非マスク領域を正方形としたが、本発明は、これに限定されない。つまり、本発明では、要素レンズの形状等に応じて、非マスク領域を長方形等の形状としてもよい。
Although each embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and includes design changes and the like within a range not deviating from the gist of the present invention.
In each of the above-described embodiments, the non-masked region is square, but the present invention is not limited thereto. That is, in the present invention, the non-masked region may have a rectangular shape or the like depending on the shape of the element lens or the like.

前記した第4,5,6実施形態では、2台のプロジェクタを用いることとして説明したが、本発明は、これに限定されない。つまり、本発明では、2台以上のプロジェクタを用いることができる。 Although the above-described fourth, fifth, and sixth embodiments have been described as using two projectors, the present invention is not limited thereto. That is, in the present invention, two or more projectors can be used.

以下、図23,図24を参照し、本発明の実施例を説明する。
図23に示すように、実施例に係る立体映像表示装置1は、第1実施形態と同様の構成とする。なお、図23(b)及び図23(c)では、立体映像表示装置1の一部の図示を省略した。
Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to FIGS. 23 and 24.
As shown in FIG. 23, the stereoscopic image display device 1 according to the embodiment has the same configuration as that of the first embodiment. In addition, in FIG. 23B and FIG. 23C, a part of the stereoscopic image display device 1 is not shown.

以下、立体映像表示装置1のパラメータを列挙する。
立体映像表示装置1では、画面サイズが500mm、最大視域角が40°、観視距離が1.5mである。
プロジェクタ10は、投影サイズが500mmである。
コリメータレンズ20は、直径が500mm、焦点距離Fが800mmである。また、各平行光の投影幅αが、図23(a)では0.14mm、図23(b)では0.28mm、図23(c)では0.42mmである。
The parameters of the stereoscopic image display device 1 are listed below.
In the stereoscopic image display device 1, the screen size is 500 mm, the maximum viewing area angle is 40 °, and the viewing distance is 1.5 m.
The projector 10 has a projection size of 500 mm.
The collimator lens 20 has a diameter of 500 mm and a focal length F of 800 mm. The projection width α of each parallel light is 0.14 mm in FIG. 23 (a), 0.28 mm in FIG. 23 (b), and 0.42 mm in FIG. 23 (c).

レンズアレイ30は、1189個の要素レンズ31を備え、レンズピッチが0.42mm、要素レンズ31の焦点距離fが0.58mmである。
空間光変調素子40は、大きさが500mmである。また、空間光変調素子40とレンズアレイ30との距離は、焦点距離fの4倍=2.32mmである。
The lens array 30 includes 1189 element lenses 31, has a lens pitch of 0.42 mm, and has a focal length f of the element lenses 31 of 0.58 mm.
The spatial light modulation element 40 has a size of 500 mm. The distance between the spatial light modulation element 40 and the lens array 30 is 4 times the focal length f = 2.32 mm.

立体映像表示装置1は、図23(a)〜(c)に示すように、立体映像の解像度と視域角とのバランスを3段階で調整(変更)できる。 As shown in FIGS. 23 (a) to 23 (c), the stereoscopic image display device 1 can adjust (change) the balance between the resolution of the stereoscopic image and the viewing area angle in three stages.

図23(a)の状態では、立体映像表示装置1が、図24(a)の点光源群形成用パターン60を投影することで、立体映像の解像度が最大となる一方、最大視域角が14°と最も狭くなる。
図23(b)の状態では、立体映像表示装置1が、図24(b)の点光源群形成用パターン60を投影することで、立体映像の解像度と視域角が中間段階となり、最大視域角が27°となる。
図23(c)の状態では、立体映像表示装置1が、図24(c)の点光源群形成用パターン60を投影することで、最大視域角が40°となり、立体映像の視域角が最も広くなる一方、立体映像の解像度が最低となる。
In the state of FIG. 23 (a), the stereoscopic image display device 1 projects the pattern 60 for forming the point light source group of FIG. 24 (a) to maximize the resolution of the stereoscopic image while increasing the maximum viewing area angle. It is the narrowest at 14 °.
In the state of FIG. 23 (b), the stereoscopic image display device 1 projects the pattern 60 for forming the point light source group of FIG. 24 (b), so that the resolution of the stereoscopic image and the viewing area angle are in the intermediate stage, and the maximum viewing is achieved. The region angle is 27 °.
In the state of FIG. 23 (c), the stereoscopic image display device 1 projects the point light source group forming pattern 60 of FIG. 24 (c), so that the maximum viewing area angle becomes 40 ° and the viewing area angle of the stereoscopic image. Is the widest, while the resolution of the stereoscopic image is the lowest.

ここで、立体映像表示装置1では、調整の自由度を向上させる場合、空間光変調素子40をレンズアレイ30から離す、又は、要素レンズ31の焦点距離fを短くすればよい。何れの場合も、立体映像表示装置1では、空間光変調素子40を焦点距離fのN倍の位置に配置することで、立体映像の解像度と視域角のバランスをN−1段階で調整できる。 Here, in the stereoscopic image display device 1, in order to improve the degree of freedom of adjustment, the spatial light modulation element 40 may be separated from the lens array 30 or the focal length f of the element lens 31 may be shortened. In either case, in the stereoscopic image display device 1, the balance between the resolution of the stereoscopic image and the viewing area angle can be adjusted in N-1 steps by arranging the spatial light modulation element 40 at a position N times the focal length f. ..

なお、空間光変調素子40をレンズアレイ30から離す程、点光源群形成用パターン60の精緻な投影が要求されることになる。従って、空間光変調素子40の位置は、プロジェクタ10の解像度や投影精度も考慮して決定することが好ましい。 The farther the spatial light modulation element 40 is from the lens array 30, the more precise the projection of the point light source group forming pattern 60 is required. Therefore, it is preferable to determine the position of the spatial light modulation element 40 in consideration of the resolution and projection accuracy of the projector 10.

1〜1H 立体映像表示装置1
10,10,10,10H プロジェクタ(投影手段)
20,20H コリメータレンズ(平行光出射手段)
21 ミラー(平行光出射手段)
30 レンズアレイ
31 要素レンズ
40 空間光変調素子
50〜50G 制御装置(制御手段)
1-1H stereoscopic image display device 1
10 , 10 1 , 10 2 , 10H projector (projection means)
20,20H collimator lens (parallel light emitting means)
21 Mirror (parallel light emitting means)
30 Lens array 31 Element lens 40 Spatial light modulation element 50 to 50G Control device (control means)

Claims (9)

点光源群をバックライトとして用いて、立体映像を表示するインテグラルフォトグラフィ方式の立体映像表示装置であって、
点光源の配光特性を表すマスク画像が要素レンズに対応して配列された点光源群形成用パターンを投影する投影手段と、
前記投影手段が投影した点光源群形成用パターンを平行光として出射する平行光出射手段と、
前記要素レンズが2次元状に配列され、前記平行光出射手段からの平行光を各要素レンズの焦点に集光することで、前記点光源群を形成するレンズアレイと、
要素画像群を表示する空間光変調素子と、
前記マスク画像に含まれる非マスク領域の位置及び大きさと、前記非マスク領域の光強度分布と、前記非マスク領域が含まれるマスク画像の投影間隔と、前記マスク画像の投影方向との何れか1以上を制御する制御手段と、を備え、
前記マスク画像の全部又は一部は、前記投影手段が最大輝度の光を投影する矩形状の前記非マスク領域と、前記非マスク領域の周囲に位置し、前記投影手段が光を投影しない矩形状の外形のマスク領域とを有することを特徴とする立体映像表示装置。
It is an integral photography type stereoscopic image display device that displays a stereoscopic image using a point light source group as a backlight.
A projection means for projecting a light source group forming patterns that mask image image are arranged in correspondence with the element lenses representing the light distribution characteristics of the point light source,
A parallel light emitting means that emits a pattern for forming a point light source group projected by the projection means as parallel light, and a parallel light emitting means.
A lens array in which the element lenses are arranged in a two-dimensional shape and the parallel light from the parallel light emitting means is focused on the focal point of each element lens to form the point light source group.
Spatial light modulation elements that display element images and
The position and size of the non-masked regions included in the mask image, and the light intensity distribution of the non-masked region, the projection distance of the mask image including the non-masked area, or the projection direction of the mask image 1 With a control means for controlling the above ,
All or part of the mask image is a rectangular non-masked region on which the projection means projects the maximum brightness light and a rectangular shape that is located around the non-masked region and the projection means does not project light. A stereoscopic image display device characterized by having a mask area of the outer shape of the above.
前記制御手段は、1台であり、
前記立体映像の解像度を高くする場合、前記非マスク領域を小さく、かつ、前記非マスク領域が含まれるマスク画像の投影間隔を短くし、
前記立体映像の視域角を広くする場合、前記非マスク領域を大きく、かつ、前記非マスク領域が含まれるマスク画像の投影間隔を長くすることを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。
The control means is one.
When increasing the resolution of the stereoscopic image, the non-masked area is made small, and the projection interval of the masked image including the non-masked area is shortened.
The stereoscopic image display according to claim 1, wherein when the viewing area angle of the stereoscopic image is widened, the non-masked area is enlarged and the projection interval of the mask image including the non-masked area is lengthened. apparatus.
前記投影手段は、1台であり、
前記制御手段は、時間分割で表示される前記立体映像の視域毎に、当該視域に対応した位置及び大きさの前記非マスク領域を設定し、設定した前記非マスク領域が含まれるマスク画像を時間分割で切り替えることを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。
The projection means is one.
The control means sets the non-masked area of a position and size corresponding to the visual field for each visual field of the stereoscopic image displayed by time division, and a mask image including the set non-masked area. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the three-dimensional image display device is switched by time division.
前記投影手段は、1台であり、
前記制御手段は、前記非マスク領域が含まれるマスク画像の投影間隔を任意の長さに設定し、前記非マスク領域が含まれるマスク画像と、前記非マスク領域が含まれないマスク画像とを時間分割で切り替えることを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。
The projection means is one.
The control means, the projection distance of the mask image including the said unmasked region set to any length, wherein the mask image including the non-masked area, said mask image does not include the non-masked area Time The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the image is switched by division.
前記投影手段は、2台以上であり、
前記制御手段は、各投影手段が投影する前記点光源群形成用パターンにより、同一位置に前記点光源を形成し、かつ、前記各投影手段が表示する立体映像の視域が連続するように、前記非マスク領域の位置及び前記投影方向を設定することを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。
There are two or more projection means,
The control means forms the point light source at the same position by the pattern for forming the point light source group projected by each projection means, and the viewing range of the stereoscopic image displayed by each projection means is continuous. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the position of the non-masked region and the projection direction are set.
前記投影手段は、2台以上であり
前記制御手段は、各投影手段が投影する前記点光源群形成用パターンにより、前記投影手段毎の位置に前記点光源を形成するように、前記非マスク領域の位置及び前記投影方向を設定することを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。
The number of the projection means is two or more, and the control means is the non-masked region so that the point light source is formed at the position of each projection means by the pattern for forming the point light source group projected by each projection means. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the position of the above and the projection direction are set.
前記投影手段は、2台以上であり
前記制御手段は、各投影手段が投影する前記点光源群形成用パターンにより、前記投影手段毎の位置に前記点光源を形成するように、前記投影方向を時間分割で切り替えることを特徴とする請求項1に記載の立体映像表示装置。
The number of the projection means is two or more, and the control means sets the projection direction so as to form the point light source at the position of each projection means by the pattern for forming the point light source group projected by each projection means. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the three-dimensional image display device is switched by time division.
前記制御手段は、時間分割の切り替え前後で前記各投影手段が表示する立体映像の視域が重複する領域について、前記領域が暗くなるように前記マスク画像の光強度分布を設定することを特徴とする請求項7に記載の立体映像表示装置。 The control means is characterized in that the light intensity distribution of the mask image is set so that the area becomes dark in the area where the viewing areas of the stereoscopic images displayed by the projection means overlap before and after the switching of the time division. The stereoscopic image display device according to claim 7. 前記投影手段は、前記レンズアレイの光軸方向から外れて位置し、
前記平行光出射手段は、
前記投影手段が投影した点光源群形成用パターンを前記レンズアレイに向けて反射するミラーと、前記ミラーで反射された点光源群形成用パターンを平行光として出射するコリメータレンズとを備えるか、又は、
前記投影手段が投影した点光源群形成用パターンを平行光として前記レンズアレイに向けて反射する凹面ミラーを備えることを特徴とする請求項1から請求項8の何れか一項に記載の立体映像表示装置。
The projection means is located off the optical axis direction of the lens array.
The parallel light emitting means
It is provided with a mirror that reflects the point light source group forming pattern projected by the projection means toward the lens array, and a collimator lens that emits the point light source group forming pattern reflected by the mirror as parallel light. ,
The stereoscopic image according to any one of claims 1 to 8, further comprising a concave mirror that reflects the point light source group forming pattern projected by the projection means as parallel light toward the lens array. Display device.
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