JPH05100205A - Display device - Google Patents

Display device

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JPH05100205A
JPH05100205A JP3290668A JP29066891A JPH05100205A JP H05100205 A JPH05100205 A JP H05100205A JP 3290668 A JP3290668 A JP 3290668A JP 29066891 A JP29066891 A JP 29066891A JP H05100205 A JPH05100205 A JP H05100205A
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JP
Japan
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optical path
path length
dot
display
changing
Prior art date
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Pending
Application number
JP3290668A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Kato
幾雄 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To accurately display images of dots irrelevantly to variance in the optical path length between dots and a lens among the dots when the display device is constituted for the purpose of a stereoscopic display. CONSTITUTION:In front of dots 2a, 2b, and 2c of a two-dimensional display DP, microlenses 1a, 1b, and 1c are provided corresponding to the dots 2a, 2b, and 2c, and a layer 10 for varying the optical path length S1 is provided between the dots 2a, 2b, and 2c, and microlenses 1a, 1b, and 1c. Even when the layer 10 generates the variance in the optical path length between the dots and lens among the dots, a voltage control part 40 controls a voltage applied between transparent electrodes 7 and 8 of the layer 10 to precisely control variation in the optical path length S1, thereby accurately obtaining the position of the accurate image 4.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ,テレビ
受信機などに利用されるディスプレイ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device used in computers, television receivers and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、コンピュータ・グラフィックスの
表示に見られるように3次元画像(立体画像をも含む)
を表示する技術へのニーズが高まっており、例えば文献
「画像ラボ 1990年11月 第20頁〜第24頁」
に開示されているように、実際に両眼視差を用いた方式
のものが3次元ディスプレイ装置として多く利用されて
いる。なお、両眼視差を用いた方式は、メガネ方式とメ
ガネ無し方式とに大別されている。メガネ無し方式は、
例えば文献「テレビジョン学会誌 第44巻,第5号,
第591頁〜第597頁,1990年」に示されている
ように、その一般性からテレビ受信機としての利用が考
えられている。
2. Description of the Related Art In recent years, three-dimensional images (including stereoscopic images) as seen in computer graphics displays.
There is an increasing need for a technology for displaying the, for example, the document “Image Lab, November 1990, pp. 20-24”.
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-242242, a system that actually uses binocular parallax is widely used as a three-dimensional display device. The method using binocular parallax is roughly classified into an eyeglass method and an eyeglass-less method. The method without glasses is
For example, the document “Television Society Journal Vol. 44, No. 5,
Pp. 591-597, 1990 ", it is considered to be used as a television receiver because of its generality.

【0003】一方、メガネ方式には、メガネに単純な偏
光板や色フィルターなどを用いる方法と、メガネにシャ
ッター機能を持つ方法と、メガネに2次元ディスプレイ
を持つ方法などがある。
On the other hand, the spectacle system includes a method using a simple polarizing plate and a color filter for the spectacles, a method having a shutter function in the spectacles, and a method having a two-dimensional display in the spectacles.

【0004】メガネ方式では、単純な偏光板を持つ方法
が一般的であり、アイマックス社の様な大画面スクリー
ンに偏光の違う2つの像を投影する方法や、ソニーテク
トロニクス社の様な2次元ディスプレイの前面に偏光フ
ィルタのシャッタを設け、偏光方向を変化させた時分割
駆動を行なった方法等がある。
In the spectacles method, a method of using a simple polarizing plate is generally used, and a method of projecting two images having different polarizations on a large screen such as IMAX Co., Ltd., or a two-dimensional method such as Sony Tektronix Co., Ltd. There is a method in which a shutter of a polarization filter is provided on the front surface of the display and time-division driving is performed while changing the polarization direction.

【0005】また、メガネ方式において、2次元ディス
プレイをメガネに持つものは、例えば文献「画像ラボ
1991年1月 第29頁〜第33頁」や文献「画像ラ
ボ1991年1月 第20頁〜第23頁」に示されてい
るように、頭部搭載型ディスプレイ(HMD)ともいわ
れ、最近の人工現実感の研究により注目されている。
Further, in the spectacles system, a spectacle having a two-dimensional display is disclosed in, for example, the document “Image Lab”.
As shown in January 1991, page 29 to page 33 "and the document" Image Lab, January 1991, page 20 to page 23 ", it is also called a head-mounted display (HMD), and has recently been used. It is attracting attention due to research on artificial reality.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各種方式のディスプレイ装置は、そのほとんどが両眼
視差のみを利用した3次元ディスプレイとなっており、
両眼視差のみの情報で所謂錯覚を利用して立体表示して
いるので、目の調節機構(ピント調節等の機構)と輻輳
機構(物体を注視する運動機構)とが一致しない場合が
多く、一般に20分以上ディスプレイを見続けると、目
の疲労が蓄積するという欠点があった。図11はこの様
子を説明するための図であり、例えば、画面210上
に、2つの像P1,P2が所定間隔Zだけ隔てて表示さ
れており、この2つの像P1,P2を人間の目201,
202で両眼視するとき、目201,202の調節機構
は、目201,202から画面210までの実際の距離
L1にピントを合わすが、目201,202の輻輳機構
は、一方の目201が像P2の方に向き,他方の目20
2が像P1の方に向くように目201,202を制御す
るので、注視点は、これらの交差位置CLSとなり、図
11の例では、実際の画面よりも手前となる。従って、
ピントを合わす距離L1と注視点CLSまでの距離L2
とが一致せず、これにより目の疲労が生ずると考えら
れ、画面を長く見続けると、L1とL2との差が大きい
程、目の疲労の蓄積も大きくなると考えられる。
However, most of the above-mentioned various types of display devices are three-dimensional displays using only binocular parallax,
Since information is displayed stereoscopically using the so-called illusion with only binocular disparity, the eye adjustment mechanism (mechanisms such as focus adjustment) and the vergence mechanism (movement mechanism that gazes at an object) often do not match, Generally, there is a drawback that eye fatigue accumulates when the display is continuously viewed for 20 minutes or more. FIG. 11 is a diagram for explaining this state. For example, two images P1 and P2 are displayed on the screen 210 at a predetermined interval Z, and the two images P1 and P2 are displayed by the human eye. 201,
When binocular vision is performed at 202, the adjustment mechanism of the eyes 201, 202 focuses on the actual distance L1 from the eyes 201, 202 to the screen 210, but the convergence mechanism of the eyes 201, 202 is Towards the image P2, the other eye 20
Since the eyes 201 and 202 are controlled so that the image No. 2 faces the image P1, the gazing point is the intersection position CLS of these, and in the example of FIG. 11, it is in front of the actual screen. Therefore,
Focusing distance L1 and gazing point CLS distance L2
Therefore, it is considered that eye fatigue is caused by this, and if the screen is continuously viewed for a long time, the larger the difference between L1 and L2, the greater the accumulation of eye fatigue.

【0007】本発明は、目の疲労が少なく臨場感に富ん
だ立体画像を簡単な仕方で表示することの可能なディス
プレイ装置を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a display device capable of displaying a stereoscopic image with less fatigue on the eyes and rich in realism in a simple manner.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載のディスプレイ装置は、2次元ディス
プレイを形成する少なくとも1画素からなるドットごと
にドットの前面に、微小なレンズがそれぞれ設けられて
おり、さらに、前記微小なレンズと前記ドットとの光路
長を変化させる光路長変化手段と、前記光路長またはそ
の光路長の変化状態を記憶する光路長記憶手段と、光路
長記憶手段に記憶されている情報と画像情報とに基づい
て、光路長を変化させる量を各ドットごとに決定する決
定手段とが設けられ、前記光路長変化手段は、前記決定
手段により決定された量に相当する分の光路長を変化さ
せるようになっていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a display device according to claim 1 has a minute lens on the front surface of each dot formed of at least one pixel forming a two-dimensional display. Optical path length changing means for changing the optical path length between the minute lens and the dot, an optical path length storing means for storing the optical path length or a change state of the optical path length, and an optical path length storing means. Based on the information stored in the image and the image information, the determining means for determining the amount of changing the optical path length for each dot is provided, the optical path length changing means, the amount determined by the determining means. The feature is that the optical path length is changed by a corresponding amount.

【0009】また、請求項2記載のディスプレイ装置
は、2次元ディスプレイを形成する少なくとも1画素か
らなるドットごとにドットの前面に、微小なレンズがそ
れぞれ設けられており、さらに、前記微小なレンズの焦
点距離を変化させる焦点距離変化手段と、前記焦点距離
またはその焦点距離の光路長の変化状態を記憶する焦点
距離記憶手段と、焦点距離記憶手段に記憶されている情
報と画像情報とに基づいて、各ドットごとに焦点距離を
変化させる量を決定する決定手段とが設けられており、
前記焦点距離変化手段は、前記決定手段により決定され
た量に相当する分の焦点距離を変化させるようになって
いることを特徴としている。
Further, in the display device according to the second aspect, a minute lens is provided on the front surface of the dot for each dot composed of at least one pixel forming the two-dimensional display, and the minute lens is further provided. Based on the focal length changing means for changing the focal length, the focal length storing means for storing the changing state of the focal length or the optical path length of the focal length, and the information and image information stored in the focal length storing means. , Determining means for determining the amount of changing the focal length for each dot,
The focal length changing means is characterized by changing the focal length corresponding to the amount determined by the determining means.

【0010】また、請求項3記載のディスプレイ装置
は、2次元ディスプレイを形成するドットの前方に、デ
ィスプレイ全面に作用する少なくとも1枚以上のレンズ
が設けられており、さらに、前記レンズとドットとの光
路長をドットごとに変化させる光路長変化手段と、前記
光路長またはその光路長の変化状態を記憶する光路長記
憶手段と、光路長記憶手段に記憶されている情報と画像
情報とに基づいて、光路長を変化させる量を決定する決
定手段とが設けられ、前記光路長変化手段は、決定され
た量に相当する分の光路長を変化させるようになってい
ることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, at least one lens that acts on the entire surface of the display is provided in front of the dots forming the two-dimensional display, and the lenses and the dots are combined. Based on the optical path length changing means for changing the optical path length for each dot, the optical path length storage means for storing the optical path length or the change state of the optical path length, and the information and image information stored in the optical path length storage means. , Determining means for determining an amount for changing the optical path length, and the optical path length changing means is adapted to change the optical path length corresponding to the determined amount.

【0011】[0011]

【作用】請求項1記載のディスプレイ装置では、ドット
ごとに対応した微小なレンズとドットとの光路長、また
はその光路長の変化状態を記憶し、記憶されている情報
と画像情報に従って光路長を変化させる量を各ドットご
とに決定し、決定された量に相当する分の光路長を変化
させる。
In the display device according to the first aspect, the optical path length between the dot and the minute lens corresponding to each dot or the change state of the optical path length is stored, and the optical path length is determined according to the stored information and image information. The amount to be changed is determined for each dot, and the optical path length corresponding to the determined amount is changed.

【0012】また、請求項2記載のディスプレイ装置
は、ドットごとに対応した微小レンズの焦点距離長を変
化させる手段の焦点距離、またはその焦点距離の光路長
の変化状態を記憶し、記憶されている情報と画像情報に
従って各ドットごとに焦点距離を変化させる量を決定
し、決定された量に相当する分の焦点距離を変化させ
る。
The display device according to a second aspect of the present invention stores and stores the focal length of the means for changing the focal length of the minute lens corresponding to each dot or the change state of the optical path length of the focal length. The amount by which the focal length is changed is determined for each dot according to the existing information and the image information, and the focal length corresponding to the determined amount is changed.

【0013】また、請求項3記載のディスプレイ装置
は、ディスプレイ全面に作用するレンズとドットとの光
路長、またはその光路長の変化状態を記憶し、記憶され
ている情報と画像情報に従って光路長を変化させる量を
決定し、決定された量に相当する分の光路長を変化させ
る。
According to a third aspect of the present invention, the display device stores the optical path length between the lens and the dot acting on the entire surface of the display, or the change state of the optical path length, and the optical path length is set according to the stored information and image information. The amount to be changed is determined, and the optical path length corresponding to the determined amount is changed.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1,図2は本発明に係るディスプレイ装置の
第1の実施例の正面図,断面図である。図1,図2のデ
ィスプレイ装置において、2次元ディスプレイDPに
は、1画素からなるドット2a,2b,2cが形成さ
れ、また2次元ディスプレイDPには、前面ガラス3が
設けられている。さらにこのディスプレイ装置では、2
次元ディスプレイDPの各ドット2a,2b,2cの前
方に、各ドット2a,2b,2cに対応させて微小レン
ズ1a,1b,1cが設けられている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are a front view and a sectional view of a first embodiment of a display device according to the present invention. In the display device shown in FIGS. 1 and 2, dots 2a, 2b, 2c consisting of one pixel are formed on the two-dimensional display DP, and a front glass 3 is provided on the two-dimensional display DP. Furthermore, in this display device, 2
In front of each dot 2a, 2b, 2c of the three-dimensional display DP, minute lenses 1a, 1b, 1c are provided corresponding to each dot 2a, 2b, 2c.

【0015】微小レンズ1a,1b,1cは、焦点距離
がfのとつレンズであって、微小レンズ1a,1b,1
cとドット2a,2b,2cとの光路長S1は、レンズ
1a,1b,1cの焦点距離f以下の値に設定されてい
る。この場合、観察者は、この微小レンズ1a,1b,
1cを用いて2次元ディスプレイDPの各ドット2a,
2b,2cの正立虚像4を目5で見ることができるよう
になっている。
The microlenses 1a, 1b and 1c are lenses having a focal length of f, and the microlenses 1a, 1b and 1c.
The optical path length S1 between c and the dots 2a, 2b, 2c is set to a value equal to or less than the focal length f of the lenses 1a, 1b, 1c. In this case, the observer can see that the minute lenses 1a, 1b,
Each dot 2a of the two-dimensional display DP using 1c,
The erecting virtual image 4 of 2b and 2c can be seen with the eyes 5.

【0016】さらに、図1,図2のディスプレイ装置で
は、2次元ディスプレイDPの前面ガラス3上に、液晶
材料6と、透明電極7,8と、保護ガラス9とからなる
層10が形成されており、透明電極7,8間の印加電圧
を変化させることにより、液晶材料6の屈折率を変化さ
せ、この結果、レンズとドットとの間の光路長S1(レ
ンズとドットとの間の実際の距離と相違する)を変化さ
せて、レンズに対する虚像の位置S2を変化させること
ができるようになっている。すなわち、層10は、微小
なレンズとドットとの光路長を変化させる光路長変化手
段として機能するようになっている。さらに、この実施
例では、透明電極7,8間への印加電圧を制御する電圧
制御部40が設けられている。
Further, in the display device shown in FIGS. 1 and 2, a layer 10 composed of a liquid crystal material 6, transparent electrodes 7 and 8 and a protective glass 9 is formed on the front glass 3 of the two-dimensional display DP. The refractive index of the liquid crystal material 6 is changed by changing the applied voltage between the transparent electrodes 7 and 8, and as a result, the optical path length S1 between the lens and the dot (actual It is possible to change the position S2 of the virtual image with respect to the lens by changing (different from the distance). That is, the layer 10 functions as an optical path length changing unit that changes the optical path length between the minute lens and the dot. Further, in this embodiment, a voltage controller 40 for controlling the voltage applied between the transparent electrodes 7 and 8 is provided.

【0017】このような構成において、例えば、レンズ
(薄膜レンズとする)の焦点距離fを10mmとし、層1
0の厚さを3mmとし、レンズの径dを1mmとし、観察者
の目5とレンズとの距離eを100mmとする。この場合
に、前面ガラス3,保護ガラス9,透明電極7,8の厚
さを計算の便宜上0mmとし、層10における屈折を考慮
しないと、レンズと虚像との距離S2は、単純に、レン
ズの焦点距離fと、ドットとレンズとの距離S1とによ
り、次式のように求められる。
In such a structure, for example, the focal length f of the lens (which is a thin film lens) is 10 mm, and the layer 1
The thickness of 0 is 3 mm, the diameter d of the lens is 1 mm, and the distance e between the eye 5 of the observer and the lens is 100 mm. In this case, if the thickness of the front glass 3, the protective glass 9 and the transparent electrodes 7 and 8 is set to 0 mm for convenience of calculation and the refraction in the layer 10 is not taken into consideration, the distance S2 between the lens and the virtual image is simply From the focal length f and the distance S1 between the dot and the lens, the following formula is obtained.

【0018】[0018]

【数1】1/S2=−1/f+1/S11 / S2 = -1 / f + 1 / S1

【0019】数1により、レンズとドットとの間の実際
の距離を約8mmとし、液晶材料6の屈折率を約1.5と
し、S1が9.5238mmとなるように液晶材料6に印
加する電圧を決定すると、S2は200mmとなり、角倍
率Γは7.7倍となる。また、S1が9.8765mmと
なるように電圧を変化させると、S2は800mmにな
り、角倍率Γは9.9倍になる。
According to Equation 1, the actual distance between the lens and the dot is about 8 mm, the refractive index of the liquid crystal material 6 is about 1.5, and S1 is applied to the liquid crystal material 6 so that it is 9.5238 mm. When the voltage is determined, S2 becomes 200 mm and the angular magnification Γ becomes 7.7 times. When the voltage is changed so that S1 becomes 9.8765 mm, S2 becomes 800 mm and the angular magnification Γ becomes 9.9 times.

【0020】このときには、光路長差ΔS1は352.
7μmであり、光路長の352.7μmの変化で、虚像
の位置が600mmも変化する。光路長S1を9.886
5mmと1μm変化させると、S2は871mmとなり、ま
た、光路長S1を9.8665mmにすると、S2は73
9mmとなる。S1とfとの関係にもよるが、ΔS1=1
μmでΔS2=70mmの変化が生じてしまう。このこと
からわかるように、像位置を正確に表示させるために
は、光路長を非常に高精度に制御する必要がある。
At this time, the optical path length difference ΔS1 is 352.
It is 7 μm, and the position of the virtual image changes by 600 mm when the optical path length changes by 352.7 μm. Optical path length S1 of 9.886
When the distance is changed from 5 mm to 1 μm, S2 becomes 871 mm, and when the optical path length S1 is set to 9.8665 mm, S2 becomes 73.
It will be 9 mm. ΔS1 = 1 depending on the relationship between S1 and f
A change of ΔS2 = 70 mm occurs in μm. As can be seen from this, in order to accurately display the image position, it is necessary to control the optical path length with extremely high accuracy.

【0021】通常の液晶ディスプレイは、液晶層の厚さ
が10μm程度と薄いためスペーサにより±0.2μm
以内であれば光路長S1を容易に高精度に制御できる
が、この場合でも1%以下に高精度に制御することは難
しい。
In a normal liquid crystal display, the thickness of the liquid crystal layer is as thin as about 10 μm, and therefore ± 0.2 μm due to the spacer.
Within the range, the optical path length S1 can be easily controlled with high accuracy, but even in this case, it is difficult to control with high accuracy to 1% or less.

【0022】すなわち、液晶層が単純な表示用のものと
して用いられる場合には、差程の精度は要求されない
が、この液晶を用いて光路長変化手段を構成しようとす
るときには、この光路長変化手段は、液晶の屈折率の変
化と液晶の層の厚さとの積により、光路長変化を生じさ
せているので、光路長の変化が0.4mm、屈折率の変化
の割合を20%としても、液晶材料6の厚さは最低で約
2mm必要であり、この厚さで0.1μm以下の精度は、
0.005%に相当し、200倍の精度が必要であり、
このような精度に高精度に制御することは非常に難し
い。
That is, when the liquid crystal layer is used for a simple display, the accuracy of the difference is not required, but when the optical path length changing means is constructed by using this liquid crystal, the optical path length change is made. The means changes the optical path length by the product of the change in the refractive index of the liquid crystal and the thickness of the liquid crystal layer. Therefore, even if the change in the optical path length is 0.4 mm and the ratio of the change in the refractive index is 20%. , The thickness of the liquid crystal material 6 needs to be at least about 2 mm. With this thickness, the accuracy of 0.1 μm or less is
It is equivalent to 0.005%, and requires 200 times accuracy,
It is very difficult to control such precision with high precision.

【0023】図2の電圧制御部40は、このような問題
を解決するために設けられており、電圧を印加していな
い状態での光路長またはある一定の電圧を印加したとき
の光路長を測定し、この測定値を基準に、画像情報によ
って設定したい像の位置を与える光路長S1になるよう
な電圧を決定し、これを透明電極7,8に印加するよう
に構成され、これにより、1ドットごとのバラツキに関
係なく、像位置を正確に表示することを意図している。
The voltage control section 40 of FIG. 2 is provided to solve such a problem, and determines the optical path length when no voltage is applied or the optical path length when a certain voltage is applied. It is configured to measure, determine a voltage such that the optical path length S1 gives the position of the image to be set by the image information, and apply this to the transparent electrodes 7 and 8 based on the measured value. It is intended to accurately display the image position regardless of the variation for each dot.

【0024】図3は電圧制御部40の構成例を示す図で
あり、電圧制御部40は、電圧を印加していない状態で
の光路長データが記憶されているROM等の光路長記憶
部101と、画像情報102の中の距離情報に基づい
て、レンズ面からどの位置にドットの虚像を作れば良い
かを計算する表示位置データ計算部103と、表示位置
データ計算部103で算出された表示位置に基づいて光
路長データを算出する光路長計算部104と、算出され
た光路長データと光路長記憶部101に格納されている
光路長データとに基づき印加電圧を算出する印加電圧計
算部105と、計算された印加電圧の値が記憶される印
加電圧記憶部106と、ドットが表示されている間、印
加電圧記憶部106に記憶された印加電圧を透明電極
7,8に印加する電圧印加部107とが設けられてい
る。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the voltage control unit 40. The voltage control unit 40 is an optical path length storage unit 101 such as a ROM in which optical path length data in a state where no voltage is applied is stored. And a display position data calculation unit 103 that calculates at which position from the lens surface the virtual image of the dot should be created based on the distance information in the image information 102, and the display calculated by the display position data calculation unit 103. An optical path length calculation unit 104 that calculates optical path length data based on a position, and an applied voltage calculation unit 105 that calculates an applied voltage based on the calculated optical path length data and the optical path length data stored in the optical path length storage unit 101. And the applied voltage storage unit 106 that stores the calculated applied voltage value, and the voltage that applies the applied voltage stored in the applied voltage storage unit 106 to the transparent electrodes 7 and 8 while the dots are displayed. Kabe 107 and is provided.

【0025】このような電圧制御部40が設けられてい
ることによって、次のような手順により、像位置の正確
な表示を行なうことができる。すなわち、先づ、透明電
極7,8に電圧を印加していない状態での光路長を予め
測定し、これを光路長記憶部101に予め格納してお
く。ある特定ドットの画像情報を出力させたい場合、こ
の画像情報の中の距離情報に基づいてレンズ面からどの
位置にドットの虚像4を作れば良いかを表示位置データ
計算部103により計算する。なお、この計算において
は、光路長の可変範囲や、光路長とレンズの焦点距離の
値や精度も考慮する。
By providing such a voltage control unit 40, the image position can be accurately displayed by the following procedure. That is, first, the optical path length in a state where no voltage is applied to the transparent electrodes 7 and 8 is measured in advance, and this is stored in the optical path length storage unit 101 in advance. When it is desired to output the image information of a certain specific dot, the display position data calculation unit 103 calculates at what position from the lens surface the virtual image 4 of the dot should be created based on the distance information in this image information. In this calculation, the variable range of the optical path length, the value and accuracy of the optical path length and the focal length of the lens are also taken into consideration.

【0026】次いで、光路長計算部104では、算出さ
れた表示位置に基づいて光路長データを算出し、印加電
圧計算部105では、算出された光路長データと光路長
記憶部101に予め記憶されている光路長データとに基
づき(例えばこれらの差を求めることにより)、それに
対応した印加電圧を計算する。計算された印加電圧は、
印加電圧記憶部106に記憶され、電圧印加部107
は、ドットの表示をしている間、この印加電圧を透明電
極7,8に印加し、液晶材料6の屈折率を変化させ、光
路長を光路長計算部104により計算された通りのもの
に高精度に変化させる。
Next, the optical path length calculation unit 104 calculates the optical path length data based on the calculated display position, and the applied voltage calculation unit 105 stores the calculated optical path length data and the optical path length storage unit 101 in advance. The applied voltage corresponding to the optical path length data is calculated (for example, by obtaining the difference between them). The calculated applied voltage is
The applied voltage is stored in the applied voltage storage unit 106 and is applied to the voltage applying unit 107.
Applies the applied voltage to the transparent electrodes 7 and 8 while displaying the dots to change the refractive index of the liquid crystal material 6 so that the optical path length becomes as calculated by the optical path length calculation unit 104. Change with high precision.

【0027】これにより、像位置の正確な表示が可能と
なり、特に、1ドットごとにバラツキがある場合にも、
光路長をドットごとに高精度に変化させることにより、
ドットごとのバラツキに関係なく、像位置の正確な表示
を行なうことが可能となる。
As a result, it is possible to accurately display the image position, and especially when there is a variation for each dot,
By changing the optical path length with high precision for each dot,
It is possible to accurately display the image position regardless of the variation of each dot.

【0028】いま、例えば、1ドットに8ビットを割当
て、光路長の2mmからのずれを0.1μm単位で約±1
2.8μmまで光路長記憶部101に予め記憶させてお
けば、上記の仕方で光路長のバラツキを簡単にかつ正確
に補正することができ、光路長を高精度に制御すること
ができる。また、光路長記憶部101としては、2次元
ディスプレイDPに30万画素の高精細なものが用いら
れる場合には、30Mバイト程度の容量があれば十分で
ある。
Now, for example, 8 bits are assigned to 1 dot, and the deviation of the optical path length from 2 mm is about ± 1 in units of 0.1 μm.
By storing up to 2.8 μm in the optical path length storage unit 101 in advance, variations in the optical path length can be easily and accurately corrected by the above method, and the optical path length can be controlled with high accuracy. Further, when the two-dimensional display DP having a high definition of 300,000 pixels is used as the optical path length storage unit 101, a capacity of about 30 Mbytes is sufficient.

【0029】また、電圧を印加していない状態での光路
長データを記憶する光路長記憶部101の他にも、電圧
印加による光路長の変化の状態を記憶する記憶部をさら
に設け、この記憶部に記憶されている光路長の変化の状
態に基づいて、設定すべき光路長や、それに必要な電圧
を計算するようにする場合には、像位置の表示をより正
確に行なうことができる。
Further, in addition to the optical path length storage unit 101 for storing the optical path length data in the state in which no voltage is applied, a storage unit for storing the state of change of the optical path length due to voltage application is further provided, and this storage When the optical path length to be set and the voltage required therefor are calculated based on the state of change in the optical path length stored in the unit, the image position can be displayed more accurately.

【0030】また、電圧の大きさを変化させるかわり
に、印加電圧のパルス密度やパルス比を変化させること
によっても光路長を変化させることができ、これらの値
を計算することによっても像位置の正確な表示ができ
る。
The optical path length can be changed by changing the pulse density or the pulse ratio of the applied voltage instead of changing the magnitude of the voltage. By calculating these values, the image position can be changed. Accurate display is possible.

【0031】図4は電圧制御部40の他の構成例を示す
図である。図4の構成例では、画像情報102の中の距
離情報に基づいて、レンズ面からどの位置にドットの虚
像を作れば良いかを計算する表示位置データ計算部11
3と、表示位置データ計算部113で算出された表示位
置に基づいて光路長データを算出する光路長計算部11
4と、算出された光路長データに基づき印加電圧を算出
する印加電圧計算部115と、計算された印加電圧の値
が記憶される印加電圧記憶部116と、ドットごとの光
路長が予め測定されて記憶されている光路長記憶部11
7と、予め測定されて記憶されているドットごとの光路
長に基づいて、印加電圧の補正値を予め計算する印加電
圧補正値計算部118と、印加電圧記憶部116に記憶
されている印加電圧の値を印加電圧補正値計算部118
で計算された補正値で補正する印加電圧補正部119
と、印加電圧補正部119で補正された結果の印加電圧
を透明電極7,8に印加する電圧印加部120とが設け
られている。
FIG. 4 is a diagram showing another configuration example of the voltage control unit 40. In the configuration example of FIG. 4, the display position data calculation unit 11 which calculates at which position from the lens surface the virtual image of the dot should be formed based on the distance information in the image information 102.
3 and the optical path length calculation unit 11 that calculates the optical path length data based on the display position calculated by the display position data calculation unit 113.
4, an applied voltage calculation unit 115 that calculates an applied voltage based on the calculated optical path length data, an applied voltage storage unit 116 that stores the value of the calculated applied voltage, and an optical path length for each dot is measured in advance. Optical path length storage unit 11 stored as
7, the applied voltage correction value calculation unit 118 that calculates the correction value of the applied voltage in advance based on the optical path length of each dot that is measured and stored in advance, and the applied voltage stored in the applied voltage storage unit 116. Value of the applied voltage correction value calculation unit 118
Applied voltage correction unit 119 that corrects with the correction value calculated in
And a voltage application unit 120 that applies the applied voltage resulting from the correction by the applied voltage correction unit 119 to the transparent electrodes 7 and 8.

【0032】図4の構成では、予め測定したドットごと
の光路長の値を基に、ドットごとの印加電圧の補正値を
印加電圧補正値計算部118で予め計算し、記憶してお
く。ある特定ドットの画像情報を出力したい場合には、
この画像情報の中の距離情報に基づき、レンズ面からの
表示位置を表示位置データ計算部113で計算し、この
表示位置を基に、設定すべき光路長を光路長計算部11
4で算出する。印加電圧計算部115では、算出された
光路長データに基づき印加電圧を算出し、これを印加電
圧記憶部116に記憶させる。印加電圧補正部119で
は、特定のドットに対応した印加電圧の補正値を印加電
圧補正値計算部118から得て、この補正値により印加
電圧記憶部116に記憶された印加電圧を補正し、電圧
印加部120では、補正された結果の印加電圧を透明電
極7,8に印加する。
In the configuration of FIG. 4, the correction value of the applied voltage for each dot is calculated in advance by the applied voltage correction value calculation unit 118 based on the value of the optical path length measured for each dot in advance and stored. If you want to output the image information of a specific dot,
The display position from the lens surface is calculated by the display position data calculation unit 113 based on the distance information in the image information, and the optical path length to be set is calculated based on this display position.
Calculate with 4. The applied voltage calculation unit 115 calculates the applied voltage based on the calculated optical path length data and stores it in the applied voltage storage unit 116. The applied voltage correction unit 119 obtains a correction value of the applied voltage corresponding to a specific dot from the applied voltage correction value calculation unit 118, corrects the applied voltage stored in the applied voltage storage unit 116 with this correction value, and The applying unit 120 applies the corrected applied voltage to the transparent electrodes 7 and 8.

【0033】これにより、図3の構成例と同様に、液晶
材料6の屈折率を変化させ、光路長S1を高精度に変化
させて像位置の正確な表示が可能となり、特に、1ドッ
トごとのバラツキがある場合にも光路長S1をドットご
とに変化させることにより、ドットごとのバラツキに関
係なく、像位置の正確な表示を行なうことが可能とな
る。さらに、図4の構成例では、図3のように毎回1ド
ットごとに印加電圧の補正値を計算する必要がないの
で、表示速度を高めることができ、また簡単にIC化す
ることもできる。なお、印加電圧補正値計算部118
は、例えばこれを可変抵抗により構成することもできる
し、あるいは印加電圧のパルス比の選択手段により構成
することもできる。
As a result, similarly to the configuration example of FIG. 3, it is possible to change the refractive index of the liquid crystal material 6 and change the optical path length S1 with high accuracy to accurately display the image position. Even if there is a variation in the image position, by changing the optical path length S1 for each dot, it is possible to accurately display the image position regardless of the variation for each dot. Further, in the configuration example of FIG. 4, it is not necessary to calculate the correction value of the applied voltage for each dot as in the case of FIG. 3, so that the display speed can be increased and the IC can be easily formed. The applied voltage correction value calculation unit 118
For example, this may be constituted by a variable resistor, or may be constituted by means for selecting the pulse ratio of the applied voltage.

【0034】図5は図2の構成において焦点距離fより
も光路長S1を大きくして、レンズの前方に倒立実像1
0が作られる場合を示した図であり、この場合も、上述
したような正立虚像4が表示される場合と同様に、図
3,または図4に示した構成の電圧制御部40を設ける
ことによって、像位置の表示を正確に行なうことができ
る。
In FIG. 5, the optical path length S1 is made larger than the focal length f in the structure of FIG.
It is the figure which showed the case where 0 is produced, and also in this case, the voltage control part 40 of the structure shown in FIG. 3 or FIG. 4 is provided similarly to the case where the erecting virtual image 4 as described above is displayed. As a result, the image position can be displayed accurately.

【0035】図6は本発明に係るディスプレイ装置の第
2の実施例の断面図である。図6のディスプレイ装置で
は、微小レンズ30a,30b,30cが、屈折率の比
較的大きなネマチック液晶の一種が封入されている微小
液晶レンズ31a,31b,31cと、透明電極32
a,32b,32c;33a,33b,33cと、平と
つガラス34a,34b,34c;35a,35b,3
5cとから構成されている。
FIG. 6 is a sectional view of a second embodiment of the display device according to the present invention. In the display device of FIG. 6, the minute lenses 30a, 30b, 30c are minute liquid crystal lenses 31a, 31b, 31c in which a kind of nematic liquid crystal having a relatively large refractive index is sealed, and the transparent electrode 32.
a, 32b, 32c; 33a, 33b, 33c and flat glass 34a, 34b, 34c; 35a, 35b, 3
And 5c.

【0036】このような構成のディスプレイ装置では、
微小レンズ30a,30b,30cの焦点距離fをレン
ズとドットとの間の光路長S1以上にすることにより、
図1,図2におけると同様に、ドット2a,2b,2c
の正立虚像4を作ることができる。また、図6のディス
プレイ装置では、電極32a,32b,32cと電極3
3a,33b,33cとの間に電圧を印加して微小液晶
レンズ31a,31b,31cの液晶分子の配向状態を
制御することにより、液晶の屈折率を変化させ、微小レ
ンズ30a,30b,30cの焦点距離fを連続的に変
化させることができる。なお、これは、液晶分子の長軸
方向の屈折率neと短軸方向の屈折率n0が、液晶分子の
光学的異方性によって異なることに基づいている。この
ように微小レンズ30a,30b,30cの焦点距離を
変化させることにより、虚像4の位置を変化させること
ができる。
In the display device having such a structure,
By setting the focal length f of the minute lenses 30a, 30b, 30c to be not less than the optical path length S1 between the lens and the dot,
As in FIGS. 1 and 2, the dots 2a, 2b, 2c
The erecting virtual image 4 of can be made. In the display device of FIG. 6, the electrodes 32a, 32b, 32c and the electrode 3 are
By applying a voltage between the liquid crystal molecules 3a, 33b, and 33c to control the alignment state of the liquid crystal molecules of the small liquid crystal lenses 31a, 31b, and 31c, the refractive index of the liquid crystal is changed and the fine lenses 30a, 30b, and 30c are changed. The focal length f can be continuously changed. This is based on the fact that the refractive index n e of the liquid crystal molecule in the major axis direction and the refractive index n 0 of the minor axis direction differ depending on the optical anisotropy of the liquid crystal molecule. By changing the focal lengths of the minute lenses 30a, 30b, and 30c in this way, the position of the virtual image 4 can be changed.

【0037】ところで、この第2の実施例においても、
焦点距離が僅かに変化するだけで、虚像4の位置が大き
く変動し、ドットごとのバラツキがあると、像位置を正
確に表示することが難しい。従って、この場合にも、電
極間の印加電圧を制御する図3または図4に示したと同
様の構成の電圧制御部41を設けることにより電極への
印加電圧を高精度に制御し、焦点距離を高精度に制御す
ることができる。これによって、ドットごとにバラツキ
があっても、像位置を正確に表示することが可能とな
る。なお、第2の実施例では、図3または図4の構成に
おいて、光路長記憶部101,117,光路長計算部1
04,114のかわりに、焦点距離記憶部、,焦点距離
計算部を設け、光路長のかわりに焦点距離を記憶し計算
する必要がある。この際、特に焦点距離は収差を多く伴
ない、収差が変化しながら焦点距離が変化するので、実
際に正しい像の位置を与える焦点距離が計算と少しずれ
ることが生じ易く、このため、焦点距離の変化情報を基
にこれらを予測し、焦点距離を決定するのが効果的であ
る。
By the way, also in the second embodiment,
Even if the focal length changes slightly, the position of the virtual image 4 changes greatly, and if there are variations between dots, it is difficult to display the image position accurately. Therefore, also in this case, the voltage applied to the electrodes is controlled with high accuracy by providing the voltage control unit 41 having the same configuration as that shown in FIG. It can be controlled with high precision. This makes it possible to accurately display the image position even if there are variations in each dot. In the second embodiment, in the configuration shown in FIG. 3 or 4, the optical path length storage units 101 and 117 and the optical path length calculation unit 1 are used.
It is necessary to provide a focal length storage unit and a focal length calculation unit instead of 04 and 114 to store and calculate the focal length instead of the optical path length. At this time, the focal length is accompanied by a large amount of aberration, and the focal length changes while the aberration changes. Therefore, the focal length that actually gives the correct image position is likely to be slightly different from the calculation. It is effective to predict them on the basis of the change information of and determine the focal length.

【0038】また、図6に示すディスプレイ装置に対し
て種々の変形も可能である。例えば、図6に示すような
構成の微小レンズ30a,30b,30cのかわりに、
2つの平行電極間に液晶材料を封入し、一方の電極の各
ドットに対応した箇所を円形穴形パターンに加工し、電
極間の印加電圧によって液晶材料内の電界分布が変化し
て液晶分子の配向方向が変化することにより、微小レン
ズ30a,30b,30cと等価な微小レンズを形成す
ることも可能である。
Various modifications can be made to the display device shown in FIG. For example, instead of the minute lenses 30a, 30b, 30c having the configuration shown in FIG.
A liquid crystal material is enclosed between two parallel electrodes, and a portion corresponding to each dot of one electrode is processed into a circular hole pattern, and the electric field distribution in the liquid crystal material is changed by the applied voltage between the electrodes, so that the liquid crystal molecules By changing the orientation direction, it is possible to form microlenses equivalent to the microlenses 30a, 30b, 30c.

【0039】上述した第1および第2の実施例では、図
1に示したように、2次元ディスプレイDPを形成する
1画素からなるドットごとに、ドットの前方に、微小な
レンズを設けたが、これを図7,図8に示すように変形
することも可能である。
In the above-mentioned first and second embodiments, as shown in FIG. 1, a minute lens is provided in front of each dot composed of one pixel forming the two-dimensional display DP. It is also possible to modify this as shown in FIGS.

【0040】すなわち、図7の構成例では、R(赤),
G(緑),B(青)のRGB3画素からなるドット2e
ごとに微小レンズ1eが設けられている。このとき、色
相情報を、RGBの3画素があってはじめて精度良く表
示できるので、カラー表示の場合には、RGBの画素そ
れぞれに微小レンズを設けた場合と比べて、性能に大き
な変化がなく、レンズの直径を大きくできる分だけ微小
なレンズを作成し易い。
That is, in the configuration example of FIG. 7, R (red),
Dot 2e consisting of 3 RGB pixels of G (green) and B (blue)
A micro lens 1e is provided for each. At this time, the hue information can be accurately displayed only when there are three RGB pixels. Therefore, in the case of color display, there is no significant change in performance as compared with the case where a minute lens is provided for each of the RGB pixels. It is easy to make a minute lens as much as the diameter of the lens can be increased.

【0041】また、図8の構成例では、RGB3画素か
らなるドットの4つの組2f,2g,2h,2iを新た
に1ドットとして、このドットごとに微小レンズ1fが
設けられている。この場合には、細線や輪郭の情報の表
示精度はいくらか低くなるものの、レンズの直径をさら
に大きくすることができるため、微小なレンズを作りや
すくなる。さらに、4つの組を1ドットとするかわり
に、3×3=9組で1ドットとすることもできる。
Further, in the configuration example of FIG. 8, four sets of dots 2f, 2g, 2h, 2i each consisting of three RGB pixels are newly set as one dot, and a minute lens 1f is provided for each dot. In this case, although the display accuracy of the information of the thin line or the contour is somewhat lowered, the diameter of the lens can be further increased, and thus it becomes easy to form a minute lens. Further, instead of using four groups as one dot, 3 × 3 = 9 groups can be used as one dot.

【0042】図9は本発明に係るディスプレイ装置の第
3の実施例の断面図である。図9のディスプレイ装置で
は、2次元ディスプレイDPの前面ガラス3上に、さら
に、光路長を変化させるための層19が設けられてお
り、また、2次元ディスプレイDPの前方には、各ドッ
トごとに対応した前述のような微小レンズのかわりに、
ディスプレイDP全面に作用するレンズ13が設けられ
ている。なお、レンズ13とドット27a乃至27iと
の光路長S1は、レンズ13の焦点距離f以下に設定さ
れている。
FIG. 9 is a sectional view of a third embodiment of the display device according to the present invention. In the display device of FIG. 9, a layer 19 for changing the optical path length is further provided on the front glass 3 of the two-dimensional display DP, and in front of the two-dimensional display DP, for each dot. Instead of the corresponding micro lens as described above,
A lens 13 that acts on the entire surface of the display DP is provided. The optical path length S1 between the lens 13 and the dots 27a to 27i is set to be equal to or less than the focal length f of the lens 13.

【0043】光路長を変化させるための層19は、屈折
率または光路長を電圧が加わることによって変化させる
ことの可能な材料16と、ITO透明電極15,17
と、保護ガラス18とから形成されている。
The layer 19 for changing the optical path length is made of a material 16 capable of changing the refractive index or the optical path length by applying a voltage, and the ITO transparent electrodes 15 and 17.
And the protective glass 18.

【0044】このような構成のディスプレイ装置におい
ても、ITO透明電極15,17に電圧を印加すること
により、材料16の屈折率または光路長を変化させ、ド
ット27a乃至27iとレンズ13との光路長S1を変
化することができ、虚像28a乃至28iの結像距離S
2を変化させることができる。
Also in the display device having such a configuration, the refractive index or the optical path length of the material 16 is changed by applying a voltage to the ITO transparent electrodes 15 and 17, and the optical path length between the dots 27a to 27i and the lens 13 is changed. S1 can be changed, and the imaging distance S of the virtual images 28a to 28i can be changed.
2 can be changed.

【0045】この第3の実施例においても、第1の実施
例と同様に、光路長S1が僅かに変化するだけで、虚像
28a乃至28iの位置が大きく変動し、像位置を正確
に表示することが難しい。従って、この場合にも、電極
間の印加電圧を制御する図3または図4に示したと同様
の構成の電圧制御部42を設けることによって、光路長
変化を高精度に制御し、像位置を正確に表示することが
可能となる。
Also in the third embodiment, as in the first embodiment, the positions of the virtual images 28a to 28i are greatly changed and the image positions are accurately displayed only by a slight change in the optical path length S1. Difficult to do. Therefore, also in this case, by providing the voltage control unit 42 having the same configuration as that shown in FIG. 3 or 4 for controlling the voltage applied between the electrodes, the change in the optical path length is controlled with high accuracy and the image position is accurately measured. It is possible to display in.

【0046】なお、図9のディスプレイ装置では、画面
が大きく、これを少なくとも画面全面に作用する1枚の
レンズ13で像を作っているため、周辺のドット,例え
ば27a乃至27iと中央部付近のドット,例えば27
c,27dとでは、光路長が大きく相違する。このた
め、複数ドット単位でもよいから、何等かの補正が必要
である。
In the display device of FIG. 9, the screen is large, and an image is formed by at least one lens 13 acting on the entire surface of the screen. Therefore, peripheral dots, for example, 27a to 27i and the vicinity of the central portion are formed. Dots, eg 27
The optical path lengths of c and 27d are very different. Therefore, some unit of correction is necessary because it may be in units of a plurality of dots.

【0047】また、上述した各実施例において、図2,
図5,図6,図9のディスプレイ装置が、各ドットごと
に光路長,または焦点距離を変化させずに、ドットより
も広い領域,例えば、図1において1列分,あるいは1
行分のドット全域にわたって光路長,または焦点距離を
変化させるようには構成されているときには、広い領域
でのゆるやかな立体感を与える用途に適している。具体
的には、遠景,中景,近景の3種類だけの変化しか与え
ないで良いような場合には、これらの構成を用いること
により、遠景用領域の全てのドットに対して、光路長,
または焦点距離を遠景用に同じに設定し、近景用領域の
全てのドットに対して、光路長,または焦点距離を近景
用に同じに設定することができる。
In each of the above-described embodiments, FIG.
The display device of FIGS. 5, 6 and 9 does not change the optical path length or the focal length of each dot, and the area is wider than the dot, for example, one column in FIG.
When it is configured to change the optical path length or the focal length over the entire area of the dots for a row, it is suitable for the purpose of giving a gentle stereoscopic effect in a wide area. Specifically, in the case where only three types of changes of the distant view, the middle view, and the near view need to be given, by using these configurations, the optical path length,
Alternatively, the focal length can be set to be the same for the distant view, and the optical path length or the focal length can be set to be the same for the near view for all the dots in the near view region.

【0048】一方、これらのディスプレイ装置が、各ド
ットごとに光路長,または焦点距離を変化させることが
可能な構成となっているときには(但し、図9は不
可)、画面の微細にわたって光路長,または焦点距離を
変化させるような用途に適しており、この場合には、ド
ットごとに立体感を得ることができる。
On the other hand, when these display devices have a structure in which the optical path length or the focal length can be changed for each dot (however, FIG. 9 is not possible), the optical path length, Alternatively, it is suitable for applications in which the focal length is changed, and in this case, a stereoscopic effect can be obtained for each dot.

【0049】しかしながら、上記いずれの場合において
も、各ドットに対応した微小レンズまたは2次元ディス
プレイDP全面に作用するレンズの焦点距離,または、
これらのレンズとドットとの間にある層の屈折率を所定
の値に容易に設定できるので、表示する画像情報に従っ
て、上記焦点距離または屈折率を決定することにより、
2次元ディスプレイDPを用いる場合にも3次元表示が
可能となり、3次元ディスプレイ装置に上記ディスプレ
イ装置のいずれかを適用することにより、両眼視差によ
る立体視の場合にも注視点の距離に像を結像すること
で、目の疲労を軽減することができる。
However, in any of the above cases, the focal length of the minute lens corresponding to each dot or the lens acting on the entire surface of the two-dimensional display DP, or
Since the refractive index of the layer between these lenses and the dots can be easily set to a predetermined value, by determining the focal length or the refractive index according to the image information to be displayed,
Even when the two-dimensional display DP is used, three-dimensional display is possible, and by applying any of the above display devices to the three-dimensional display device, an image can be displayed at the distance of the gazing point even in the case of stereoscopic vision due to binocular parallax. By forming an image, eye fatigue can be reduced.

【0050】図10(a),(b)はこの様子を説明す
るための図である。例えば、2次元画面210上に、2
つの像P1,P2が所定間隔Zだけ隔てて表示されてお
り、この2つ像P1,P2を観察する場合に、図10
(a)では一方の目201で像P2を見させる状態を示
し、図10(b)では他方の目202で像P1を見させ
る場合が示されている。目201,202の輻輳機構
は、図11に示したと同時に、一方の目201が像P2
の方に向き、他方の目202が像P1の方に向くように
目201,202を制御するので、注視点は、これらの
交差位置CLSとなり、図10(a),(b)の例で
は、実際の画面210よりも手前となる。このような場
合に、本発明によるディスプレイ装置をそれぞれ左眼
用,右眼用として取付け、このディスプレイ装置を画面
210の画像情報に従って制御することにより、画面2
10の像P1,P2の位置(いまの場合、実像位置)を
注視点CLSの位置まで移動させることができるので、
これにより、目201,202の調節機構は、目20
1,202から注視点CLSまでの距離L2にピントを
合わすよう目201,202を制御する。この結果、目
の輻輳と調節を一致させることができて、目の疲労を軽
減することができる。
FIGS. 10A and 10B are views for explaining this situation. For example, on the two-dimensional screen 210, 2
The two images P1 and P2 are displayed at a predetermined distance Z, and when these two images P1 and P2 are observed, FIG.
In FIG. 10A, one eye 201 shows the image P2, and in FIG. 10B, the other eye 202 shows the image P1. The congestion mechanism of the eyes 201 and 202 is shown in FIG.
Since the eyes 201 and 202 are controlled so that the other eye 202 faces toward the image P1, the gazing point is the intersection position CLS of these, and in the example of FIGS. , Which is in front of the actual screen 210. In such a case, the display device according to the present invention is mounted for the left eye and the right eye, respectively, and the display device is controlled according to the image information of the screen 210 to display the screen 2
Since the positions of the ten images P1 and P2 (in this case, the real image positions) can be moved to the position of the gazing point CLS,
As a result, the adjustment mechanism of the eyes 201 and 202 is
The eyes 201, 202 are controlled so as to focus on the distance L2 from the point 1, 202 to the gazing point CLS. As a result, eye congestion and accommodation can be matched, and eye fatigue can be reduced.

【0051】また、上記例とは反対に、注視点CLSが
目201,202から画面210までの実際の距離L1
よりも遠い距離となるような像が画面210上に表示さ
れるときには、画面210の像の虚像が表示されるよう
ディスプレイ装置を構成し、注視点に虚像が表示される
ようにディスプレイ装置を制御することによって、同様
にして、目の輻輳と調節を一致させることができて、疲
労を軽減することができる。
Contrary to the above example, the gazing point CLS is the actual distance L1 from the eyes 201, 202 to the screen 210.
When an image at a distance farther than that is displayed on the screen 210, the display device is configured to display a virtual image of the image on the screen 210, and the display device is controlled to display the virtual image at the gazing point. By doing so, it is possible to make eye congestion and adjustment coincide with each other in the same manner, and reduce fatigue.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上に説明したように、請求項1記載の
ディスプレイ装置によれば、ドットごとに対応した微小
なレンズとドットとの光路長、またはその光路長の変化
状態を記憶し、記憶されている情報と画像情報に従って
光路長を変化させる量を各ドットごとに決定し、決定さ
れた量に相当する分の光路長を変化させるようになって
いるので、ドットの像の正確な表示ができて、さらに
は、このディスプレイ装置を用いて3次元ディスプレイ
を構成する場合、光路長を適宜変化させて像位置を適宜
変化させることにより、目の疲労が少なく臨場感に富ん
だ立体画像を容易に表示することができる。
As described above, according to the display device of the first aspect, the optical path length between the dot and the minute lens corresponding to each dot or the change state of the optical path length is stored and stored. The amount of change in the optical path length is determined for each dot according to the stored information and image information, and the optical path length corresponding to the determined amount is changed. Furthermore, when a three-dimensional display is constructed using this display device, by appropriately changing the optical path length and changing the image position, a three-dimensional image with less eyestrain and rich presence can be obtained. It can be displayed easily.

【0053】また、請求項2記載のディスプレイ装置に
よれば、ドットごとに対応した微小レンズの焦点距離長
を変化させる手段の焦点距離、またはその焦点距離の光
路長の変化状態を記憶し、記憶されている情報と画像情
報に従って各ドットごとに焦点距離を変化させる量を決
定し、決定された量に相当する分の焦点距離を変化させ
るようになっているので、ドットの像の位置の正確な表
示ができて、さらには、このディスプレイ装置を用いて
3次元ディスプレイを構成する場合、焦点距離を適宜変
化させて像位置を適宜変化させることにより、目の疲労
が少なく臨場感に富んだ立体画像を容易に表示すること
ができる。
According to the display device of the second aspect, the focal length of the means for changing the focal length of the minute lens corresponding to each dot or the changing state of the optical path length of the focal length is stored and stored. The amount of change in the focal length is determined for each dot according to the information and image information, and the focal length corresponding to the determined amount is changed. In addition, when a three-dimensional display is constructed by using this display device, by appropriately changing the focal length and the image position, a stereoscopic image with less eyestrain and rich presence can be obtained. Images can be easily displayed.

【0054】また、請求項3記載のディスプレイ装置に
よれば、ディスプレイ全面に作用するレンズとドットと
の光路長、またはその光路長の変化状態を記憶し、記憶
されている情報と画像情報に従って光路長を変化させる
量を決定し、決定された量に相当する分の光路長を変化
させるようになっているので、ドットの像の位置の正確
な表示ができて、さらには、このディスプレイ装置を用
いて3次元ディスプレイを構成する場合、光路長を適宜
変化させて像位置を適宜変化させることにより、目の疲
労が少なく臨場感に富んだ立体画像を容易に表示するこ
とができる。
According to the display device of the third aspect, the optical path length between the lens and the dot acting on the entire surface of the display, or the change state of the optical path length is stored, and the optical path is stored according to the stored information and image information. The amount of change in length is determined, and the optical path length corresponding to the determined amount is changed, so that the position of the dot image can be accurately displayed, and further, this display device can be used. When a three-dimensional display is constructed by using the three-dimensional display, by appropriately changing the optical path length and changing the image position, it is possible to easily display a stereoscopic image with little presence in eyes and rich presence.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るディスプレイ装置の第1の実施例
の正面図である。
FIG. 1 is a front view of a first embodiment of a display device according to the present invention.

【図2】本発明に係るディスプレイ装置の第1の実施例
の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a first embodiment of a display device according to the present invention.

【図3】像位置を正確に表示させるための構成例を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example for accurately displaying an image position.

【図4】像位置を正確に表示させるための構成例を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example for accurately displaying an image position.

【図5】図2の構成において、焦点距離よりも光路長を
大きくした場合の状態を示す図である。
5 is a diagram showing a state in which the optical path length is made larger than the focal length in the configuration of FIG.

【図6】本発明に係るディスプレイ装置の第2の実施例
の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a second embodiment of a display device according to the present invention.

【図7】ドットと微小なレンズとの配置の変形例を示す
図である。
FIG. 7 is a diagram showing a modified example of the arrangement of dots and minute lenses.

【図8】ドットと微小なレンズとの配置の変形例を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing a modified example of the arrangement of dots and minute lenses.

【図9】本発明に係るディスプレイ装置の第3の実施例
の断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a third embodiment of the display device according to the present invention.

【図10】(a),(b)は本発明によって目の輻輳と
調節とを一致させる原理を説明するための図である。
10 (a) and 10 (b) are diagrams for explaining the principle of matching eye congestion and accommodation according to the present invention.

【図11】目の輻輳と調節との一般的な関係を説明する
ための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining a general relationship between eye congestion and accommodation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,1c,1e,1f
微小レンズ 2a,2b,2c,2e,2f,2g,2h,2i
ドット 3
前面ガラス 6
液晶材料 16 屈折率または光路長を変化させ
ることの可能な材料 7,8,15,17
ITO透明電極 9
保護ガラス 13
レンズ 18
保護ガラス 19 屈折率または光路長を
変化させるための層 30a,30b,30c
微小レンズ 31a,31b,31c
微小液晶レンズ 32a,32b,32c,33a,33b,33c
透明電極 34a,34b,34c,35a,35b,35c
平とつレンズ 101
光路長記憶部 102
画像情報 103 表
示位置データ計算部 104
光路長計算部 105
印加電圧計算部 106
印加電圧記憶部 107
電圧印加部 113 表
示位置データ計算部 114
光路長計算部 115
印加電圧計算部 116
印加電圧記憶部 117
光路長記憶部 118 印
加電圧補正値計算部 119
印加電圧補正部 120
電圧印加部 DP
2次元ディスプレイ
1a, 1b, 1c, 1e, 1f
Micro lenses 2a, 2b, 2c, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i
Dot 3
Front glass 6
Liquid crystal material 16 Material capable of changing refractive index or optical path length 7, 8, 15, 17
ITO transparent electrode 9
Protective glass 13
Lens 18
Protective glass 19 Layers 30a, 30b, 30c for changing refractive index or optical path length
Micro lenses 31a, 31b, 31c
Micro liquid crystal lenses 32a, 32b, 32c, 33a, 33b, 33c
Transparent electrodes 34a, 34b, 34c, 35a, 35b, 35c
Flat lens 101
Optical path length storage unit 102
Image information 103 Display position data calculation unit 104
Optical path length calculator 105
Applied voltage calculation unit 106
Applied voltage storage unit 107
Voltage application unit 113 Display position data calculation unit 114
Optical path length calculator 115
Applied voltage calculator 116
Applied voltage storage unit 117
Optical path length storage unit 118 Applied voltage correction value calculation unit 119
Applied voltage correction unit 120
Voltage application part DP
Two-dimensional display

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 2次元ディスプレイを形成する少なくと
も1画素からなるドットごとにドットの前面に、微小な
レンズがそれぞれ設けられており、さらに、前記微小な
レンズと前記ドットとの光路長を変化させる光路長変化
手段と、前記光路長またはその光路長の変化状態を記憶
する光路長記憶手段と、光路長記憶手段に記憶されてい
る情報と画像情報とに基づいて、光路長を変化させる量
を各ドットごとに決定する決定手段とが設けられ、前記
光路長変化手段は、前記決定手段により決定された量に
相当する分の光路長を変化させるようになっていること
を特徴とするディスプレイ装置。
1. A microlens is provided on the front surface of the dot for each dot composed of at least one pixel forming a two-dimensional display, and the optical path length between the microlens and the dot is changed. An optical path length changing means, an optical path length storage means for storing the optical path length or a change state of the optical path length, and an amount for changing the optical path length based on the information and the image information stored in the optical path length storage means. A display device, characterized in that a determining means for determining each dot is provided, and the optical path length changing means is configured to change the optical path length corresponding to the amount determined by the determining means. ..
【請求項2】 2次元ディスプレイを形成する少なくと
も1画素からなるドットごとにドットの前面に、微小な
レンズがそれぞれ設けられており、さらに、前記微小な
レンズの焦点距離を変化させる焦点距離変化手段と、前
記焦点距離またはその焦点距離の光路長の変化状態を記
憶する焦点距離記憶手段と、焦点距離記憶手段に記憶さ
れている情報と画像情報とに基づいて、各ドットごとに
焦点距離を変化させる量を決定する決定手段とが設けら
れており、前記焦点距離変化手段は、前記決定手段によ
り決定された量に相当する分の焦点距離を変化させるよ
うになっていることを特徴とするディスプレイ装置。
2. A minute lens is provided on the front surface of the dot for each dot composed of at least one pixel forming a two-dimensional display, and a focal length changing means for changing the focal length of the minute lens. And a focal length storage unit that stores the change state of the focal length or the optical path length of the focal length, and the focal length is changed for each dot based on the information and the image information stored in the focal length storage unit. And a determination means for determining an amount to be performed, and the focal length changing means is configured to change the focal length corresponding to the amount determined by the determination means. apparatus.
【請求項3】 2次元ディスプレイを形成するドットの
前方に、ディスプレイ全面に作用する少なくとも1枚以
上のレンズが設けられており、さらに、前記レンズとド
ットとの光路長をドットごとに変化させる光路長変化手
段と、前記光路長またはその光路長の変化状態を記憶す
る光路長記憶手段と、光路長記憶手段に記憶されている
情報と画像情報とに基づいて、光路長を変化させる量を
決定する決定手段とが設けられ、前記光路長変化手段
は、決定された量に相当する分の光路長を変化させるよ
うになっていることを特徴とするディスプレイ装置。
3. At least one lens that acts on the entire surface of the display is provided in front of the dots forming the two-dimensional display, and the optical path for changing the optical path length between the lens and the dot for each dot. A length changing means, an optical path length storing means for storing the optical path length or a change state of the optical path length, and an amount for changing the optical path length is determined based on information and image information stored in the optical path length storing means. The display device is characterized in that the optical path length changing means changes the optical path length by an amount corresponding to the determined amount.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100440955B1 (en) * 2001-09-11 2004-07-21 삼성전자주식회사 2D / 3D convertible display
KR20050084733A (en) * 2004-02-24 2005-08-29 하경수 Structure of optical filters
KR100658709B1 (en) * 2002-03-18 2006-12-15 삼성에스디아이 주식회사 Autostereoscopic display apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100440955B1 (en) * 2001-09-11 2004-07-21 삼성전자주식회사 2D / 3D convertible display
KR100658709B1 (en) * 2002-03-18 2006-12-15 삼성에스디아이 주식회사 Autostereoscopic display apparatus
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