JPH05100623A - Display device - Google Patents

Display device

Info

Publication number
JPH05100623A
JPH05100623A JP3290953A JP29095391A JPH05100623A JP H05100623 A JPH05100623 A JP H05100623A JP 3290953 A JP3290953 A JP 3290953A JP 29095391 A JP29095391 A JP 29095391A JP H05100623 A JPH05100623 A JP H05100623A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dot
lens
optical path
path length
changing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3290953A
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP3290953A priority Critical patent/JPH05100623A/en
Publication of JPH05100623A publication Critical patent/JPH05100623A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To change the size of a dot in substance, to prevent excess flare light from occurring from the unnecessary part of the dot and to suppress the deterioration of image quality in the case of constructing a display device with the intension of stereoscopic display. CONSTITUTION:In front of the dots 2a, 2b and 2c of a two-dimensional display DP, fine lenses 1a, 1b and 1c are provided corresponding to the respective dots 2a, 2b and 2c, and an optical path length changing layer 40 for changing optical path length between the dots 2a, 2b and 2c and the fine lenses 1a, 1b and 1c is provided between the dots 2a, 2b and 2c and the lenses 1a, 1b and 1c. As to the dot 2b, for example, the projection of light is controlled by an electrode 50b, so that the electrode 50b of the dot 2b is divided into plural and the respective divided electrodes are controlled in accordance with the change of the optical path length to change the size of the dot 2b in substance.

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およびそれを
用いた3次元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 for a computer, a television receiver and the like and a three-dimensional display device using the display device.

【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14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
14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. 14 is a diagram for explaining this state. For example, two images P1 and P2 are displayed on the screen 210 at a predetermined distance 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 2 is directed to the image P1, the gazing point is the intersection position CLS of these, and in the example of FIG. 14, 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
だ立体画像を容易に表示することの可能なディスプレイ
装置およびそれを用いた3次元ディスプレイ装置を提供
することを目的としている。
It is an object of the present invention to provide a display device capable of easily displaying a stereoscopic image rich in realism with less eyestrain and a three-dimensional display device using the display device.

【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、ドットの前方に微小なレンズがそれぞれ設けられて
おり、前記微小なレンズと前記ドットとの光路長を変化
させる手段と、前記光路長の変化に応じて前記ドットの
実質的な大きさを変化させる手段とがさらに設けられて
いることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the display device according to claim 1 has a minute lens in front of each dot formed of at least one pixel forming a two-dimensional display. A means for changing the optical path length between the minute lens and the dot, and a means for changing the substantial size of the dot according to the change in the optical path length are further provided. Is characterized by.

【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、ドットの前方に微小なレンズがそ
れぞれ設けられており、前記微小レンズの焦点距離を変
化させる手段と、前記焦点距離の変化に応じて前記ドッ
トの実質的な大きさを変化させる手段とがさらに設けら
れ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 in front of the dot for each dot composed of at least one pixel forming a two-dimensional display, and the focal length of the minute lens is It is characterized in that a means for changing and a means for changing the substantial size of the dot according to the change of the focal length are further provided.

【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前面に、光路長を変
化させる手段を有する層が設けられ、その前方にディス
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、前記光路長を変化させる手段は、前記レンズ
と前記ドットとの光路長を、レンズの焦点距離に近い値
でなおかつ焦点距離以下の値で変化させるようになって
おり、さらに、前記光路長の変化に応じ、2次元ディス
プレイの画面の大きさを変化させる手段が設けられてい
ることを特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a layer having means for changing an optical path length on a front surface forming a two-dimensional display, and at least one lens acting on the entire surface of the display is provided in front of the layer. Is provided, the means for changing the optical path length, the optical path length between the lens and the dot, to change the value close to the focal length of the lens and a value not more than the focal length, further, It is characterized in that means for changing the size of the screen of the two-dimensional display according to the change in the optical path length is provided.

【0011】また、請求項4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枚のレンズが設
けられており、さらに、前記レンズと前記ドットとの光
路長を、レンズの焦点距離に近い値でなおかつ焦点距離
以下の値とし、この範囲で前記レンズの焦点距離を変化
させる手段と、前記焦点距離の変化に応じ、2次元ディ
スプレイの画面の大きさを変化させる手段とが設けられ
ていることを特徴としている。
According to a fourth 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 lens and the dots are combined. The optical path length is a value close to the focal length of the lens and less than or equal to the focal length, and means for changing the focal length of the lens within this range, and the size of the screen of the two-dimensional display according to the change of the focal length. And a means for changing the are provided.

【0012】[0012]

【作用】請求項1記載のディスプレイ装置では、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、ドットの前方に微小なレンズをそれぞれ設
け、微小なレンズとドットとの光路長を変化する手段を
有する構成において、前記光路長の変化に従って、前記
ドットの大きさを変化させることにより、虚像の位置を
変化させたときに余分なドットの表示光を減少させるこ
とができ、また消費電力をも削減することができる。
In the display device according to the first aspect, a minute lens is provided in front of the dot for each dot composed of at least one pixel forming a two-dimensional display, and the optical path length between the minute lens and the dot is changed. In the configuration including the means, by changing the size of the dots according to the change of the optical path length, it is possible to reduce the display light of the extra dots when the position of the virtual image is changed, and the power consumption is reduced. Can also be reduced.

【0013】また、請求項2記載のディスプレイ装置で
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、ドットの前方に微小なレンズをそ
れぞれ設け、微小レンズの焦点距離を変化する手段を有
する構成において、焦点距離の変化に従って、前記ドッ
トの大きさを変化させることにより、虚像の位置を変化
させたときに余分なドットの表示光を減少させることが
でき、消費電力をも削減することができる。
Further, in the display device according to the second aspect, a fine lens is provided in front of each dot for at least one pixel forming a two-dimensional display, and means for changing the focal length of the fine lens is provided. By changing the size of the dots according to the change of the focal length in the structure having, it is possible to reduce the display light of the extra dots when the position of the virtual image is changed, and also reduce the power consumption. You can

【0014】また、請求項3記載のディスプレイ装置で
は、2次元ディスプレイを形成するドットの前面に、光
路長を変化させる手段を有する層を設け、その前方にデ
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
を設け、レンズとドットとの光路長をレンズの焦点距離
に近い値でなおかつ焦点距離以下の値で変化させる構成
において、光路長の変化に従い2次元ディスプレイの画
面の大きさを変化させることにより、虚像の位置を変化
させても、虚像の大きさの変化の少ない、違和感のない
表示ができる。
Further, in the display device according to the third aspect, a layer having a means for changing the optical path length is provided in front of the dots forming the two-dimensional display, and at least one or more sheets acting on the entire surface of the display are provided in front of the layer. In a configuration in which a lens is provided and the optical path length between the lens and the dot is changed at a value close to the focal length of the lens and less than or equal to the focal length, by changing the screen size of the two-dimensional display according to the change of the optical path length. Even if the position of the virtual image is changed, it is possible to perform a display in which the size of the virtual image is small and the image does not feel strange.

【0015】また、請求項4記載のディスプレイ装置で
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枚以上のレンズを
設け、レンズとドットとの光路長をレンズの焦点距離に
近い値でなおかつ焦点距離以下の値とし、レンズの焦点
距離をこの範囲で変化させる手段を有する構成におい
て、焦点距離の変化に従い、2次元ディスプレイの画面
の大きさを変化させることにより、虚像の位置を変化さ
せても、虚像の大きさの変化の少ない違和感のない表示
ができる。
Further, in the display device according to the fourth aspect, at least one lens acting on the entire surface of the display is provided in front of the dot forming the two-dimensional display, and the optical path length between the lens and the dot is determined by the focal length of the lens. In a configuration having a value that is close to, but less than or equal to the focal length, and that has a means for changing the focal length of the lens within this range, the size of the screen of the two-dimensional display is changed according to the change of the focal length, thereby Even if the position is changed, it is possible to display without a sense of incongruity with a small change in the size of the virtual image.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の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に対応させて微小なレンズ1
a,1b,1cが設けられている。なお、2次元ディス
プレイDPが液晶ディスプレイの場合、各ドット2a,
2b,2cは、それぞれ電極50a,50b,50cに
より、光の出射が制御されるようになっている。また、
2次元ディスプレイDPの前面ガラス3上には、微小な
レンズ1a,1b,1cとドット2a,2b,2cとの
光路長を変化させるための層40が設けられている。こ
の層40は、例えばネマチック液晶41と、透明電極4
2,43とから構成されており、透明電極42,43に
電圧を印加することにより、ネマチック液晶41の屈折
率を変化させ、微小レンズ1a,1b,1cとドット2
a,2b,2cとの間の光路長を変化させるようになっ
ている。
Embodiments 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 of FIGS. 1 and 2, the two-dimensional display DP includes
Dots 2a, 2b, 2c each consisting of one pixel are formed, and a two-dimensional display DP is provided with a front glass 3. Further, in this display device, a minute lens 1 is provided in front of each dot 2a, 2b, 2c of the two-dimensional display DP so as to correspond to each dot 2a, 2b, 2c.
a, 1b, 1c are provided. When the two-dimensional display DP is a liquid crystal display, each dot 2a,
The light emission of 2b and 2c is controlled by the electrodes 50a, 50b and 50c, respectively. Also,
On the front glass 3 of the two-dimensional display DP, a layer 40 for changing the optical path length between the minute lenses 1a, 1b, 1c and the dots 2a, 2b, 2c is provided. This layer 40 includes, for example, a nematic liquid crystal 41 and a transparent electrode 4
2 and 43. By applying a voltage to the transparent electrodes 42 and 43, the refractive index of the nematic liquid crystal 41 is changed, and the minute lenses 1a, 1b, 1c and the dots 2 are formed.
The optical path length between a, 2b, and 2c is changed.

【0017】ところで、このような構成において、例え
ばドット2bに着目すると、ドット2bと微小レンズ1
bとの間の光路長S1がレンズの焦点距離f以下である
ときに、観察者の目5からは、ドット2bを符号4で示
すように、拡大された正立虚像として見ることができ、
また、透明電極42,43の印加電圧を変化させて光路
長S1を変化させることにより、虚像4のレンズ1bに
対する距離S2を変化させることができる。この際、虚
像4のレンズ1bに対する距離S2が所定のものである
ときには、観察者の目からはドット1b全体の正立虚像
4を見ることができるが、この状態から光路長S1を変
化させると、正立虚像4の見かけ上の倍率(角倍率)が
変化し、倍率が拡大される場合には、観察者の目5から
は、ドット2bの一部分の正立虚像4だけが見えること
になる。すなわち、レンズ1bの面積と比べて小さい面
積のドット2bの部分だけが見える。換言すれば、観察
者に見えるドット2bの面積部分が変化することにな
る。
By the way, in such a structure, focusing on the dot 2b, for example, the dot 2b and the minute lens 1
When the optical path length S1 with respect to b is equal to or less than the focal length f of the lens, the dot 2b can be seen from the eyes 5 of the observer as a magnified erect virtual image, as indicated by reference numeral 4,
Further, the distance S2 of the virtual image 4 to the lens 1b can be changed by changing the voltage applied to the transparent electrodes 42 and 43 to change the optical path length S1. At this time, when the distance S2 of the virtual image 4 to the lens 1b is a predetermined value, the erecting virtual image 4 of the entire dot 1b can be seen from the eyes of the observer, but if the optical path length S1 is changed from this state. When the apparent magnification (angular magnification) of the erecting virtual image 4 changes and the magnification is increased, only the erecting virtual image 4 of a part of the dot 2b can be seen from the eyes 5 of the observer. .. That is, only the portion of the dot 2b having a smaller area than the area of the lens 1b can be seen. In other words, the area of the dot 2b seen by the observer changes.

【0018】いま、例えば、レンズ1b(薄膜レンズと
する)の焦点距離fを10mmとし、層40の厚さを3mm
とし、レンズ1bの径dを1mm,観察者の目5とレンズ
1bとの距離eを100mmとする。図1の構成におい
て、レンズ1bと正立虚像4との距離S2は、レンズ1
bの焦点距離fと、ドット2bとレンズ1bとの距離S
1とにより、
Now, for example, the focal length f of the lens 1b (which is a thin film lens) is 10 mm, and the thickness of the layer 40 is 3 mm.
The diameter d of the lens 1b is 1 mm, and the distance e between the eye 5 of the observer and the lens 1b is 100 mm. In the configuration of FIG. 1, the distance S2 between the lens 1b and the erecting virtual image 4 is equal to
b the focal length f of b and the distance S between the dot 2b and the lens 1b
By 1

【0019】[0019]

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

【0020】として求まるので、実際のレンズ1bとド
ット2bとの距離S2を約8mmとし、液晶41の屈折率
を約1.5として、S1が9.5238mmとなるように
透明電極42,43への印加電圧を決定すると、S2は
200mmとなり、角倍率Γは7.7倍になる。また、S
1が9.8765mmとなるように電圧を変化させると、
S2は800mmとなり、角倍率Γは9.9倍になる。
Since the distance S2 between the actual lens 1b and the dot 2b is about 8 mm and the refractive index of the liquid crystal 41 is about 1.5, the transparent electrodes 42 and 43 are adjusted so that S1 is 9.5238 mm. When the applied voltage of is determined, S2 becomes 200 mm and the angular magnification Γ becomes 7.7 times. Also, S
When the voltage is changed so that 1 becomes 9.8765 mm,
The S2 is 800 mm, and the angular magnification Γ is 9.9 times.

【0021】このとき、微小なレンズ1bが1mm四方の
正方形の輪郭を有しているとすると、微小なレンズ1b
に見えるドット2bの部分の大きさは、S2=200mm
のときには1/7.7=130μm四方となり、S2=
800mmのときには1/9.9=101μm四方とな
る。
At this time, if the minute lens 1b has a square outline of 1 mm square, the minute lens 1b
The size of the visible dot 2b is S2 = 200mm
In the case of, 1 / 7.7 = 130 μm square, and S2 =
At 800 mm, it is 1 / 9.9 = 101 μm square.

【0022】1つのドット2bの全面積が130μm四
方の正方形のものである場合には、S2が200mmのと
きには、観察者には、ドット2bの全部分が見えるが、
透明電極42,43への印加電圧を変化させてS2を8
00mmに変化させると、観察者には、130μm四方の
ドット2bのうち101μm四方の一部の部分だけが見
えることになり、観察者にとって、このドット2bの残
りの部分,すなわち130×130−101×101=
6699平方μmの部分は不要な部分となる。この際
に、ドット2bの全面積から光が出射されているときに
は、上記不要な部分からの光は観察者にとって余分な光
となり、フレア光を増加させて画像品質を低下させる原
因にもなり、また、4割程度の余分な電流が消費されて
いることになる。
When the total area of one dot 2b is a square of 130 μm square, when S2 is 200 mm, the observer can see all the part of dot 2b.
The voltage applied to the transparent electrodes 42 and 43 is changed to set S2 to 8
When it is changed to 00 mm, the observer can see only a part of 101 μm square of the dot 2 b of 130 μm square, and the observer can see the remaining part of the dot 2 b, that is, 130 × 130-101. × 101 =
The 6699 square μm portion is an unnecessary portion. At this time, when the light is emitted from the entire area of the dot 2b, the light from the unnecessary portion becomes extra light for the observer, which may increase flare light and deteriorate the image quality. In addition, about 40% of the extra current is consumed.

【0023】このような問題を回避するため、本願の発
明者は、ドット2bの全面積から常に光を出射させるの
ではなく、角倍率Γに応じて、光を出射するドット2b
の部分,すなわちドット2bの実質的な大きさを変化さ
せれば良いことを見出した。
In order to avoid such a problem, the inventor of the present application does not always emit light from the entire area of the dot 2b, but rather emits light according to the angular magnification Γ.
It was found that it suffices to change the substantial size of the portion, that is, the dot 2b.

【0024】このため、この第1の実施例においては、
2次元ディスプレイDPが例えば液晶ディスプレイの場
合、図3(a),(b),(c),図4(a),
(b),図5に示すように、ドット2bの電極50bを
複数に分割し、分割された各電極を個別に制御するよう
にしている。
Therefore, in the first embodiment,
When the two-dimensional display DP is, for example, a liquid crystal display, FIGS. 3 (a), (b), (c), FIG. 4 (a),
(B) As shown in FIG. 5, the electrode 50b of the dot 2b is divided into a plurality of pieces, and the divided electrodes are individually controlled.

【0025】例えば、図3(a)では、電極50bを、
101平方μmの第1の電極部分51bと、その周辺の
第2の電極部分52bとの2つに分割している。この場
合、S2が200mmで角倍率Γが7.7倍となるときに
は、微小なレンズ1bに見えるドット2bの部分の大き
さはドット2bの全面,すなわち130μm四方となる
ので、上記第1の電極部分51bのみならず第2の電極
部分52bをも用いるように制御し、ドット2b全体か
ら光が出射されるようにドット2bを付勢する。この状
態から光路長を変化させて、S2を800mmにし角倍率
Γを9.9倍にするときには、微小なレンズ1bに見え
るドット2bの部分の大きさは、このドットの一部,す
なわち101μm四方となるので、上記第1の電極部分
51bのみを用いるように制御し、ドット2bの必要な
部分のみから光が出射されるようにドット2bを付勢す
る。
For example, in FIG. 3A, the electrode 50b is
It is divided into two parts, a first electrode portion 51b of 101 square μm and a second electrode portion 52b around the first electrode portion 51b. In this case, when S2 is 200 mm and the angular magnification Γ is 7.7 times, the size of the portion of the dot 2b visible in the minute lens 1b is the entire surface of the dot 2b, that is, 130 μm square, so the first electrode described above is used. Control is performed so that not only the portion 51b but also the second electrode portion 52b is used, and the dot 2b is biased so that light is emitted from the entire dot 2b. When the optical path length is changed from this state and S2 is set to 800 mm and the angular magnification Γ is set to 9.9 times, the size of the portion of the dot 2b seen in the minute lens 1b is a part of this dot, that is, 101 μm square. Therefore, control is performed so that only the first electrode portion 51b is used, and the dot 2b is urged so that light is emitted only from a necessary portion of the dot 2b.

【0026】このように、ドットの電極を複数に分割
し、光路長の変化に応じて、分割された各電極を制御し
て、ドット2bの大きさを実質的に変化させることによ
り、ドット2bの不要な部分からの余分なフレア光の発
生を防止し、画像品質が低下するのを抑えることができ
る。他のドット2a,2cの電極50a,50cについ
ても、上記電極50bと同様の構成にすることにより、
これらのドット2a,2cの大きさをも実質的に変化さ
せることができる。
In this way, the dot electrode is divided into a plurality of parts, and the divided electrodes are controlled in accordance with the change in the optical path length to substantially change the size of the dot 2b. It is possible to prevent generation of extra flare light from an unnecessary portion of and to prevent deterioration of image quality. The electrodes 50a and 50c of the other dots 2a and 2c have the same configuration as that of the electrode 50b,
The size of these dots 2a, 2c can also be changed substantially.

【0027】また、電極50bを2分割する際、図3
(a)のかわりに、図3(b),(c)のような配置に
2分割することもできる。さらに、図4(a),(b)
は電極50bをさらに細かく(例えば53b,54b,
55bの3つの電極部分に)分割した場合を示す図であ
り、電極の分割数を増加させる程、電極構造は複雑にな
るが、ドットの実質的な大きさをより細かく制御するこ
とができる。また、図5は電極50bを56b,57
b,58bのようにストライプ状に3分割した場合を示
す図であり、ストライプ状に分割することにより、電極
の分割数を増加させた場合でも、簡単な構造のものにす
ることができる。
Further, when the electrode 50b is divided into two, as shown in FIG.
Instead of (a), it is also possible to divide the arrangement into two as shown in FIGS. 3 (b) and 3 (c). Furthermore, FIG. 4 (a), (b)
The electrode 50b more finely (for example, 53b, 54b,
It is a diagram showing a case where the electrode is divided into three electrode portions of 55b). Although the electrode structure becomes more complicated as the number of divided electrodes is increased, the substantial size of the dot can be controlled more finely. In addition, in FIG.
It is a figure which shows the case where it divides into stripes like b and 58b, and even if it increases the division number of an electrode by dividing into stripes, it can be made into a simple structure.

【0028】また、図3(a),(b),(c),図4
(a),(b),図5の例では電極50bを複数に分割
しているが、電極50bを直接分割するかわりに、例え
ばドット2bと微小レンズ1bとの間に、シャッタ機能
を持つ手段をさらに設け、光路長の変化に応じこのシャ
ッタの開口の大きさを変化させることにより、ドット2
bの実質的な大きさを変化させることもできる。
Further, FIGS. 3 (a), 3 (b), 3 (c) and 4
In the examples of (a), (b) and FIG. 5, the electrode 50b is divided into a plurality of pieces, but instead of directly dividing the electrode 50b, for example, a means having a shutter function between the dot 2b and the minute lens 1b. Is further provided, and the size of the opening of this shutter is changed according to the change of the optical path length, so that the dot 2
It is also possible to change the substantial size of b.

【0029】図6は図1,図2のディスプレイ装置と同
じ部品構成となっているが、ドット2a,2b,2cと
微小なレンズ1a,1b,1cとの光路長がレンズ1
a,1b,1cの焦点距離よりも大きくなっているディ
スプレイ装置の断面図であって、図6のディスプレイ装
置では、観察者の目5からはドット2bを符号6で示す
ように倒立実像として見ることができる。このようなデ
ィスプレイ装置の場合にも、光路長が焦点距離fの2倍
の値よりも小さいときには、ドット2bの実像は拡大さ
れ、観察者にはドット2bの一部分だけが見えることに
なるので、上述した例と同様に、光路長の変化に応じて
ドット2bの実質的な大きさを変化させることにより、
余分なフレア光を防止し、画像品質の低下を抑えること
ができる。
6 has the same component structure as the display device of FIGS. 1 and 2, but the optical path length between the dots 2a, 2b, 2c and the minute lenses 1a, 1b, 1c is the lens 1.
7 is a cross-sectional view of a display device having a focal length greater than a, 1b, and 1c, and in the display device of FIG. 6, the observer's eyes 5 see the dots 2b as an inverted real image as indicated by reference numeral 6. be able to. Also in the case of such a display device, when the optical path length is smaller than twice the focal length f, the real image of the dot 2b is enlarged, and the observer can see only a part of the dot 2b. Similar to the example described above, by changing the substantial size of the dot 2b according to the change of the optical path length,
It is possible to prevent excessive flare light and suppress deterioration of image quality.

【0030】図7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。なお図7において図2と同
様の箇所には同じ符号を付している。図7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の
前方に、焦点可変レンズとしての微小なレンズ11a,
11b,11cが設けられている。微小なレンズ11
a,11b,11cは、図7の例では、ドット2a,2
b,2cに対応した位置に円形の穴12a,12b,1
2cが穿設された電極13と、平行電極14と、電極1
3,14間に封入された液晶材料15とから構成されて
おり、電極13,14間の電圧により液晶材料15に不
均一な電界を生じさせ液晶レンズとして機能させて、電
圧を変化させることによる液晶分子の配向の変化によっ
て、焦点可変なレンズ効果をもたせるようになってい
る。
FIG. 7 is a sectional view of a second embodiment of the display device according to the present invention. In FIG. 7, the same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals. In the display device of FIG. 7, in front of the front glass 3 of the two-dimensional display DP, a minute lens 11a as a variable focus lens,
11b and 11c are provided. Minute lens 11
a, 11b, and 11c are the dots 2a and 2c in the example of FIG.
circular holes 12a, 12b, 1 at positions corresponding to b, 2c
2c, an electrode 13 having a hole formed therein, a parallel electrode 14, and an electrode 1
It is composed of a liquid crystal material 15 enclosed between 3 and 14, and a non-uniform electric field is generated in the liquid crystal material 15 by the voltage between the electrodes 13 and 14 to function as a liquid crystal lens, thereby changing the voltage. By changing the orientation of the liquid crystal molecules, a variable focus lens effect can be obtained.

【0031】このような構成のディスプレイ装置では、
例えばレンズ11bの焦点距離を、レンズ11bとドッ
ト2bとの光路長以上に設定することにより、第1の実
施例の場合と同様に、拡大して見えるドット2bの正立
虚像4をレンズ11bの後方に作ることができる。ま
た、こ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、これに伴ない拡大率(角倍
率)も変化する。
In the display device having such a structure,
For example, by setting the focal length of the lens 11b to be equal to or longer than the optical path length between the lens 11b and the dot 2b, the erecting virtual image 4 of the dot 2b that is magnified and visible on the lens 11b can be obtained as in the case of the first embodiment. Can be made backwards. In addition, the position of the virtual image 4 can be changed by changing the focal length, and the enlargement ratio (angular magnification) also changes accordingly.

【0032】これにより、第1の実施例で説明したと同
様の問題が生じるので、この第2の実施例においても、
第1の実施例と同様に、例えばドット2bの電極50b
を図3,図4,図5のように分割制御するなどして、ド
ット2bの実質的な大きさを変化させることにより、目
で見えない余分なドットの部分の影響を減少することが
できる。
This causes the same problem as described in the first embodiment. Therefore, in the second embodiment as well,
Similar to the first embodiment, for example, the electrode 50b of the dot 2b
By changing the substantial size of the dot 2b by performing division control as shown in FIGS. 3, 4 and 5, it is possible to reduce the influence of the portion of the extra dot which cannot be seen by the eyes. ..

【0033】なお、上記第1および第2の実施例では、
2次元ディスプレイの1画素からなるドットごとに微小
レンズが設けられているが、これらの微小レンズは、必
ずしも1画素からなるドットごとに対応したものである
必要はない。例えば、図8のように、R(赤),G
(緑),B(青)のRGB3画素を新たにドット2eと
して規定し、このRGB3画素からなるドット2eごと
に微小レンズ1eが設けられていてもよい。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の各画
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。
In the above first and second embodiments,
Although a minute lens is provided for each dot of one pixel of the two-dimensional display, these minute lenses do not necessarily have to correspond to each dot of one pixel. For example, as shown in FIG. 8, R (red), G
The RGB 3 pixels of (green) and B (blue) may be newly defined as the dot 2e, and the minute lens 1e may be provided for each dot 2e composed of the RGB 3 pixels. At this time,
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 minute lenses as much as the diameter can be increased.

【0034】あるいは、図9のように、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
設けられていてもよい。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。
Alternatively, as shown in FIG. 9, four groups of dots 2f, 2g, 2h, 2i consisting of three RGB pixels may be newly set as one dot, and a minute lens 1f may be 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.

【0035】図10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10のディスプレイ装
置では、2次元ディスプレイDPの前方には画面全体に
作用するレンズ17が設けられ、また、2次元ディスプ
レイDPの前面ガラス3上には、光路長を変化させるた
めの層23が設けられている。なお、この層23は、例
えば図2に示す層40と同様の構成になっている。
FIG. 10 is a sectional view of a third embodiment of the display device according to the present invention. In the display device of FIG. 10, a lens 17 that acts on the entire screen is provided in front of the two-dimensional display DP, and a layer 23 for changing the optical path length is provided on the front glass 3 of the two-dimensional display DP. It is provided. The layer 23 has the same structure as the layer 40 shown in FIG. 2, for example.

【0036】このような構成のディスプレイ装置では、
レンズ17とドット18a乃至18iとの光路長がレン
ズ17の焦点距離以下に設定されていると、観察者の目
5からは符号20a乃至20iに示すような正立虚像を
見ることができる。このとき、図1,図2のディスプレ
イ装置と同様に、層23により画面全体にわたって光路
長を変化させて、画面全てのドット18a乃至18iの
虚像20a乃至20iの位置を変化させることができ
る。また、層23が1ドットごとに光路長を変化させる
よう構成されているときには、1ドットごとに光路長を
変化させて、1ドットごとに虚像20a乃至20iの位
置を変化させることもできる。
In the display device having such a structure,
When the optical path length between the lens 17 and the dots 18a to 18i is set to be equal to or less than the focal length of the lens 17, the observer's eye 5 can see an erecting virtual image as shown by reference numerals 20a to 20i. At this time, similarly to the display device of FIGS. 1 and 2, the layer 23 can change the optical path length over the entire screen to change the positions of the virtual images 20a to 20i of the dots 18a to 18i on the entire screen. Further, when the layer 23 is configured to change the optical path length for each dot, the optical path length may be changed for each dot to change the positions of the virtual images 20a to 20i for each dot.

【0037】しかしながら、図10の構成では、画面全
体にわたり光路長を変化させたとき、画面全体の虚像2
0a乃至20iの位置の変化に従って画面全体の虚像2
0a乃至20iの見かけ上の倍率も変化する。このた
め、虚像20a乃至20iの位置を変化させて表示する
と大きな違和感が生じる。
However, in the configuration of FIG. 10, when the optical path length is changed over the entire screen, the virtual image 2 of the entire screen is changed.
The virtual image 2 of the entire screen according to the change in the position of 0a to 20i
The apparent magnification of 0a to 20i also changes. For this reason, if the positions of the virtual images 20a to 20i are changed and displayed, a great discomfort occurs.

【0038】このような違和感が生じるのを解消するに
は、図10の構成を例えば図11のような構成のものに
すれば良い。図11の構成では、画面全体に作用するレ
ンズ17の他に、光軸方向に可動なレンズ19が設けら
れ、また、レンズ17とレンズ19との間にはスクリー
ン22が設けられ、さらに、光路長を変化させるための
層23はスクリーン22の前面に設けられており、レン
ズ19によって、ドット18a乃至18iの倒立実像2
1a乃至21iをスクリーン22上に投影させるように
なっている。この倒立実像21a乃至21iの大きさ
は、ドット18a乃至18iとレンズ19との距離およ
びレンズ19とスクリーン22との距離を変化させるこ
とにより、自由に変化させることができる。また、スク
リーン22の前面に設けられた層23を制御して、観察
者の目5からレンズ17,層23を介しスクリーン22
までの光路長を変化させ、観察者の目5に対するスクリ
ーン22上の実像21a乃至21iの位置を変化させる
ことができる。
In order to eliminate such an uncomfortable feeling, the configuration of FIG. 10 may be changed to that of FIG. 11, for example. In the configuration of FIG. 11, in addition to the lens 17 acting on the entire screen, a lens 19 movable in the optical axis direction is provided, a screen 22 is provided between the lens 17 and the lens 19, and the optical path is further provided. The layer 23 for changing the length is provided on the front surface of the screen 22, and the lens 19 allows the inverted real image 2 of the dots 18a to 18i.
1a to 21i are projected on the screen 22. The sizes of the inverted real images 21a to 21i can be freely changed by changing the distance between the dots 18a to 18i and the lens 19 and the distance between the lens 19 and the screen 22. In addition, the layer 23 provided on the front surface of the screen 22 is controlled so that the screen 5 is exposed from the eyes 5 of the observer through the lens 17 and the layer 23.
It is possible to change the positions of the real images 21a to 21i on the screen 22 with respect to the eyes 5 of the observer by changing the optical path length up to.

【0039】図11のような構成では、層23を制御し
て目5からスクリーン22までの光路長を変化させるに
従い、これに応じてレンズ19を移動させて、レンズ1
9とドット18a乃至18iとの距離を変化させること
により、スクリーン22上の実像21a乃至21iの画
面倍率を変化させ、その結果として、目5で観察される
ドット18a乃至18iの像の大きさを一定にさせるこ
とが可能となる。これにより、画面全体の像の見かけ上
の倍率を一定のものにすることができて、像21a乃至
21iの位置を変化させて表示する場合にも違和感を生
じさせずに済む。
In the configuration as shown in FIG. 11, as the layer 23 is controlled to change the optical path length from the eye 5 to the screen 22, the lens 19 is moved accordingly, and the lens 1 is moved.
9 and the dots 18a to 18i are changed to change the screen magnification of the real images 21a to 21i on the screen 22, and as a result, the size of the image of the dots 18a to 18i observed by the eye 5 is changed. It becomes possible to make it constant. As a result, the apparent magnification of the image on the entire screen can be made constant, and even when the positions of the images 21a to 21i are changed and displayed, a feeling of strangeness does not occur.

【0040】なお、図11のような構成とするかわり
に、例えば、図10の構成において、2次元ディスプレ
イDPの各ドット18a乃至18iをさらに小さな微小
ドットの集合で表示しておき、層23により光路長を変
化させて虚像20a乃至20iの位置と大きさを変化さ
せ、これに従って、各ドット18a乃至18iを構成す
る微小ドットの数を変化させることにより、画面の解像
度をほぼ一定のまま、画面の大きさを変化させることも
可能である。
Instead of the structure shown in FIG. 11, for example, in the structure shown in FIG. 10, the dots 18a to 18i of the two-dimensional display DP are displayed as a set of smaller dots, and the layer 23 is used. By changing the optical path length to change the positions and sizes of the virtual images 20a to 20i, and changing the number of minute dots forming each of the dots 18a to 18i accordingly, the screen resolution remains substantially constant and the screen It is also possible to change the size of.

【0041】例えば、320×200の画面を1280
×800の2次元ディスプレイDPで表示し、1ドット
を4×4=16の微小ドットで表示する。虚像の拡大率
が2倍に近いときは、1ドットを2×2の微小ドットで
表示し、虚像の拡大倍率が1.33倍近いときは1ドッ
トを3×3の微小ドットで表示する。また、1.7倍程
度のときは、1ドットを3×3,2×2や3×2,2×
3などの微小なドットで表示することにより、画像処理
を施し、虚像の画面の大きさがほぼ一定となるように実
際の2次元ディスプレイDPの画面の大きさを調節する
ことができる。
For example, a 320 × 200 screen is displayed at 1280
It is displayed on a × 800 two-dimensional display DP, and one dot is displayed as 4 × 4 = 16 minute dots. When the magnifying power of the virtual image is close to 2 times, 1 dot is displayed by 2 × 2 minute dots, and when the magnifying power of the virtual image is nearly 1.33 times, 1 dot is displayed by 3 × 3 minute dots. Further, when the magnification is about 1.7 times, one dot is 3 × 3, 2 × 2, 3 × 2, 2 ×.
By displaying with small dots such as 3, it is possible to perform image processing and adjust the actual screen size of the two-dimensional display DP so that the screen size of the virtual image becomes substantially constant.

【0042】図12は本発明に係るディスプレイ装置の
第4の実施例の断面図である。図12のディスプレイ装
置では、2次元ディスプレイDPの前方には、画面全体
に作用する少なくとも1枚の焦点可変レンズ30が設け
られている。焦点可変レンズ30は、例えばフレネル構
造の液晶レンズで構成されている。
FIG. 12 is a sectional view of the fourth embodiment of the display device according to the present invention. In the display device of FIG. 12, at least one variable focus lens 30 that acts on the entire screen is provided in front of the two-dimensional display DP. The variable focus lens 30 is composed of, for example, a liquid crystal lens having a Fresnel structure.

【0043】このような構成のディスプレイ装置におい
ても、焦点可変レンズ30を制御し、焦点距離を変化さ
せることにより、図10のディスプレイ装置と同様にし
て、画面全体の虚像20a乃至20iの位置を変化させ
ることができると同時に、画面の虚像20a乃至20i
の倍率も変化させることができる。また、焦点可変レン
ズ30にフレネル構造の液晶レンズを用いる場合には、
レンズの可動部分がないため、非常に簡単に作製でき
る。
Also in the display device having such a configuration, by controlling the variable focus lens 30 and changing the focal length, the positions of the virtual images 20a to 20i on the entire screen are changed in the same manner as the display device of FIG. At the same time, the virtual images 20a to 20i of the screen can be displayed.
The magnification of can also be changed. When a liquid crystal lens having a Fresnel structure is used as the variable focus lens 30,
Since there is no moving part of the lens, it can be manufactured very easily.

【0044】図12のディスプレイ装置においても、図
10に示した第3の実施例のディスプレイ装置と同様の
問題が生ずるが、この場合も図11のような構成のもの
にしたり、あるいは1ドットを微小なドットの集合で表
示したりすることにより、画面の虚像の大きさを位置の
変化にかかわらず、ほぼ一定のものにすることができ
る。
The display device of FIG. 12 also has the same problem as the display device of the third embodiment shown in FIG. 10, but in this case as well, the structure as shown in FIG. By displaying with a set of minute dots, the size of the virtual image on the screen can be made substantially constant regardless of the change in position.

【0045】なお、上述した各実施例において、図2,
図6,図7,図10,図11,図12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 embodiments described above, FIG.
The display device of FIGS. 6, 7, 10, 11, and 12 does not change the optical path length or the focal length of each dot, but has a wider area than the dot, for example, one column in FIG. Alternatively, when it is configured to change the optical path length or the focal length over the entire area of one line of dots, it is suitable for the purpose of giving a gentle three-dimensional 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 is set to the same for the distant view, and the optical path length,
Alternatively, the focal lengths can be set the same for near views.

【0046】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10,図1
1,図12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 are constructed so that the optical path length or the focal length can be changed for each dot (however, in FIGS. 10 and 1).
1 and FIG. 12 are not applicable), it is suitable for applications such as changing the optical path length or the focal length over a fine screen, and in this case, a stereoscopic effect can be obtained for each dot.

【0047】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.

【0048】図13(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13
(a)では一方の目201で像P2を見させる状態を示
し、図13(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14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13(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. 13A and 13B 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.
FIG. 13A shows a state where one eye 201 allows the image P2 to be seen, and FIG. 13B shows a case where the other eye 202 causes the image P1 to be seen. 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 between them, 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.

【0049】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.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上に説明したように請求項1記載のデ
ィスプレイ装置では、2次元ディスプレイを形成する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
ズをそれぞれ設け、微小なレンズとドットとの光路長を
変化する手段を有する構成において、光路長の変化に従
って、前記ドットの大きさを変化させているので、虚像
の位置を変化させたときに余分なドットの表示光を減少
させることができ、また消費電力をも削減することがで
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, in the display device according to the first aspect, a two-dimensional display is formed.
For each dot made up of pixels, a minute lens is provided in front of each dot, and a structure having means for changing the optical path length between the minute lens and the dot is used, and the size of the dot is changed according to the change in the optical path length. Therefore, it is possible to reduce the display light of extra dots when the position of the virtual image is changed, and it is possible to reduce the power consumption. Furthermore, using this display device, a three-dimensional display is achieved. In such a case, by appropriately changing the optical path length and appropriately changing the image position, it is possible to easily display a stereoscopic image with less presence of eyes and rich presence.

【0051】また、請求項2記載のディスプレイ装置で
は、2次元ディスプレイを形成する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それぞれ設
け、微小レンズの焦点距離を変化する手段を有する構成
において、焦点距離の変化に従って、前記ドットの大き
さを変化させているので、虚像の位置を変化させたとき
に余分なドットの表示光を減少させることができ、消費
電力をも削減することができて、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。
Further, in the display device according to the second aspect, a minute lens is provided in front of the dot for each dot composed of one pixel forming the two-dimensional display, and means for changing the focal length of the minute lens is provided. In the configuration, since the size of the dot is changed according to the change of the focal length, it is possible to reduce the display light of the extra dot when the position of the virtual image is changed, and also reduce the power consumption. In addition, when a three-dimensional display is constructed 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. It can be displayed easily.

【0052】また、請求項3記載のディスプレイ装置で
は、2次元ディスプレイを形成するドットの前面に、光
路長を変化させる手段を有する層を設け、その前方にデ
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
を設け、レンズとドットとの光路長をレンズの焦点距離
に近い値でなおかつ焦点距離以下の値で変化させる構成
において、光路長の変化に従い2次元ディスプレイの画
面の大きさを変化させるようにしているので、虚像の位
置を変化させても、虚像の大きさの変化の少ない、違和
感のない表示ができて、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。
Further, in the display device according to the third aspect, a layer having a means for changing the optical path length is provided on the front surface of the dot forming the two-dimensional display, and at least one or more sheets acting on the entire surface of the display are provided in front of the layer. In a configuration in which a lens is provided and the optical path length between the lens and the dot is changed at a value close to the focal length of the lens and less than or equal to the focal length, the size of the screen of the two-dimensional display is changed according to the change of the optical path length. Therefore, even if the position of the virtual image is changed, a display in which the size of the virtual image does not change much and the image does not feel uncomfortable can be obtained. Further, when a three-dimensional display is configured using this display device, the optical path length is reduced. By appropriately changing the image position,
It is possible to easily display a stereoscopic image that is realistic and has less eyestrain.

【0053】また、請求項4記載のディスプレイ装置で
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枚以上のレンズを
設け、レンズとドットとの光路長をレンズの焦点距離に
近い値でなおかつ焦点距離以下の値とし、レンズの焦点
距離をこの範囲で変化させる手段を有する構成におい
て、焦点距離の変化に従い、2次元ディスプレイの画面
の大きさを変化させるようにしているので、虚像の位置
を変化させても、虚像の大きさの変化の少ない違和感の
ない表示ができて、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。
Further, in the display device according to the fourth aspect, at least one lens acting on the entire surface of the display is provided in front of the dot forming the two-dimensional display, and the optical path length between the lens and the dot is determined by the focal length of the lens. Since the value of the two-dimensional display is set to a value close to, and less than or equal to the focal length, and having a means for changing the focal length of the lens within this range, the size of the screen of the two-dimensional display is changed according to the change of the focal length. In addition, even if the position of the virtual image is changed, it is possible to obtain a display with little change in the size of the virtual image without any discomfort. Furthermore, when a three-dimensional display is constructed using this display device, the focal length is changed appropriately. By appropriately changing the image position, it is possible to easily display a stereoscopic image with less eyestrain 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】(a),(b),(c)はドットの電極の分割
構成例を示す図である。
3 (a), (b), and (c) are diagrams showing an example of a divided electrode electrode configuration.

【図4】(a),(b)はドットの電極の分割構成例を
示す図である。
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing an example of a divided electrode electrode configuration.

【図5】ドットの電極の分割構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a divided configuration of dot electrodes.

【図6】図1のディスプレイ装置の変形例を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing a modified example of the display device of FIG.

【図7】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. 7 is a cross-sectional view of a second embodiment of the display device according to the present invention.

【図8】複数画素に対応させて微小レンズを配置した構
成を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a configuration in which minute lenses are arranged corresponding to a plurality of pixels.

【図9】複数画素に対応させて微小レンズを配置した構
成を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration in which minute lenses are arranged corresponding to a plurality of pixels.

【図10】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. 10 is a cross-sectional view of a third embodiment of the display device according to the present invention.

【図11】図10のディスプレイ装置の改良例を示す図
である。
11 is a diagram showing an improved example of the display device of FIG.

【図12】本発明に係るディスプレイ装置の第4の実施
例の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】(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。
13 (a) and 13 (b) are diagrams for explaining the principle of matching eye congestion and accommodation according to the present invention.

【図14】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. 14 is a diagram for explaining a general relationship between eye congestion and accommodation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b,1c 微小なレンズ 2a,2b,2c ドット 3 前面ガラス 4 正立虚像 5 観察者 11a,11b,11c 微小なレンズ 12a,12b,12c 円形の穴 13,14 電極 15 液晶材料 17,19 レンズ 18a乃至18i ドット 20a乃至20i 正立虚像 21a乃至21i 倒立実像 22 スクリーン 23 層 30 焦点可変レンズ 40 層 41 ネマチック液晶 42,43 透明電極 1a, 1b, 1c Micro lens 2a, 2b, 2c dot 3 Front glass 4 Erect virtual image 5 Observer 11a, 11b, 11c Micro lens 12a, 12b, 12c Circular hole 13, 14 Electrode 15 Liquid crystal material 17, 19 Lens 18a to 18i Dot 20a to 20i Erect virtual image 21a to 21i Inverted real image 22 Screen 23 Layer 30 Focus variable lens 40 Layer 41 Nematic liquid crystal 42, 43 Transparent electrode

Claims (4)

【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、ドットの前方に微小な
レンズがそれぞれ設けられており、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手段と、前記光路長
の変化に応じて前記ドットの実質的な大きさを変化させ
る手段とがさらに設けられていることを特徴とするディ
スプレイ装置。
1. A minute lens is provided in front of the dot for each dot composed of at least one pixel forming a two-dimensional display, and means for changing an optical path length between the minute lens and the dot. And a means for changing the substantial size of the dot according to the change of the optical path length.
【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、ドットの前方に微小な
レンズがそれぞれ設けられており、前記微小レンズの焦
点距離を変化させる手段と、前記焦点距離の変化に応じ
て前記ドットの実質的な大きさを変化させる手段とがさ
らに設けられ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 in front of the dot for each dot formed of at least one pixel forming a two-dimensional display, and means for changing the focal length of the minute lens, and A display device further comprising means for changing the substantial size of the dots according to the change.
【請求項3】 2次元ディスプレイを形成する前面に、
光路長を変化させる手段を有する層が設けられ、その前
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、前記光路長を変化させる手段は、
前記レンズと前記ドットとの光路長を、レンズの焦点距
離に近い値でなおかつ焦点距離以下の値で変化させるよ
うになっており、さらに、前記光路長の変化に応じ、2
次元ディスプレイの画面の大きさを変化させる手段が設
けられていることを特徴とするディスプレイ装置。
3. A front surface forming a two-dimensional display,
A layer having a means for changing the optical path length is provided, and at least one lens acting on the entire surface of the display is provided in front of the layer, and the means for changing the optical path length is
The optical path length between the lens and the dot is changed by a value close to the focal length of the lens and less than or equal to the focal length, and further, in accordance with the change of the optical path length, 2
A display device comprising means for changing the size of the screen of a three-dimensional display.
【請求項4】 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枚の
レンズが設けられており、さらに、前記レンズと前記ド
ットとの光路長を、レンズの焦点距離に近い値でなおか
つ焦点距離以下の値とし、この範囲で前記レンズの焦点
距離を変化させる手段と、前記焦点距離の変化に応じ、
2次元ディスプレイの画面の大きさを変化させる手段と
が設けられていることを特徴とするディスプレイ装置。
4. 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 length between the lens and the dot is set to the focal length of the lens. A value that is a close value and less than or equal to the focal length, and means for changing the focal length of the lens in this range, and according to the change in the focal length,
And a means for changing the size of the screen of the two-dimensional display.
JP3290953A 1991-10-09 1991-10-09 Display device Pending JPH05100623A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3290953A JPH05100623A (en) 1991-10-09 1991-10-09 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3290953A JPH05100623A (en) 1991-10-09 1991-10-09 Display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05100623A true JPH05100623A (en) 1993-04-23

Family

ID=17762614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3290953A Pending JPH05100623A (en) 1991-10-09 1991-10-09 Display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05100623A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996021171A2 (en) * 1995-01-04 1996-07-11 Visualabs Inc. 3-d imaging system

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996021171A2 (en) * 1995-01-04 1996-07-11 Visualabs Inc. 3-d imaging system
WO1996021171A3 (en) * 1995-01-04 1996-09-06 Sheldon S Zelitt 3-d imaging system
US5790086A (en) * 1995-01-04 1998-08-04 Visualabs Inc. 3-D imaging system
EP0957385A1 (en) * 1995-01-04 1999-11-17 Visualabs Inc. 3-D imaging system
EP0957386A1 (en) * 1995-01-04 1999-11-17 Visualabs Inc. 3-D Imaging system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100440956B1 (en) 2D/3D Convertible Display
JP3978515B2 (en) 3D image display method and apparatus
US7486341B2 (en) Head mounted display with eye accommodation having 3-D image producing system consisting of, for each eye, one single planar display screen, one single planar tunable focus LC micro-lens array, one single planar black mask and bias lens
US10848740B2 (en) Three-dimensional display device and display method
US6351280B1 (en) Autostereoscopic display system
WO2019105323A1 (en) Display module, head-mounted display device, and stereoscopic image display method and apparatus
EP1749405B1 (en) Autostereoscopic display apparatus
CN113748671B (en) Method and apparatus for variable resolution screen
JP3269823B2 (en) Optical system for two-dimensional and three-dimensional display of information
JP2008527440A (en) Multi-view display and display control device
JPH09297282A (en) Head mount display device
CN113574443A (en) Zoom display with fixed focal length lens
JP3136178B2 (en) Display device
JP3336687B2 (en) Glasses-type display device
JP3072866B2 (en) 3D stereoscopic image display device
JP2002214566A (en) Three-dimensional display method and apparatus
EP1083757A2 (en) Stereoscopic image display apparatus
JP2002156603A (en) Method and device for three-dimensional display
JP3756481B2 (en) 3D display device
JP2953433B2 (en) 3D display device
JP3246701B2 (en) 3D display device
JP2000134643A (en) Three-dimensional display method and device
JP3825414B2 (en) 3D display device
JPH05100623A (en) Display device
CN207625713U (en) Vision display system and head-wearing display device