JPH05103352A - Display device - Google Patents

Display device

Info

Publication number
JPH05103352A
JPH05103352A JP3290964A JP29096491A JPH05103352A JP H05103352 A JPH05103352 A JP H05103352A JP 3290964 A JP3290964 A JP 3290964A JP 29096491 A JP29096491 A JP 29096491A JP H05103352 A JPH05103352 A JP H05103352A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
dot
display device
distance
optical path
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.)
Granted
Application number
JP3290964A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3085321B2 (en
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 JP03290964A priority Critical patent/JP3085321B2/en
Publication of JPH05103352A publication Critical patent/JPH05103352A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3085321B2 publication Critical patent/JP3085321B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE:To display the actual inverted image of each dot of a two-dimensional display on a viewer side of each lens when the viewer seed the dots through the lenses. CONSTITUTION:Small lenses 1a, 1b, and 1c are provided in front of the dots 2a, 2b, and 2c of a two-dimensional display DP in corresponding to the dots 2a, 2b, and 2c and the lengths S1 of optical paths between the lenses 1a, 1b, and 1c and dots 2a, 2b, and 2c are set at a value which is longer than the focal distances (f) of the lenses 1a, 1b, and 1c and equal to or shorter than the double of the focal distance (f). Therefore, when a viewer sees each dot 2a, 2b, and 2c through the lenses 1a, 1b, and 1c, the actual inverted images 2a', 2b', and 2c' of the dots can be displayed on the viewer side of the lenses 1a, 1b, and 1c in an enlarged state.

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16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
16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. 16 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 these 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. 16, 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、前記微小なレンズと前記ドットとの光路長が微小
なレンズの焦点距離よりも大きく、かつ前記焦点距離の
2倍以下に設定され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. It is characterized in that the optical path length between the minute lens and the dot is set to be larger than the focal length of the minute lens and not more than twice the focal length.

【0009】また、請求項2記載のディスプレイ装置
は、さらに、微小なレンズとドットとの間に光路長を変
化させる手段が設けられていることを特徴としている。
The display device according to claim 2 is further characterized in that means for changing the optical path length is provided between the minute lens and the dot.

【0010】また、請求項3記載のディスプレイ装置
は、さらに、前記微小なレンズの焦点距離を変化させる
手段が設けられていることを特徴としている。
Further, the display device according to claim 3 is characterized in that means for changing the focal length of the minute lens is further provided.

【0011】[0011]

【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
を微小なレンズの焦点距離よりも大きく、かつ前記焦点
距離の2倍以下に設定することによって、ドットの実像
を2次元ディスプレイの前方に拡大して表示させること
ができる。
According to the display device of the present invention, a minute lens is provided in front of each dot formed of at least one pixel forming a two-dimensional display. By setting the optical path length to be larger than the focal length of the minute lens and not more than twice the focal length, the real image of dots can be enlarged and displayed in front of the two-dimensional display.

【0012】また、請求項2記載のディスプレイ装置
は、請求項1記載のディスプレイ装置の構成において、
さらに、光路長を変化させる手段が設けられており、こ
れにより、ドットの実像の位置を画面全体または1ドッ
トごとに変化させることができる。
A display device according to a second aspect is the display device according to the first aspect, wherein:
Further, a means for changing the optical path length is provided, whereby the position of the real image of the dots can be changed for the entire screen or for each dot.

【0013】また、請求項3記載のディスプレイ装置
は、請求項1記載のディスプレイ装置の構成において、
さらに、前記微小なレンズの焦点距離を変化させる手段
が設けられており、この場合にも、上記手段によって実
像の位置を画面全体または1ドットごとに変化させるこ
とができる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the display device according to the first aspect, wherein:
Further, means for changing the focal length of the minute lens is provided, and in this case also, the position of the real image can be changed by the above means for the entire screen or for each dot.

【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よりも大きく、かつ焦点
距離fの2倍以下の値に設定されている。このように設
定することにより、この実施例では、観察者が、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を目5で見るときに、
各ドットの倒立実像2a’,2b’,2c’を微小レン
ズ1a,1b,1cの手前に表示させることを意図して
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 larger than the focal length f of the lenses 1a, 1b, 1c and not more than twice the focal length f. By setting in this way, in this embodiment, when the observer looks at each dot 2a, 2b, 2c of the two-dimensional display DP with his / her eyes 5 using the minute lenses 1a, 1b, 1c,
It is intended to display the inverted real images 2a ', 2b', 2c 'of each dot in front of the minute lenses 1a, 1b, 1c.

【0016】このような構成において、微小レンズ1
a,1b,1cを薄肉レンズとし、前面ガラス3の厚さ
を計算の便宜上0mmとし、微小レンズ1a,1b,1c
と前面ガラス3との空隙の屈折率を“1”とすると、微
小レンズ1a,1b,1cと倒立実像2a’,2b’,
2c’との距離S2は、単純に、微小レンズ1a,1
b,1cの焦点距離fと、ドット2a,2b,2cと微
小レンズ1a,1b,1cとの距離S1とにより、次式
のように求められる。
In such a structure, the microlens 1
a, 1b, 1c are thin lenses, the thickness of the front glass 3 is 0 mm for convenience of calculation, and the minute lenses 1a, 1b, 1c
If the refractive index of the air gap between the front glass 3 and the front glass 3 is "1", the minute lenses 1a, 1b, 1c and the inverted real images 2a ', 2b',
The distance S2 from 2c 'is simply calculated by the microlenses 1a, 1
From the focal length f of b and 1c and the distance S1 between the dots 2a, 2b and 2c and the minute lenses 1a, 1b and 1c, the following formula is obtained.

【0017】[0017]

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

【0018】また、倒立実像2a’,2b’,2c’の
拡大倍率βは、微小レンズ1a,1b,1cの前焦点
F’と倒立実像2a’,2b’,2c’との距離を
x’,微小レンズ1a,1b,1cの後焦点Fとドット
2a,2b,2cとの距離をxとすると、次式により求
められる。
Further, the magnifying power β of the inverted real images 2a ', 2b', 2c 'is x'when the distance between the front focus F'of the minute lenses 1a, 1b, 1c and the inverted real images 2a', 2b ', 2c'. , X is the distance between the rear focal point F of the microlenses 1a, 1b, 1c and the dots 2a, 2b, 2c, and is calculated by the following equation.

【0019】[0019]

【数2】 [Equation 2]

【0020】いま例えば、微小レンズ1a,1b,1c
の焦点距離fを3mm,レンズとドットとの距離S1を5
mm,倒立実像とレンズとの距離S2を7.5mmとする
と、上記数1,数2により、拡大倍率βは1.5倍とな
る。
Now, for example, the minute lenses 1a, 1b, 1c
Focal length f of 3 mm, the distance S1 between the lens and the dot is 5
mm and the distance S2 between the inverted real image and the lens is 7.5 mm, the magnifying power β becomes 1.5 times according to the equations 1 and 2.

【0021】また、観察者の目5とレンズとの距離Dを
400mmとすると、観察者の目5からは、392.5mm
の距離にドットの倒立実像が見えることになり、実像の
位置は、目の注視点をレンズよりも7.5mm手前に変化
させられる。このため、これらのドットが複数個からな
る画像を見ると、レンズ面よりも手前にその画像があた
かもあるように見せることが可能となる。
If the distance D between the eye 5 of the observer and the lens is 400 mm, then 392.5 mm from the eye 5 of the observer.
An inverted real image of dots can be seen at a distance of, and the position of the real image can be changed so that the eye gazing point is 7.5 mm before the lens. Therefore, when an image composed of a plurality of these dots is viewed, it is possible to make the image look as if it were in front of the lens surface.

【0022】なお、レンズとドットとの光路長S1が微
小レンズの焦点距離fよりも小さい場合には、レンズの
後方に正立虚像が形成され、レンズの手前には像を見る
ことができない。従って、レンズの手前に像を見せるた
めには、少なくともレンズとドットとの光路長S1をレ
ンズの焦点距離fよりも大きくする必要がある。しかし
ながら、レンズとドットとの光路長S1を焦点距離の2
倍まで大きくすると、倒立実像の拡大倍率βは1倍とな
り、さらに光路長S1を大きくすると、拡大倍率βは1
倍以下となって、レンズに見えるドットが小さくなり、
画像が著しく劣化する。
When the optical path length S1 between the lens and the dot is smaller than the focal length f of the minute lens, an erecting virtual image is formed behind the lens and the image cannot be seen in front of the lens. Therefore, in order to show an image in front of the lens, at least the optical path length S1 between the lens and the dot needs to be larger than the focal length f of the lens. However, the optical path length S1 between the lens and the dot is set to the focal length 2
If the magnification is increased up to 2 times, the magnifying power β of the inverted real image becomes 1, and if the optical path length S1 is further increased, the magnifying power β becomes 1.
It becomes less than double, the dots visible on the lens become smaller,
The image deteriorates significantly.

【0023】これにより、画像を劣化させずにレンズの
手前に像を見せるためには、レンズとドットとの光路長
S1を焦点距離fよりも大きくし、かつ焦点距離fの2
倍以下に設定する必要がある。
Accordingly, in order to display an image in front of the lens without degrading the image, the optical path length S1 between the lens and the dot is set larger than the focal length f, and the focal length f is 2
It should be set to less than double.

【0024】図3は図1,図2の構成のディスプレイ装
置に、さらに光路長を変化させる手段を付加したディス
プレイ装置の一例を示す図であり、このディスプレイ装
置では、光路長を変化させる手段として、2次元ディス
プレイDPのパネルPN1と、微小レンズ1a,1b,
1c,…をもつパネルPN2との間の距離Zを変化させ
るアクチュエータAT1を用いている。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a display device in which means for changing the optical path length is further added to the display device having the configuration of FIGS. 1 and 2. In this display device, the means for changing the optical path length is used. The panel PN1 of the two-dimensional display DP and the minute lenses 1a, 1b,
An actuator AT1 that changes the distance Z between the panel PN2 and the panels 1c, ...

【0025】このような構成では、アクチュエータAT
1によりパネルPN1と、パネルPN2との間の距離Z
を変化させて、光路長を変化させることにより、目に見
える倒立実像の位置を変化させることができる。図4
(a)乃至(d)はこの様子を具体的に示す図であり、
図4(a)は微小レンズの焦点距離fが3mm,レンズと
ドットとの距離S1が5mm,倒立実像とレンズとの距離
S2が7.5mmであるときの倒立実像,例えば2b’の
状態を示す図である。この場合、この倒立実像2b’は
拡大倍率βが1.5倍であり、観察者の目5とレンズと
の距離Dが400mであるときには、観察者の目5から
は392.5mmの位置にこの像を見ることができる。
In such a structure, the actuator AT
1 the distance Z between the panel PN1 and the panel PN2
And the optical path length is changed to change the position of the visible inverted real image. Figure 4
(A) to (d) are diagrams specifically showing this state,
FIG. 4A shows an inverted real image when the focal length f of the minute lens is 3 mm, the distance S1 between the lens and the dot is 5 mm, and the distance S2 between the inverted real image and the lens is 7.5 mm, for example, the state of 2b '. FIG. In this case, the inverted real image 2b ′ has a magnifying power β of 1.5 times, and is located at a position of 392.5 mm from the observer's eye 5 when the distance D between the observer's eye 5 and the lens is 400 m. You can see this statue.

【0026】また、図4(b)は微小レンズの焦点距離
fが3mm,レンズとドットとの距離S1が6mm,倒立実
像とレンズとの距離S2が6mmであるときの倒立実像,
例えば2b’の状態を示す図である。この場合、この倒
立実像2b’は拡大倍率βが1.0倍であり、観察者の
目5とレンズとの距離Dが400mであるときには、観
察者の目5からは394mmの位置にこの像を見ることが
できる。
FIG. 4B shows an inverted real image when the focal length f of the minute lens is 3 mm, the distance S1 between the lens and the dot is 6 mm, and the distance S2 between the inverted real image and the lens is 6 mm.
It is a figure which shows the state of 2b ', for example. In this case, the inverted real image 2b ′ has an enlargement magnification β of 1.0, and when the distance D between the eye 5 of the observer and the lens is 400 m, this image is located at a position 394 mm from the eye 5 of the observer. Can be seen.

【0027】また、図4(c)は微小レンズの焦点距離
fが3mm,レンズとドットとの距離S1が7.5mm,倒
立実像とレンズとの距離S2が5mmであるときの倒立実
像,例えば2b’の状態を示す図である。この場合、こ
の倒立実像2b’は拡大倍率βが0.667倍であり、
観察者の目5とレンズとの距離Dが400mであるとき
には、観察者の目5からは395mmの位置にこの像を見
ることができる。
Further, FIG. 4C shows an inverted real image when the focal length f of the minute lens is 3 mm, the distance S1 between the lens and the dot is 7.5 mm, and the distance S2 between the inverted real image and the lens is 5 mm. It is a figure which shows the state of 2b '. In this case, the magnifying power β of the inverted real image 2b ′ is 0.667 times,
When the distance D between the eye 5 of the observer and the lens is 400 m, this image can be seen from the eye 5 of the observer at a position of 395 mm.

【0028】また、図4(d)は微小レンズの焦点距離
fが3mm,レンズとドットとの距離S1が4mm,倒立実
像とレンズとの距離S2が12mmであるときの倒立実
像,例えば2b’の状態を示す図である。この場合、こ
の倒立実像2b’は拡大倍率βが3倍であり、観察者の
目5とレンズとの距離Dが400mであるときには、観
察者の目5からは388mmの位置にこの像を見ることが
できる。
FIG. 4D shows an inverted real image when the focal length f of the minute lens is 3 mm, the distance S1 between the lens and the dot is 4 mm, and the distance S2 between the inverted real image and the lens is 12 mm, for example, 2b '. It is a figure which shows the state of. In this case, the inverted real image 2b ′ has a magnifying power β of 3 times, and when the distance D between the eye 5 of the observer and the lens is 400 m, the image is seen from the eye 5 of the observer at a position of 388 mm. be able to.

【0029】このように、微小なレンズとドットとの光
路長S1を微小なレンズの焦点距離fよりも大きい範囲
で変化させると、観察者に見えるドットの位置,すなわ
ち実像の位置を変化させることができる。
As described above, when the optical path length S1 between the minute lens and the dot is changed within a range larger than the focal length f of the minute lens, the position of the dot seen by the observer, that is, the position of the real image is changed. You can

【0030】図5はS1を変化させたときのS2の変化
を示す図であり、数1および図5からわかるように、実
際には、上記のように光路長S1を焦点距離fよりも大
きい範囲で変化させても、実像とレンズとの距離S2は
焦点距離fよりも小さい範囲でしか変化させることがで
きない(図5のΔS2を参照)。しかしながら、図5か
らわかるように、光路長S1を焦点距離fに近づけるに
従い、実像の見える距離を観察者に近い方に大きく変化
させることができる。
FIG. 5 is a diagram showing changes in S2 when S1 is changed. As can be seen from Equation 1 and FIG. 5, in practice, the optical path length S1 is larger than the focal length f as described above. Even if the range is changed, the distance S2 between the real image and the lens can be changed only within a range smaller than the focal length f (see ΔS2 in FIG. 5). However, as can be seen from FIG. 5, as the optical path length S1 is brought closer to the focal length f, the distance at which the real image can be seen can be greatly changed closer to the observer.

【0031】なお、図4(c)のように微小なレンズと
ドットとの光路長S1を焦点距離fの2倍以上の値とす
る場合には、前述のように、ドットの拡大倍率βが1よ
り小さくなるので、これらのドットからなる画像の質が
劣化し好ましくない。
When the optical path length S1 between the minute lens and the dot is set to a value that is at least twice the focal length f as shown in FIG. 4C, the dot enlargement factor β is as described above. Since it is smaller than 1, the quality of the image formed by these dots deteriorates, which is not preferable.

【0032】一方、目5から見た見かけ上の倍率mは、
その物体を見る角度に比例する。このため、例えば図2
においてドットの視角をu,その実像の視角をu’,ド
ットの大きさをyとすると、見かけ上の倍率mは次式に
より与えられる。
On the other hand, the apparent magnification m seen from the eye 5 is
Proportional to the angle at which the object is viewed. Therefore, for example, in FIG.
At u, the visual angle of the dot is u, the visual angle of the real image is u ′, and the size of the dot is y, the apparent magnification m is given by the following equation.

【0033】[0033]

【数3】 m=tan(u’)/tan(u) tan(u)=y(D+S1) tan(u’)=y×β/(D−S2)## EQU00003 ## m = tan (u ') / tan (u) tan (u) = y (D + S1) tan (u') = y * .beta ./ (D-S2)

【0034】この場合、上述の例に示したように、D
(例えば400mm)がs1,s2と比較して大きいた
め、拡大倍率βの影響が大きくなり、見かけ上の倍率m
は1.55倍の大きさで、レンズから7.5mm手前にド
ットがあるかのようにみえる。しかしながら、像面に拡
散作用のある物質を設けているわけではないので、実際
に目で観察されるのは図4(d)で示されるような、目
5で1つのレンズを見たときに視角で切られる部分であ
り、レンズと目との距離が非常に小さくない限りは、隣
り合ったレンズ同士が、目に写る像に影響を及ぼすこと
はない。
In this case, as shown in the above example, D
Since (for example, 400 mm) is larger than s1 and s2, the influence of the enlargement magnification β becomes large, and the apparent magnification m
Is 1.55 times larger, and it looks as if there is a dot 7.5 mm in front of the lens. However, since a substance having a diffusing action is not provided on the image plane, what is actually observed by the eye is when one lens is seen by the eye 5 as shown in FIG. It is a portion cut at a visual angle, and unless the distance between the lens and the eye is very small, adjacent lenses do not affect the image seen in the eye.

【0035】すなわち、図4(a),図4(d)のよう
に拡大倍率βが1より大きくなるときは、レンズと目と
の視角で切られる範囲のドットしか見えないので、ドッ
トの光量や、フレア光や、ドット内のバラツキが問題に
なるものの、隣接したドットが直接に影響を及ぼすこと
はない。
That is, when the magnifying power β is larger than 1 as shown in FIGS. 4A and 4D, only the dots within the range cut by the visual angle between the lens and the eye can be seen. Although flare light and variations in dots are problems, adjacent dots do not directly affect.

【0036】上述の例では、2次元ディスプレイDPの
パネルPN1と微小レンズ1a,1b,1c,…をもつ
パネルPN2との間の距離をアクチュエータAT1によ
り変化させ、これにより、2次元ディスプレイDPの各
ドットと各微小レンズとの全体の距離(光路長)を変化
させたが、各レンズと各ドットとの間の距離を個々のレ
ンズごとに変化させるようなマイクロアクチュエータを
設け、個々のレンズごとに距離(光路長)を変化させる
ようにすれば、個々のドットごとに実像の距離を変化さ
せることで、1ドットごとに実像の距離を変化させた立
体画像の表示が可能となる。
In the above-mentioned example, the distance between the panel PN1 of the two-dimensional display DP and the panel PN2 having the minute lenses 1a, 1b, 1c, ... Is changed by the actuator AT1. Although the total distance (optical path length) between the dots and each microlens was changed, a microactuator that changes the distance between each lens and each dot is provided for each lens. If the distance (optical path length) is changed, it is possible to display a stereoscopic image in which the distance of the real image is changed for each dot by changing the distance of the real image for each dot.

【0037】さらに、2次元ディスプレイDPのパネル
PN1と微小レンズをもつパネルPN2とを機構的に移
動させることなく(すなわち、レンズと度度合いだの実
際の距離を変化させることなく(すなわち、レンズとド
ット間の実際の距離を変化させることなく)、光路長を
変化させる手段を構成することもできる。
Further, the panel PN1 of the two-dimensional display DP and the panel PN2 having a minute lens are not mechanically moved (that is, without changing the actual distance between the lens and the degree (that is, the lens and the lens). Means for changing the optical path length may also be configured (without changing the actual distance between the dots).

【0038】図6は電圧印加により屈折率が変化する材
料を光路長中に設けたディスプレイ装置の構成例を示す
図である。すなわち、図6のディスプレイ装置は、2次
元ディスプレイDPの前面ガラス3上に、さらに、電気
光学効果をもつ材料23と、透明電極24a,24b
と、保護ガラス25とが設けられている。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the structure of a display device in which a material whose refractive index is changed by applying a voltage is provided in the optical path length. That is, the display device of FIG. 6 further includes the material 23 having an electro-optical effect and the transparent electrodes 24a and 24b on the front glass 3 of the two-dimensional display DP.
And a protective glass 25 are provided.

【0039】電圧印加により屈折率が変化する材料とし
ては、電気光学効果を有する材料が知られており、例え
ば、LiNbO3,PLZTセラミック等の無機化合物
や、液晶,有機高分子等の有機化合物である。
As a material whose refractive index changes by applying a voltage, a material having an electro-optical effect is known, and examples thereof include an inorganic compound such as LiNbO 3 and PLZT ceramic, and an organic compound such as liquid crystal and organic polymer. is there.

【0040】このようなディスプレイ装置では、電極2
4a,24b間の印加電圧を変化させることにより簡単
に電気光学効果をもつ材料23の屈折率を連続的に変化
することができる。光路長は、実際の距離と屈折率との
積であるので、電気光学効果をもつ材料23の屈折率を
変化させることにより、実際の距離を変化させずに、光
路長を変化させることができ、この結果、精度の良い光
路長の制御ができる。また、電圧でその光路長を変化で
きるため、電気光学効果を持つ材料の両端に電極を形成
するだけの簡単な構造のもので済む。
In such a display device, the electrode 2
By changing the applied voltage between 4a and 24b, the refractive index of the material 23 having the electro-optical effect can be easily and continuously changed. Since the optical path length is the product of the actual distance and the refractive index, it is possible to change the optical path length without changing the actual distance by changing the refractive index of the material 23 having the electro-optical effect. As a result, it is possible to accurately control the optical path length. Moreover, since the optical path length can be changed by the voltage, a simple structure in which electrodes are formed on both ends of a material having an electro-optical effect is sufficient.

【0041】いま例えば、電気光学効果をもつ材料23
としてネマチック液晶を用い、レンズとドットとの実際
の距離を4mmとし、液晶の厚さを2mmとする。また計算
の便宜上、ガラスの厚さは0mmとし、レンズ以外の部分
において光線の屈折はないものとする。
Now, for example, a material 23 having an electro-optical effect
A nematic liquid crystal is used as the above, the actual distance between the lens and the dot is 4 mm, and the thickness of the liquid crystal is 2 mm. Further, for convenience of calculation, it is assumed that the thickness of the glass is 0 mm and there is no refraction of light rays in the portion other than the lens.

【0042】この場合、電極24a,24bにある一定
の電圧を印加して、液晶の屈折率nを1.5に変化させ
ると、2mmの厚さの液晶中の光路長は、2×1.5=3
mmとなり、レンズとドットとの間の光路長S1は5mmと
なる。図7(a)はこの状態を示す図であり、液晶の屈
折率nが1.5であり、光路長S1が5mmのときには、
倒立実像,例えば2b’とレンズ,例えば1bとの距離
S2は7.5mmとなる。
In this case, when a constant voltage is applied to the electrodes 24a and 24b to change the refractive index n of the liquid crystal to 1.5, the optical path length in the liquid crystal having a thickness of 2 mm is 2 × 1. 5 = 3
mm, and the optical path length S1 between the lens and the dot is 5 mm. FIG. 7A is a diagram showing this state. When the refractive index n of the liquid crystal is 1.5 and the optical path length S1 is 5 mm,
The distance S2 between the inverted real image, for example, 2b 'and the lens, for example, 1b, is 7.5 mm.

【0043】この状態からさらに印加電圧を変化させ
て、液晶の屈折率nを1.8にすると、2mmの厚さの液
晶中の光路長は、2×1.8=3.6mmとなり、レンズ
とドットとの間の光路長S1は5.6mmとなる。図7
(b)はこの状態を示す図であり、液晶の屈折率nが
1.8であり、光路長S1が5.6mmのときには、倒立
実像2b’とレンズ1bとの距離S2は6.46mmとな
る。
If the applied voltage is further changed from this state and the refractive index n of the liquid crystal is set to 1.8, the optical path length in the liquid crystal with a thickness of 2 mm becomes 2 × 1.8 = 3.6 mm, and the lens The optical path length S1 between the dot and the dot is 5.6 mm. Figure 7
(B) is a diagram showing this state, and when the refractive index n of the liquid crystal is 1.8 and the optical path length S1 is 5.6 mm, the distance S2 between the inverted real image 2b 'and the lens 1b is 6.46 mm. Become.

【0044】このように液晶の屈折率nを1.5から
1.8に変化させると、レンズと実像との距離を1.0
4mmだけ変化させることができる。この際、光路長S1
を焦点距離fに近い大きさにすると、僅かな屈折率変化
による光路長S1の変化で、実像の位置を大きく変化さ
せ、目5から見える実像の距離を大きく変化させること
ができる。
When the refractive index n of the liquid crystal is changed from 1.5 to 1.8 in this way, the distance between the lens and the real image is 1.0.
It can be changed by 4 mm. At this time, the optical path length S1
When is set to a size close to the focal length f, the position of the real image can be largely changed by a change in the optical path length S1 due to a slight change in the refractive index, and the distance of the real image seen from the eye 5 can be greatly changed.

【0045】また、図6に示した構成を図8に示すよう
な構成のものに変形することができる。すなわち、図8
では、ドット2aに対応させて電極28a,29aを形
成し、ドット2bに対応させて電極28b,29bを形
成し、ドット2cに対応させて電極28c,29cを形
成するというように、電極をドットごとに形成してお
り、これによって、1ドットごとに対応した電圧制御が
可能な構成となっている。この場合には、前述のマイク
ロアクチュエータを設ける場合と同様にして、個々のド
ットごとに光路長を変化させ、個々のドットごとに実像
の距離を変化させることが可能となり、立体画像の表示
が可能となる。
Further, the structure shown in FIG. 6 can be modified into the structure shown in FIG. That is, FIG.
Then, the electrodes 28a and 29a are formed corresponding to the dots 2a, the electrodes 28b and 29b are formed corresponding to the dots 2b, and the electrodes 28c and 29c are formed corresponding to the dots 2c. It is formed for each dot, so that the voltage can be controlled for each dot. In this case, the optical path length can be changed for each dot and the distance of the real image can be changed for each dot in the same manner as when the microactuator described above is provided, and a stereoscopic image can be displayed. Becomes

【0046】なお、電気光学効果をもつ材料として液晶
を例にとって説明したが、他の電気光学材料を用いる場
合にも、液晶と同様にして、光路長を変化させ、実像の
距離を変化させることができる。この際、PLZTセラ
ミックスなどを用いる場合には、他の結晶性の材料を用
いる場合に比べて大面積化に適しているという利点を有
している。
Although the liquid crystal has been described as an example of the material having the electro-optical effect, the optical path length can be changed and the distance of the real image can be changed in the same manner as the liquid crystal when other electro-optical materials are used. You can At this time, the use of PLZT ceramics or the like has an advantage that it is suitable for increasing the area, as compared with the case of using other crystalline materials.

【0047】このように、光路長を変化させる手段とし
て、電圧印加により屈折率が変化する材料を用いること
により、アクチュエータを用いる場合に比べて構成が簡
単であるにもかかわらず、精密かつ正確に制御を行なう
ことができる。特に、光路長を1ドットごとに変化させ
る場合には、簡単な構造で済むことと良好な制御性を有
することから、このような電気光学効果を有する材料を
用いるのが良い。
As described above, by using a material whose refractive index is changed by applying a voltage as a means for changing the optical path length, the structure is simple as compared with the case where an actuator is used, but it is precise and accurate. Control can be performed. In particular, when the optical path length is changed dot by dot, it is preferable to use a material having such an electro-optical effect because it has a simple structure and has good controllability.

【0048】また、倒立実像の位置は、レンズとドット
との間の光路長S1を変化させるかわりに、微小レンズ
の焦点距離fを変化させることによっても変化させるこ
とが可能である。
The position of the inverted real image can also be changed by changing the focal length f of the minute lens instead of changing the optical path length S1 between the lens and the dot.

【0049】図9は図1,図2の構成のディスプレイ装
置に、さらに微小レンズの焦点距離fを変化させる手段
を付加したディスプレイ装置の一例を示す図であり、こ
のディスプレイ装置では、複数の微小なとつレンズをも
つパネルPN4と、複数の微小なおうレンズをもつパネ
ルPN5とを焦点可変光学系,すなわちズーム光学系
(おう・とつレンズの2群ズーム)として設け、パネル
PN4とパネルPN5と2次元ディスプレイDPのパネ
ルPN1との間の距離Z1,Z2をアクチュエータAT
2により変化させるようにしている。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a display device in which a means for changing the focal length f of a minute lens is further added to the display device having the configuration of FIGS. 1 and 2. In this display device, a plurality of minute devices are used. A panel PN4 having a Natotsu lens and a panel PN5 having a plurality of minute convex lenses are provided as a focus variable optical system, that is, a zoom optical system (two-group zoom of a Noto lens), and the panel PN4, the panel PN5, and the two-dimensional display DP. The distances Z1 and Z2 from the panel PN1 of the actuator AT
It is changed by 2.

【0050】このような構成のディスプレイ装置では、
アクチュエータAT2によりパネルPN4とパネルPN
5とパネルPN1との間の距離Z1,Z2を変化させる
ことにより、焦点可変光学系,すなわち微小レンズの焦
点距離fを変化させて、数1に基づき、倒立実像とレン
ズとの間の距離S2を変化させ、目に見える実像の位置
を変化させることができる。
In the display device having such a structure,
Panel PN4 and panel PN by actuator AT2
5 is changed by changing the distances Z1 and Z2 between the panel PN1 and the focus variable optical system, that is, the focal length f of the minute lens, and the distance S2 between the inverted real image and the lens is calculated based on the equation 1. Can be changed to change the position of the visible real image.

【0051】図10(a)乃至(c)はこの様子を具体
的に示す図であり、図10(a)は、ドットと微小レン
ズとの距離S1が5mmであり、微小レンズの焦点距離f
が3mmであるときの倒立実像,例えば2b’の状態を示
す図である。この場合、この倒立実像2b’の位置S2
は7.5mmであり、拡大倍率βは1.5倍である。
FIGS. 10 (a) to 10 (c) are views specifically showing this state. In FIG. 10 (a), the distance S1 between the dot and the minute lens is 5 mm, and the focal length f of the minute lens is f.
It is a figure which shows the inverted real image, when 2 is 3 mm, for example, the state of 2b '. In this case, the position S2 of this inverted real image 2b '
Is 7.5 mm, and the enlargement magnification β is 1.5 times.

【0052】また、図10(b)はドットと微小レンズ
との距離S1が5mmであり、微小レンズの焦点距離fが
2.5mmであるときの倒立実像,例えば2b’の状態を
示す図である。この場合、この倒立実像2b’の位置S
2は6mmであり、拡大倍率βは1倍である。
FIG. 10B is a view showing an inverted real image, for example, a state of 2b 'when the distance S1 between the dot and the minute lens is 5 mm and the focal length f of the minute lens is 2.5 mm. is there. In this case, the position S of this inverted real image 2b '
2 is 6 mm, and the enlargement magnification β is 1.

【0053】また、図10(c)はドットと微小レンズ
との距離S1が5mmであり、微小レンズの焦点距離fが
3.5mmであるときの倒立実像,例えば2b’の状態を
示す図である。この場合、この倒立実像2b’の位置S
2は11.67mmであり、拡大倍率βは2.3倍であ
る。
FIG. 10C is a diagram showing an inverted real image, for example, a state of 2b 'when the distance S1 between the dot and the minute lens is 5 mm and the focal length f of the minute lens is 3.5 mm. is there. In this case, the position S of this inverted real image 2b '
2 is 11.67 mm, and the enlargement magnification β is 2.3 times.

【0054】上述の例では、2次元ディスプレイDPの
パネルPN1とパネルPN4とパネルPN5との間の距
離をアクチュエータAT2により変化させ、これによ
り、全ての微小レンズの焦点距離を全体に同じに変化さ
せたが、各レンズの焦点距離を個々のレンズごとに変化
させるようなマイクロアクチュエータを設け、個々のレ
ンズごとに焦点距離を変化させるようにすれば、個々の
ドットごとに実像の距離を変化させることで、1ドット
ごとに実像の距離を変化させた立体画像の表示が可能と
なる。
In the above example, the distance between the panel PN1, panel PN4, and panel PN5 of the two-dimensional display DP is changed by the actuator AT2, so that the focal lengths of all the microlenses are changed to be the same. However, by providing a microactuator that changes the focal length of each lens for each lens, and changing the focal length for each lens, the distance of the real image can be changed for each dot. Thus, it is possible to display a stereoscopic image in which the distance of the real image is changed for each dot.

【0055】さらに上記各パネルPN1,PN4,PN
5を機構的に移動させることなく、焦点距離を変化させ
る手段を構成することもできる。
Further, each panel PN1, PN4, PN
It is also possible to configure a means for changing the focal length without mechanically moving 5.

【0056】図11は電圧印加により屈折率が変化する
材料で各微小レンズを形成したディスプレイ装置の構成
例を示す図である。すなわち、図11のディスプレイ装
置は、微小レンズ22a,22b,22cが、電気光学
効果をもつ材料(電気光学材料)により形成されてお
り、各微小レンズ22a,22b,22cの間には、電
極20a,20bが配置されている。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a display device in which each minute lens is formed of a material whose refractive index changes by applying a voltage. That is, in the display device of FIG. 11, the minute lenses 22a, 22b, 22c are formed of a material having an electro-optical effect (electro-optical material), and the electrodes 20a are provided between the minute lenses 22a, 22b, 22c. , 20b are arranged.

【0057】上記電気光学材料としては、例えばLiN
bO3結晶を用い、光軸に沿って電極20a,20bに
より電界が印加できるように微小レンズ22a,22
b,22cが形成されている。この場合、電極20a,
20b間に高電圧を印加すると、微小レンズ22a,2
2b,22cは電気光学レンズとなる。
Examples of the electro-optical material include LiN
The bO 3 crystal is used, and the minute lenses 22a, 22 are arranged so that an electric field can be applied by the electrodes 20a, 20b along the optical axis.
b and 22c are formed. In this case, the electrodes 20a,
When a high voltage is applied between 20b, the minute lenses 22a, 2a
Reference numerals 2b and 22c serve as electro-optical lenses.

【0058】このような構成のディスプレイ装置では、
電極20a,20b間の電圧を変化することにより、微
小レンズ22a,22b,22cの焦点距離を変化させ
ることができ、実像の位置を変化させることができる。
なお、電圧印加により屈折率が変化する材料としては前
述のように、電気光学効果を有する材料を用いることが
できる。
In the display device having such a structure,
By changing the voltage between the electrodes 20a and 20b, the focal lengths of the minute lenses 22a, 22b, and 22c can be changed, and the position of the real image can be changed.
A material having an electro-optical effect can be used as the material whose refractive index is changed by applying a voltage, as described above.

【0059】また、図12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32a,32
b,32c;33a,33b,33cと、平とつガラス
34a,34b,34c;35a,35b,35cとか
ら構成されている。
In the display device of FIG. 12, the minute lenses 30a, 30b and 30c are minute liquid crystal lenses 31a, 31b and 31c in which a kind of nematic liquid crystal having a relatively large refractive index is sealed, and the transparent electrodes 32a, 32
b, 32c; 33a, 33b, 33c, and flat glass 34a, 34b, 34c; 35a, 35b, 35c.

【0060】このような構成のディスプレイ装置におい
ても、電極32a,32b,32cと電極33a,33
b,33cとの間に電圧を印加して微小液晶レンズ31
a,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、焦点距離を連続的
に変化させ、実像の位置を変化させることができる。
Also in the display device having such a configuration, the electrodes 32a, 32b, 32c and the electrodes 33a, 33 are provided.
By applying a voltage between b and 33c, the minute liquid crystal lens 31
By controlling the alignment state of the liquid crystal molecules a, 31b, and 31c, the refractive index of the liquid crystal can be changed, the focal length can be continuously changed, and the position of the real image can be changed.

【0061】この他にも、例えば、円形または楕円形の
穴形の穿設された電極と平板電極の間に液晶材料を封入
し、電極間に電圧を印加するときに液晶材料中の不均一
な電界分布による液晶分子の配向によって微小レンズを
形成し、印加電圧を変化させて、この微小レンズの焦点
距離を変化させることもできる。あるいはフレネル構造
の液晶レンズなどによっても焦点可変レンズを構成する
ことができる。
In addition to this, for example, when a liquid crystal material is enclosed between a circular electrode or an elliptical hole-shaped electrode and a flat plate electrode, and a voltage is applied between the electrodes, the liquid crystal material is not uniform. It is also possible to form a minute lens by aligning liquid crystal molecules with a different electric field distribution and change the applied voltage to change the focal length of the minute lens. Alternatively, the variable focus lens can be configured by a liquid crystal lens having a Fresnel structure.

【0062】なお、上述した実施例では、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、それぞれ1個の微小なレンズを設け
たが、これを図13,図14に示すように、複数画素か
らなるドットごとにそれぞれ1個の微小レンズを設ける
ようにしても良く、この場合にも、同様にして、本発明
を適用することができる。
In the above-described embodiment, as shown in FIG. 1, one minute lens is provided for each dot composed of one pixel forming the two-dimensional display DP. As shown in FIG. 14, one minute lens may be provided for each dot composed of a plurality of pixels, and the present invention can be similarly applied to this case.

【0063】すなわち、図13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.
A minute lens 1e is provided for each dot 2e consisting of RGB (red), G (green), and B (blue) RGB pixels. At this time, the hue information can be accurately displayed only when there are three RGB pixels.
Compared with the case where a minute lens is provided for each pixel, the performance does not change significantly, and it is easy to create a minute lens as much as the diameter of the lens can be increased.

【0064】また、図14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. 14, four sets of dots 2f, 2g, 2h, 2i each consisting of 3 pixels of RGB are newly set as one dot, and the minute lens 1f is set for each dot.
Is provided. 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.

【0065】なお、図1,図13の場合,すなわち1ド
ットが1画素またはRGB3画素からなる場合には、1
ドットで1つの情報であるため、倒立像のままで問題は
生じないが、図14の場合,すなわち1ドットが、RG
B3画素からなるドットの複数組からなっているときに
は、これらの1ドットの中で、少なくともRGB3画素
ごとに細かに画像を倒立の状態にして表示する必要があ
る。
In the case of FIGS. 1 and 13, that is, when one dot consists of one pixel or three RGB pixels, 1
Since one dot is one piece of information, there is no problem with the inverted image, but in the case of FIG. 14, that is, one dot is RG.
When the dot is composed of a plurality of B3 pixel sets, it is necessary to display an image in an inverted state at least for each RGB3 pixel in each dot.

【0066】また、上述した各実施例において、図2,
図6,図7,図8,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。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, FIG.
The display device of FIGS. 6, 7, 8, 11, and 12 does not change the optical path length or the focal length for each dot, and a region wider than the dot, for example, 1 in FIG.
The optical path length over the entire area of dots for one column or one row,
Alternatively, when it is configured to change the focal length, 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 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.

【0067】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、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, the optical path length or the focal length can be changed over a fine screen. It is suitable for the application, and in this case, it is possible to obtain a stereoscopic effect for each dot.

【0068】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.

【0069】図15(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15
(a)では一方の目201で像P2を見させる状態を示
し、図15(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16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15(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. 15A and 15B 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. 15A shows a state in which one eye 201 sees the image P2, and FIG. 15B shows a case in which the other eye 202 sees 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 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.

【0070】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.

【0071】[0071]

【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、微小なレンズと前記ドットとの
光路長が、微小なレンズの焦点距離よりも大きく、かつ
前記焦点距離の2倍以下に設定されているので、観測者
が見るドットの実像を2次元ディスプレイより前方に設
定できると同時に、実像を拡大させて表示することがで
きる。
As described above, in the display device according to the first aspect, the optical path length between the minute lens and the dot is larger than the focal length of the minute lens and is twice the focal length. Since it is set as follows, the real image of the dot seen by the observer can be set in front of the two-dimensional display, and at the same time, the real image can be enlarged and displayed.

【0072】また、請求項2記載のディスプレイ装置で
は、さらに微小なレンズとドットとの間に、光路長を変
化させる手段が設けられているので、ドットの実像の位
置を画面全体または1ドットごとに変化させることがで
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。
Further, in the display device according to the second aspect, since the means for changing the optical path length is provided between the minute lens and the dot, the position of the real image of the dot is set on the entire screen or for each dot. Further, when a three-dimensional display is constructed by using this display device, by appropriately changing the optical path length and appropriately changing the image position, eyestrain is reduced and presence is enhanced. It is possible to easily display stereoscopic images.

【0073】また、請求項3記載のディスプレイ装置で
は、微小なレンズの焦点距離を変化させる手段が設けら
れているので、ドットの実像の位置を画面全体または1
ドットごとに変化させることができて、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 third aspect, since the means for changing the focal length of the minute lens is provided, the position of the real image of the dot is set on the entire screen or on the screen.
It can be changed for each dot, and when a three-dimensional display is constructed by using this display device, the focal length is appropriately changed and the image position is appropriately changed, so that eye fatigue is reduced and a sense of reality is reduced. It is possible to easily display a rich stereoscopic image.

【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】光路長を変化させる手段をさらに付加したディ
スプレイ装置の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a display device to which means for changing the optical path length is further added.

【図4】(a)乃至(d)は光路長を変化させたときの
様子を説明するための図である。
FIG. 4A to FIG. 4D are diagrams for explaining a state when the optical path length is changed.

【図5】光路長と倒立実像の位置との関係を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between an optical path length and a position of an inverted real image.

【図6】電圧印加により屈折率が変化する材料を光路中
に設けたディスプレイ装置の構成例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a display device in which a material whose refractive index is changed by applying a voltage is provided in an optical path.

【図7】(a),(b)は図6の構成において、電圧を
変化させて光路長を変化させたときの様子を説明するた
めの図である。
7 (a) and 7 (b) are diagrams for explaining a state when the voltage is changed to change the optical path length in the configuration of FIG.

【図8】図6のディスプレイ装置の変形例を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing a modification of the display device of FIG.

【図9】レンズの焦点距離を変化させる手段をさらに付
加したディスプレイ装置の一例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a display device to which means for changing the focal length of the lens is further added.

【図10】(a)乃至(c)はレンズの焦点距離を変化
させたときの様子を説明するための図である。
FIG. 10A to FIG. 10C are diagrams for explaining the state when the focal length of the lens is changed.

【図11】電圧印加により屈折率が変化する材料で微小
レンズを形成したディスプレイ装置の構成例を示す図で
ある。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a display device in which a minute lens is formed of a material whose refractive index is changed by applying a voltage.

【図12】図11のディスプレイ装置の変形例を示す図
である。
12 is a diagram showing a modification of the display device of FIG.

【図13】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. 13 is a diagram showing a modified example of the arrangement of dots and minute lenses.

【図14】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. 14 is a diagram showing a modification of the arrangement of dots and minute lenses.

【図15】(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。
FIGS. 15 (a) and 15 (b) are views for explaining the principle of matching eye congestion and accommodation according to the present invention.

【図16】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. 16 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 2a’,2b’,2c’
倒立実像 3
前面ガラス 20a,20b
電極 22a,22b,22c
微小レンズ 23
電気光学効果をもつ材料 24a,24b
電極 25
保護ガラス 27
電気光学レンズ 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 DP
2次元ディスプレイ PN1,PN2,PN4,PN5
パネル AT1,AT2
アクチュエーター
1a, 1b, 1c, 1e, 1f
Micro lenses 2a, 2b, 2c, 2e, 2f, 2g, 2h, 2i
Dots 2a ', 2b', 2c '
Inverted image 3
Front glass 20a, 20b
Electrodes 22a, 22b, 22c
Micro lens 23
Materials having electro-optic effect 24a, 24b
Electrode 25
Protective glass 27
Electro-optic lens 30a, 30b, 30c
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 DP
Two-dimensional display PN1, PN2, PN4, PN5
Panel AT1, AT2
Actuator

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が、微小なレンズの焦点距離より
も大きく、かつ前記焦点距離の2倍以下に設定されてい
ることを特徴とするディスプレイ装置。
1. A microlens is provided in front of each dot of at least one pixel forming a two-dimensional display, and the optical path length between the microlens and the dot is microlens. The display device is set to be larger than the focal length of, and less than or equal to twice the focal length.
【請求項2】 請求項1記載のディスプレイ装置におい
て、さらに、微小なレンズとドットとの間に光路長を変
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。
2. The display device according to claim 1, further comprising means for changing an optical path length between the minute lens and the dot.
【請求項3】 請求項1記載のディスプレイ装置におい
て、さらに、前記微小なレンズの焦点距離を変化させる
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. The display device according to claim 1, further comprising means for changing the focal length of the minute lens.
JP03290964A 1991-10-09 1991-10-09 Display device Expired - Fee Related JP3085321B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03290964A JP3085321B2 (en) 1991-10-09 1991-10-09 Display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03290964A JP3085321B2 (en) 1991-10-09 1991-10-09 Display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05103352A true JPH05103352A (en) 1993-04-23
JP3085321B2 JP3085321B2 (en) 2000-09-04

Family

ID=17762726

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03290964A Expired - Fee Related JP3085321B2 (en) 1991-10-09 1991-10-09 Display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3085321B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6714173B2 (en) 2000-06-16 2004-03-30 Tdk Corporation Three dimensional screen display
CN103167310A (en) * 2011-12-09 2013-06-19 株式会社东芝 Stereoscopic video display apparatus and display method
WO2021166832A1 (en) * 2020-02-19 2021-08-26 日東電工株式会社 Display apparatus and display method

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6714173B2 (en) 2000-06-16 2004-03-30 Tdk Corporation Three dimensional screen display
CN103167310A (en) * 2011-12-09 2013-06-19 株式会社东芝 Stereoscopic video display apparatus and display method
JP2013122484A (en) * 2011-12-09 2013-06-20 Toshiba Corp Stereoscopic image display device and presentation method
TWI477814B (en) * 2011-12-09 2015-03-21 Toshiba Kk Stereoscopic video display apparatus and display method
WO2021166832A1 (en) * 2020-02-19 2021-08-26 日東電工株式会社 Display apparatus and display method

Also Published As

Publication number Publication date
JP3085321B2 (en) 2000-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100440956B1 (en) 2D/3D Convertible Display
JP3556389B2 (en) Head mounted display device
KR100477638B1 (en) 2D/3D convertible display
KR100784080B1 (en) 2-dimension image and 3-dimension image display device
KR101660411B1 (en) Super multi-view 3D display apparatus
CN102116952B (en) Stereoscopic display device
US20060268196A1 (en) Liquid crystal panel, display device having liquid crystal panel, and driving method thereof
JPH10221643A (en) Stereoscopic picture display device
CN105702171A (en) Display device and display method
WO2013061734A1 (en) 3d display device
JP3136178B2 (en) Display device
KR20080001518A (en) 3-dimension display device using light controlling film
KR20030017972A (en) Autostereoscopic image display apparatus with user control
GB2405043A (en) Compensation for refraction effects in an autostereoscopic display
KR100786860B1 (en) Autostereoscopic display appratus having varifocal lens
KR100440955B1 (en) 2D / 3D convertible display
KR20120069369A (en) Stereoscopic 3d display device
KR20060058406A (en) Three dimensional image display
JP3085321B2 (en) Display device
JP3756481B2 (en) 3D display device
KR102139746B1 (en) Transparent display apparatus and method thereof
JP3912742B2 (en) Portable device
JP3825414B2 (en) 3D display device
JPH08184783A (en) Three-dimensional display device
CN102789084A (en) Display device and method for displaying image

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070707

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080707

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100707

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110707

Year of fee payment: 11

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees