JPH0682934A

JPH0682934A - 立体視用レンチキュラスクリーン

Info

Publication number: JPH0682934A
Application number: JP4237929A
Authority: JP
Inventors: Susumu Tsujikawa; 晋辻川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1992-09-07
Filing date: 1992-09-07
Publication date: 1994-03-25
Anticipated expiration: 2013-12-24
Also published as: JP2842073B2

Abstract

(57)【要約】【目的】立体視用レンチキュラスクリーンに於て、中央
の観察者がレンチキュラスクリーンの周辺部を見るとき
生じるシリンドリカルレンズの像面湾曲による焦点面の
ずれを補正して、より立体視を可能にする。【構成】本例のレンチキュラスクリーン１０１は、中央
部から周辺部の位置に応じて曲率半径ｒを段階的に変え
た複数のシリンドリカルレンズＡ１０２と、シリンドリ
カルレンズＢ１０３とから構成され、近軸の焦点距離も
段階的に変化し、斜め入射の光線１０７の焦点１０９も
映像面１１０に一致する。また、曲率半径の代わりに厚
み、屈折率を段階的に変化させても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、観察者が特別な眼鏡等
を装着することなく、立体像の認識を可能とするために
用いられる立体視用レンチキュラスクリーンに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、立体表示への要望が高まってお
り、様々な方式に対する研究が行われている。今日よく
知られた立体表示方法には、両眼視差を利用する方法、
ホログラフィ技術による方法、移動ミラーや移動スクリ
ーンを用いる方法等がある。各々一長一短があるが、最
近では特にレンチキュラスクリーンを用いて両眼視差を
有する画像をそれぞれ左右の目に分離して観察させるこ
とにより立体視を実現する方法が注目されている。この
方法は特別な眼鏡を用いる必要が無いという利点を有し
ている。

【０００３】図５は従来の立体視用レンチキュラスクリ
ーンの一部を拡大した斜視図であり、図６及び図７はこ
の従来の立体視用レンチキュラスクリーンを用いた立体
表示方法の原理を示す平面図である。

【０００４】図５において、従来のレンチキュラスクリ
ーン５０１は縦長のシリンドリカルレンズ５０２を横方
向に多数並べて構成される。

【０００５】図６において、レンチキュラスクリーン５
０１は各レンズの焦点面を映像面６０３とし、そこに異
なる方向から見た映像をストライプに分割し周期的に配
置しておく。

【０００６】図６では、紙面に対し垂直方向に細長いス
トライプが横方向に多数並んでいることになる。観察者
の右眼６０１と左眼６０２の視線がレンチキュラスクリ
ーン５０１に対し異なる角度で入射するため、観察者は
視差のある別々の映像を見ることになり、立体像が感知
される。

【０００７】図７はレンチキュラスクリーン５０１の裏
面を直接映像面とする図６の構造とは異なり、レンチキ
ュラスクリーン５０１の後方に別の映像面１１０を設け
る構造である。

【０００８】一般に、表示画面が小さく観察距離が短い
場合は図６の構造が、表示画面が大きく観察距離が長い
場合は図７の構造が採られるが、原理は同じである。レ
ンチキュラスクリーン５０１はアクリル等の一定厚の１
枚板で作製され、各シリンドリカルレンズの曲率半径，
厚み，屈折率は同一である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の立体視
用レンチキュラスクリーンは、各シリンドリカルレンズ
の曲率半径，厚み，屈折率が同一であるので、周辺部に
おいてシリンドリカルレンズの像面湾曲による焦点面の
ずれが生じるという問題点がある。

【００１０】図６，図７では周辺部でもシリンドリカル
レンズの焦点面と映像面が一致するように示されている
が、実際には以下に述べるように焦点面のずれが生じ
る。

【００１１】図８を用いて焦点面のずれについて説明す
る。

【００１２】従来のレンチキュラスクリーン５０１に対
しほぼ中央に観察者視点８０１があるとする。観察者視
点８０１からレンチキュラスクリーン５０１の正面に向
かう光線Ａ１０６は、対応するシリンドリカルレンズに
対しほぼ垂直に入射するが、周辺部に向かう光線Ｂ１０
７では斜めに入射することになる。従来の立体視用レン
チキュラスクリーン５０１では全てのシリンドリカルレ
ンズが形状、厚み、屈折率とも同一であるため、短レン
ズの特性で斜めに入射する光線ほど実際の焦点位置が近
軸の焦点位置よりもレンチキュラスクリーン５０１側に
近づく。

【００１３】すなわち、図８中、焦点Ａ１０８は映像面
１１０に合っているが、焦点Ｂ１０９は映像面１１０よ
りもレンチキュラスクリーン５０１側にＺだけずれてい
る。従って、観察者から周辺部はぼけて見えることにな
る。更に大きく焦点位置がずれると、本来見るべき映像
と隣の映像を片側の目で同時に見ることになり、立体視
が妨げられる。このずれ量は、表示画面が大きくなるほ
ど、また観察位置がレンチキュラスクリーンに近づくほ
ど大きくなり、その影響は顕著になる。

【００１４】図９は、従来のレンチキュラスクリーンの
位置に対する焦点位置のずれ量Ｚを、光線追跡の手法で
計算した結果の一例を示す図である。

【００１５】図９において、横軸がレンチキュラスクリ
ーンの横方向の位置、縦軸が焦点位置のずれ量Ｚであ
る。レンチキュラスクリーンは対角４０インチ、各シリ
ンドリカルレンズの曲率ｒは２０ｍｍ、屈折率ｎは１．
４９、観察者はスクリーン中央から２ｍ離れた場所に位
置する場合の計算結果である。図９よりレンチキュラス
クリーンの最も周辺では１．３ｍｍのずれが生じる。

【００１６】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決するためにシリンドリカルレンズの像面湾曲の影響を
補正し、表示画面が大きい場合、または観察位置がレン
チキュラスクリーンに近い場合でも正常な立体視が可能
となる立体視用レンチキュラスクリーンを提供すること
である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本第１の発明の立体視用
レンチキュラスクリーンは、視差情報を有する複数の画
像をそれぞれ一定幅のストライプに分割し、前記ストラ
イプを周期的に表示した映像面に対応して配置された、
複数の縦長のシリンドリカルレンズからなる立体視用レ
ンチキュラスクリーンに於いて、中央から周辺部の位置
に応じて前記シリンドリカルレンズの曲率半径が段階的
に大きくなっている。

【００１８】本第２の発明の立体視用レンチキュラスク
リーンは、視差情報を有する複数の画像をそれぞれ一定
幅のストライプに分割し、前記ストライプを周期的に表
示した映像面に対応して配置された、複数の縦長のシリ
ンドリカルレンズからなる立体視用レンチキュラスクリ
ーンに於いて、中央から周辺部の位置に応じて前記シリ
ンドリカルレンズの厚みが段階的に大きくなっている。

【００１９】本第３の発明の立体視用レンチキュラスク
リーンは、視差情報を有する複数の画像をそれぞれ一定
幅のストライプに分割し、前記ストライプを周期的に表
示した映像面に対応して配置された、複数の縦長のシリ
ンドリカルレンズからなる立体視用レンチキュラスクリ
ーンに於いて、中央から周辺部の位置に応じて前記シリ
ンドリカルレンズの屈折率が段階的に小さくなっている

【作用】従来のレンチキュラスクリーンでは、光線の斜
め入射による焦点ずれが発生する。カメラ等の光学機器
ではパワーの異なる複数のレンズを組み合わせてこの補
正を行うが、レンチキュラスクリーンでは構成が複雑に
なり、実現することは困難である。

【００２０】そこで、本発明の立体視用レンチキュラス
クリーンでは、前述の焦点ずれを補正するために、レン
チキュラスクリーンの中央から周辺部への位置に応じて
各シリンドリカルレンズの曲率半径、厚み、屈折率を段
階的に変えている。例えば、周辺部では中央部より曲率
半径が大きくなるように作製する。曲率半径が大きいほ
ど近軸の焦点距離は長くなるので、斜め入射した光線に
対しては実際の焦点と映像面の位置が一致する。また、
周辺部でレンチキュラスクリーンの厚みを大きくすれ
ば、焦点距離は変わらないが主点の位置が映像面方向に
ずれるため、曲率半径を変えた場合と同様の効果があ
る。更にレンチキュラスクリーンを中央部と周辺部で屈
折率の異なる材料で作製する。周辺部に中央部より屈折
率の小さい材料を選べば、焦点距離は長くなるため、前
述の２つの構成と同様の効果が生じる。

【００２１】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００２２】図１は本第１の発明の立体視用レンチキュ
ラスクリーンの一実施例を示す図である。

【００２３】図１において、映像面１１０には、視差の
ある画像を線状に分割したストライプ１０３とストライ
プ１０４とが周期的に並んでいる。

【００２４】図１において、本実施例の立体視用レンチ
キュラスクリーン１０１は、１枚のアクリル板に中央部
に曲率半径ｒ₁のシリンドリカルレンズＡ１０２群を作
製し、左右の周辺部では曲率半径ｒ₂のシリンドリカル
レンズＢ１０３群を作製している。本実施例のレンチキ
ュラスクリーン１０１は、１枚のアクリル板を加工する
ため、場所による厚み，屈折率等の差はない。レンチキ
ュラスクリーン１０１の中央部と周辺部の各近軸の焦点
距離ｆ₁，ｆ₂は、屈折率をｎとして、ｆ₁＝ｒ₁／（ｎ−１） …（１）ｆ₂＝ｒ₂／（ｎ−１） …（２）と表される。ずれ量Ｚを補正するためには、ｆ₂をｆ₁
よりＺだけ大きくしておけばよいから、Ｚ＝ｆ₂−ｆ₁ …（３）となる。（１），（２），（３）式よりｒ₂−ｒ₁＝Ｚ×（ｎ−１）となる。ここで、１．３ｍｍの補正を行うには、Ｚ＝
１．３、ｎ＝１．４９として、ｒ₂−ｒ₁＝０．６３７を得る。すなわち、周辺部の曲率半径を中央部の曲率半
径に対して０．６３７ｍｍ大きくすると、光軸Ａ１０６
に対する焦点Ａ１０８と光線Ｂ１０７に対する焦点Ｂ１
０９は、いずれも映像面１１０に合うようになる。但し
厳密には曲率半径を変えることで、像面湾曲の量自体も
変わってくるため、光線追跡を繰り返して、より正確な
値を得ることもできる。

【００２５】またここでは、簡単のため中央部と周辺部
の２通りしか曲率半径を設定しなかったが、レンチキュ
ラスクリーン１０１の位置に応じて細かく曲率半径を段
階的に設定するとレンチキュラスクリーン１０１全面に
渡って補正を行うことができる。段階的に曲率半径を変
えてレンチキュラスクリーン１０１を作製するために
は、それぞれの曲率半径の切削用バイトを切り替えて作
製すると良い。このため作製工程は複雑にあるが、加工
技術の点では問題は無い。

【００２６】図２は本第２の発明の立体視用レンチキュ
ラスクリーンの一実施例を示す図である。図２におい
て、本実施例のレンチキュラスクリーン２０１の厚みｄ
は中央部に比べて周辺部の方が厚くなっている。シリン
ドリカルレンズの曲率半径は同じであるから、焦点距離
は変わらないが厚みに応じて主点の位置が変化する。

【００２７】図２において、レンチキュラスクリーン２
０１の中央部の厚みをｄ₁、最も周辺部の厚みをｄ₂と
すると、シリンドリカルレンズの頂点から主点までの距
離Ｌ₁、Ｌ₂はそれぞれ、Ｌ₁＝ｄ₁×（１−（１／ｎ）） …（４）Ｌ₂＝ｄ₂×（１−（１／ｎ）） …（５）で表せる。ずれ量Ｚを補正するためには、Ｚ＝Ｌ₂−Ｌ₁ …（６）となれば良い。（４），（５），（６）式より、ｄ₂−ｄ₁＝Ｚ／（１−（１／ｎ））となる。ここで、１．３ｍｍの補正を行うためには、Ｚ
＝１．３、ｎ＝１．４９として、ｄ₂−ｄ₁＝３．９５３を得る。すなわち、周辺部の厚みを中央部の厚みに対し
て３．９５３ｍｍ大きくすると良い。

【００２８】第２の発明の本実施例は、第１の発明の実
施例と同様に、レンチキュラスクリーンの位置に応じて
細かく厚みを段階的に設定した方が全面に渡って補正が
行き届く。厚みの変化は一定厚のアクリル等の板に同じ
材質の相当厚の板を貼り付けることで容易に実現でき
る。また、ここで屈折率の異なる材質を用いても良い。

【００２９】図３は本第３の発明の立体視用レンチキュ
ラスクリーンの第１の実施例を示す図である。

【００３０】図３において、本第１の実施例のレンチキ
ュラスクリーン３０１の屈折率ｎが中央部から周辺部に
かけて小さくなっている。このため、シリンドリカルレ
ンズの曲率半径、厚みは同じであるが、焦点距離が変わ
る。

【００３１】図３でレンチキュラスクリーン３０１の中
央部のＡ部材３０２の屈折率をｎ₁、周辺部のＢ部材３
０３の屈折率をｎ₂とすると、ｆ₁＝ｒ／（ｎ₁−１） …（７）ｆ₂＝ｒ／（ｎ₂−１） …（８）と表される。また、屈折率に応じて主点の位置も変化す
る。中央部と周辺部のシリンドリカルレンズの頂点から
主点までの距離Ｌ₁、Ｌ₂は厚みｄを同じとするとそれ
ぞれ、Ｌ₁＝ｄ×（１−（１／ｎ₁） …（９）Ｌ₂＝ｄ×（１−（１／ｎ₂） …（１０）で表せる。ずれ量Ｚを補正するために、Ｚ、ｆ₁、
ｆ₂、Ｌ₁、Ｌ₂はＺ＝ｆ₂−ｆ₁＋Ｌ₂−Ｌ₁ …（１１）の関係となる。（７），（８），（９），（１０），
（１１）式より、Ｚ＝ｒ×（１／（ｎ₂−１）−１／（ｎ₁−１））＋ｄ×（（１−（１／ｎ₂））−（１−（１／ｎ₁））） …（１２）となる。ここで、１．３ｍｍの補正を行うには、Ｚ＝
１．３、ｎ₁＝１．４９、ｄ＝３ｍｍ、ｒ＝２０ｍｍと
して、ｎ₂＝１．４７５を得る。

【００３２】従って図３に示すように、板厚、シリンド
リカルレンズの曲率半径を共通とし、中央部を屈折率
１．４９のＡ部材３０２で、周辺部を屈折率１．４７５
のＢ部材３０２でそれぞれ作製して組み合わせれば、焦
点ずれの補正がなされる。

【００３３】図４は本第３の発明の立体視用レンチキュ
ラスクリーンの第２の実施例を示す図である。

【００３４】図３において、仮に設計通りの部材が無い
場合には、図４に示すようにレンチキュラスクリーンの
部材の厚みで調整することができる。

【００３５】図４において、本第２の実施例のレンチキ
ュラスクリーン４０１は中央部を屈折率が１．５９のポ
リカーボネート４０２、周辺部は屈折率が１．４９のア
クリル４０３を使用している。中央部と周辺部の厚みを
同じにすると、周辺部の焦点が補正量以上に長くなって
しまうので、中央部のポリカーボネートの厚みを増やし
て調整を行っている。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、視差情報
を有する複数の画像をそれぞれ一定幅のストライプに分
割し、ストライプを周期的に表示した映像面に対応して
配置された、複数の縦長のシリンドリカルレンズからな
る立体視用レンチキュラスクリーンに於いて、中央から
周辺部の位置に応じて、シリンドリカルレンズの曲率半
径が段階的に大きくなっているか、または、シリンドリ
カルレンズの厚みが段階的に大きくなっているか、また
は、シリンドリカルレンズの屈折率が段階的に小さくな
っていることにより、周辺部の焦点ずれを補正すること
ができるので、観察者に対しレンチキュラスクリーン全
面に渡って、従来より、より立体視を可能にさせること
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本第１の発明の立体視用レンチキュラスクリー
ンの一実施例を示す図である。

【図２】本第２の発明の立体視用レンチキュラスクリー
ンの一実施例を示す図である。

【図３】本第３の発明の立体視用レンチキュラスクリー
ンの第１の実施例を示す図である。

【図４】本第３の発明の立体視用レンチキュラスクリー
ンの第２の実施例を示す図である。

【図５】従来の立体視用レンチキュラスクリーンの一部
を示す図である。

【図６】従来の立体視用レンチキュラスクリーンの第１
の例による立体表示の原理を示す図である。

【図７】従来の立体視用レンチキュラスクリーンの第２
の例による立体表示の原理を示す図である。

【図８】従来の立体視用レンチキュラスクリーンによる
ずれの発生を示す図である。

【図９】従来の立体視用レンチキュラスクリーンの位置
に対する焦点位置のずれ量を計算した結果の一例を示す
図である。

【符号の説明】

１０１，２０１，３０１，４０１，５０１レンチキ
ュラスクリーン１０２シリンドリカルレンズＡ１０３シリンドリカルレンズＢ１０４，１０５ストライプ１０６光線Ａ１０７光線Ｂ１０８焦点Ａ１０９焦点Ｂ１１０映像面３０２Ａ部材３０３Ｂ部材４０２ポリカーボネート４０３アクリル５０２シリンドリカルレンズ６０１左眼６０２右眼６０３映像面８０１観察者視点

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】視差情報を有する複数の画像をそれぞれ
一定幅のストライプに分割し、前記ストライプを周期的
に表示した映像面に対応して配置された、複数の縦長の
シリンドリカルレンズからなる立体視用レンチキュラス
クリーンに於いて、中央から周辺部の位置に応じて前記
シリンドリカルレンズの曲率半径が段階的に大きくなっ
ていることを特徴とする立体視用レンチキュラスクリー
ン。
【請求項２】視差情報を有する複数の画像をそれぞれ
一定幅のストライプに分割し、前記ストライプを周期的
に表示した映像面に対応して配置された、複数の縦長の
シリンドリカルレンズからなる立体視用レンチキュラス
クリーンに於いて、中央から周辺部の位置に応じて前記
シリンドリカルレンズの厚みが段階的に大きくなってい
ることを特徴とする立体視用レンチキュラスクリーン。
【請求項３】視差情報を有する複数の画像をそれぞれ
一定幅のストライプに分割し、前記ストライプを周期的
に表示した映像面に対応して配置された、複数の縦長の
シリンドリカルレンズからなる立体視用レンチキュラス
クリーンに於いて、中央から周辺部の位置に応じて前記
シリンドリカルレンズの屈折率が段階的に小さくなって
いることを特徴とする立体視用レンチキュラスクリー
ン。