JPH09311294A - Method and device for stereoscopic image display - Google Patents
Method and device for stereoscopic image displayInfo
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- JPH09311294A JPH09311294A JP8148611A JP14861196A JPH09311294A JP H09311294 A JPH09311294 A JP H09311294A JP 8148611 A JP8148611 A JP 8148611A JP 14861196 A JP14861196 A JP 14861196A JP H09311294 A JPH09311294 A JP H09311294A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は立体画像表示方法及
びそれを用いた立体画像表示装置に関し、特にテレビ、
ビデオ、コンピュータモニタ、ゲームマシンなどにおい
て立体表示を行うのに好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic image display method and a stereoscopic image display apparatus using the stereoscopic image display method, and more particularly to a television,
It is suitable for stereoscopic display on video, computer monitors, game machines, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、立体画像表示装置の方式として、
右眼用と左眼用の視差画像に対して偏光状態を異なら
せ、偏光めがねを用いて左右の視差画像を分離するもの
がある。その偏光の状態を異ならせるために表示ディス
プレイ側に液晶シャッターを設け、表示ディスプレイの
表示画像のフィールド信号に同期させて、偏光状態を切
り替え、偏光めがねをかけた観察者は時分割で片眼づつ
左右画像を分離して立体視を可能にする方式が実用化さ
れている。しかし、この方式では観察者は常に偏光めが
ねをかけねばならず、煩わしいという欠点があった。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of a stereoscopic image display device,
There is one in which the right and left parallax images are made different in polarization state and the left and right parallax images are separated by using polarization glasses. A liquid crystal shutter is provided on the display display side to change the polarization state, and the polarization state is switched in synchronization with the field signal of the display image on the display display. A method of separating left and right images to enable stereoscopic viewing has been put into practical use. However, this method has a drawback that the observer must always wear polarized glasses, which is troublesome.
【０００３】それに対して、偏光めがねを用いない立体
画像表示方式として、ディスプレイの前面にレンチキュ
ラレンズを設け、空間的に観察者の左右の眼に入る画像
を分離するレンチキュラレンズ方式がある。On the other hand, as a stereoscopic image display system that does not use polarized glasses, there is a lenticular lens system in which a lenticular lens is provided in front of the display and spatially separates images entering the left and right eyes of an observer.
【０００４】図11はレンチキュラレンズ方式の従来例の
説明図である。図は水平方向の断面図を表している。図
中、1 は液晶ディスプレイの表示画素部であり、ガラス
基板、カラーフィルタ、電極、偏光板、バックライトな
どは省略している。表示画素部1 は画素を形成するカラ
ーフィルタを配置した開口部2Kと画素間を分離するブラ
ックマトリクス3Bから構成している。液晶ディスプレイ
の観察者側には、断面が図示のように半円状で各々紙面
に直角方向に延びる多数のシリンドリカルレンズからな
るレンチキュラレンズ (シリンドリカルレンズアレイ)
4Lを配置しており、その焦点面に表示画素部1 が位置し
ている。FIG. 11 is an explanatory view of a conventional example of the lenticular lens system. The figure represents a cross-sectional view in the horizontal direction. In the figure, 1 is a display pixel portion of a liquid crystal display, and a glass substrate, a color filter, an electrode, a polarizing plate, a backlight and the like are omitted. The display pixel portion 1 is composed of an opening 2K in which a color filter forming a pixel is arranged and a black matrix 3B for separating the pixels. On the viewer side of the liquid crystal display, a lenticular lens (cylindrical lens array) consisting of a large number of cylindrical lenses, each of which has a semicircular cross section and extends in a direction perpendicular to the plane of the drawing, as shown in the figure.
4L is arranged, and the display pixel unit 1 is located on the focal plane.
【０００５】表示画素部1 には図示のようにレンチキュ
ラレンズの一つのピッチに対応して右眼用ストライプ画
素(Ri)、左眼用ストライプ画素(Li)を対として交互に配
置しており、これらの画素はレンチキュラレンズ4Lによ
り観察者の右眼ER、左眼ELの領域に光学的に分離して結
像され、立体視を実現している。In the display pixel section 1, right-eye stripe pixels (R i ) and left-eye stripe pixels (L i ) are alternately arranged in pairs corresponding to one pitch of the lenticular lens as shown in the figure. The pixels are optically separated by the lenticular lens 4L and formed in the regions of the right eye E R and the left eye E L of the observer to realize stereoscopic vision.
【０００６】図はディスプレイの中央部分のシリンドリ
カルレンズ40により右眼用、左眼用ストライプ画素の各
々を観察できる空間的領域を示しており、他の各シリン
ドリカルレンズについても同様に左右に分離した空間的
領域が観察者の左右眼の位置で重なり、画面全面にわた
って一様に左右のストライプ画素が分離して観察され
る。[0006] Figure for the right eye by the cylindrical lens 4 0 of the central portion of the display shows the spatial region can be observed each stripe pixels for the left eye, and separated in the left and right as well for each of the other cylindrical lenses The spatial regions overlap at the positions of the left and right eyes of the observer, and the left and right stripe pixels are uniformly separated and observed over the entire screen.
【０００７】この方式では左右の視差画像を夫々縦のス
トライプ画素に分割し、それらを交互に例えばL1R2L3R4
L5R6・・・・と配列して1 つのストライプ画像 (縦ストライ
プ画像) を合成し、表示しなければならないので、画像
する視差画像の解像度は1/2になる。In this method, the left and right parallax images are each divided into vertical stripe pixels, which are alternately arranged, for example, L 1 R 2 L 3 R 4
Since one stripe image (longitudinal stripe image) must be combined and displayed by arranging L 5 R 6 ..., The resolution of the parallax image to be formed is halved.
【０００８】それに対して、特開平5ー107663号公報、特
開平7ー234459号公報には解像度の低下のない立体画像表
示装置が開示されている。図12は特開平5ー107663号公報
に開示されている立体画像表示装置の基本構成図であ
る。この立体画像表示装置は図12(A) に示すように、マ
トリクス型面光源102 とレンチキュラーシート103 から
なる光指向性切り替え装置101 と透過型表示装置104 と
から構成しており、右眼用のストライプ状の光源（図12
(B) の102R）が点灯している時はこれに同期して右眼用
の視差画像（図12(C) の104R）を奇数フレームで表示
し、左眼用のストライプ状の光源（図12(B) の102L）が
点灯している時はこれに同期して左眼用の視差画像（図
12(C) の104L）を偶数フレームで表示する。これにより
左右の視差画像を構成する各画素を偶数フレームと奇数
フレームに応じて全て用いるので、視差画像の分割を行
う必要がなく解像度の低下のない立体画像表示装置が実
現できる。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-107663 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-234459 disclose stereoscopic image display devices in which resolution does not decrease. FIG. 12 is a basic configuration diagram of the stereoscopic image display device disclosed in JP-A-5-107663. As shown in FIG. 12 (A), this stereoscopic image display device includes a light directivity switching device 101 including a matrix type surface light source 102 and a lenticular sheet 103, and a transmissive display device 104. Striped light source (Fig. 12
When (R) 102R in (B) is lit, the parallax image for the right eye (104R in Fig. 12C) is displayed in odd frames in synchronization with this, and the striped light source for the left eye (Fig. Parallax image for the left eye (Fig. 102L of 12 (B))
12 (C) 104L) is displayed in an even frame. As a result, all the pixels forming the left and right parallax images are used according to the even-numbered frame and the odd-numbered frame, so that it is not necessary to divide the parallax image, and a stereoscopic image display device with no reduction in resolution can be realized.
【０００９】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図11の
レンチキュラレンズを用いた方式では、レンズ面などか
らの表面反射で画質が損なわれたり、液晶ディスプレイ
のブラックマトリクス3がモアレ縞となって見え、目障
りであった。However, in the method using the lenticular lens shown in FIG. 11, the image quality is impaired by surface reflection from the lens surface, and the black matrix 3 of the liquid crystal display appears as moire fringes. It was an eyesore.
【００１０】また、図12の右眼視差画像と左眼視差画像
を時分割で表示する従来例の方法では、フリッカの発生
を解決する為に画像の切替を高速で行わなければならな
いという問題があった。磯野らはテレビジョン学会誌、
Vol.41, No.6 (1987), pp549-555、において" 時分割立
体視の成立条件" について報告しており、それによると
フィールド（フレーム）周波数30Hzの時分割方式では立
体視が得られないことが報告されている。さらに、両眼
を交互に開閉した場合のフリッカが知覚されない限界の
周波数（臨界融合周波数 CFFという）は約55Hzであり、
フリッカの点からいえばフィールド（フレーム）周波数
は少なくとも110Hz 以上必要であることが報告されてい
る。Further, in the conventional method of displaying the right-eye parallax image and the left-eye parallax image of FIG. 12 in a time-division manner, there is a problem that images must be switched at high speed in order to solve the occurrence of flicker. there were. Isono et al.
Vol.41, No.6 (1987), pp549-555, reports on the "conditions for establishing time-division stereoscopic vision". According to it, stereoscopic vision can be obtained by the time-divisional method with a field (frame) frequency of 30 Hz. Not reported. Furthermore, the limit frequency at which flicker is not perceived when alternately opening and closing both eyes (called the critical fusion frequency CFF) is approximately 55 Hz,
From the viewpoint of flicker, it has been reported that the field (frame) frequency must be at least 110 Hz or higher.
【００１１】従って、図12の従来例においては透過型表
示装置104 として、高速表示のできる表示デバイスが必
要であるという問題があった。Therefore, the conventional example of FIG. 12 has a problem that a display device capable of high-speed display is required as the transmissive display device 104.
【００１２】本発明の目的は、表示速度 (フレームレー
ト) が遅いディスプレイデバイスを用いてもフリッカー
の発生がなく、特に上下方向に広い観察領域で画面全体
にわたって一様に左右のストライプ画素を分離して見え
の良い立体画像として観察することができる立体画像表
示方法及びそれを用いた立体画像表示装置の提供であ
る。An object of the present invention is to prevent flicker even when a display device having a low display speed (frame rate) is used, and in particular, to separate the left and right stripe pixels uniformly over the entire screen in a wide vertical observation area. The present invention provides a stereoscopic image display method and a stereoscopic image display device using the stereoscopic image display method that can be observed as a stereoscopic image having a good appearance.
【００１３】更なる目的は、 （１−１） ディスプレイデバイスに第１の合成ストラ
イプ画像と第2 の合成ストライプ画像を交互に表示し、
これに同期して透過型の空間変調素子又は自発光型表示
素子に対応するマスクパターン又は発光パターンを表示
することにより、立体画像の表示解像度を高くすること
ができる。 （１−２） ディスプレイデバイスの画像表示面の所定
の領域にのみ立体画像を表示し、その他の部分には通常
の2 次元画像を表示して3 次元画像と2 次元画像を混在
表示することができる。 等の少なくとも1 つの効果を有する立体画像表示方法及
びそれを用いた立体画像表示装置の提供である。A further object is (1-1) alternately displaying a first composite stripe image and a second composite stripe image on a display device,
By displaying the mask pattern or the light emission pattern corresponding to the transmissive spatial modulation element or the self-luminous display element in synchronization with this, the display resolution of the stereoscopic image can be increased. (1-2) It is possible to display a stereoscopic image only in a predetermined area of the image display surface of the display device, display a normal 2D image in the other area, and display a 3D image and a 2D image together. it can. And a stereoscopic image display device using the stereoscopic image display method having at least one effect.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明の立体画像表示方
法は、 （２−１） 所定の形状の光束を射出させる光源手段
と、水平方向と垂直方向とで光学作用の異なるマイクロ
光学素子と、透過型のディスプレイデバイスとを有し、
該ディスプレイデバイスに右眼用の視差画像と左眼用の
視差画像の夫々を多数のストライプ状の画素に分割して
得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を所定の順序
で交互に並べて1 つの画像としたストライプ画像を表示
し、該光源手段より射出する光束に該マイクロ光学素子
で指向性を与えて該ストライプ画像を照射し、該光束を
少なくとも2 つの領域に分離させて該ストライプ画像を
立体画像として観察者に視認せしめる際、該光源手段の
開口上の1 点より射出する光束は該マイクロ光学素子に
より水平断面では略平行光束に、垂直断面では該ディス
プレイデバイス上に略集光する集光光束に変換されるこ
と等を特徴としている。A stereoscopic image display method according to the present invention comprises: (2-1) a light source means for emitting a light beam having a predetermined shape, and a micro-optical element having a different optical action in the horizontal and vertical directions. , Having a transmissive display device,
On the display device, a right-eye parallax image and a left-eye parallax image are divided into a large number of stripe-shaped pixels, respectively, and a right stripe pixel and a left stripe pixel are alternately arranged in a predetermined order to form a single image. A stripe image is displayed, and the light beam emitted from the light source means is directed by the micro optical element to irradiate the stripe image, and the light beam is separated into at least two regions to form a stereoscopic image of the stripe image. As seen by the observer, the light beam emitted from one point on the aperture of the light source means is a substantially parallel light beam in the horizontal section by the micro-optical element, and a condensed light beam that is substantially focused on the display device in the vertical section. It is characterized by being converted into.
【００１５】特に、 （２−１−１） 前記光源手段を市松状の開口部と遮光
部より成るマスクパターンを形成したマスク基板若しく
は空間光変調素子を面光源で照明するように構成し、又
は前記光源手段を自発光型表示素子の発光面上に市松状
の発光部と非発光部より成る発光パターンを形成して構
成し、前記ストライプ画像を前記右眼用の視差画像と前
記左眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画
素に分割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素
を所定の順序で交互に上下方向に並べて1 つの画像とし
た横ストライプ画像とする。 （２−１−２） 前記横ストライプ画像を構成する左右
の横ストライプ画素を前記ディスプレイデバイスの１走
査線毎に交互に表示する。 （２−１−３） 前記ディスプレイデバイスに前記横ス
トライプ画像を2:1 インターレース走査により表示し、
その際、1 つの横ストライプ画像を構成する右ストライ
プ画素の全てと左ストライプ画素の全てを夫々１フィー
ルド毎に表示する。 （２−１−４） 前記マイクロ光学素子は垂直方向に長
い縦シリンドリカルレンズを水平方向に多数並べて成る
縦シリンドリカルレンズアレイ又は垂直方向と水平方向
に異なる焦点距離を持つトーリックレンズを垂直、水平
方向に2 次元的に配置して成るトーリックレンズアレイ
を有し、該縦シリンドリカルレンズアレイ又は該トーリ
ックレンズアレイの水平方向のピッチP3X が前記マスク
パターン若しくは前記発光パターンの水平方向の一対の
開口部・遮光部若しくは発光部・非発光部からなるピッ
チP9X に対応し、該ピッチP9X よりも僅かに小さい。 （２−１−５） 前記縦シリンドリカルレンズアレイ又
は前記トーリックレンズアレイと予め定められた所定の
観察者の位置との距離をL0 、該縦シリンドリカルレン
ズアレイ又は該トーリックレンズアレイと前記マスクパ
ターン若しくは前記発光パターンとの距離をd1 とする
とき、前記の諸元P3X ,P9Xと該L0 ,d1とが L0 : (L0+d1) = P3X : P9X なる関係を満足している。 （２−１−６） 前記マイクロ光学素子は水平方向に長
い横シリンドリカルレンズを垂直方向に多数並べて成る
横シリンドリカルレンズアレイ又は垂直方向と水平方向
に異なる焦点距離を持つトーリックレンズを垂直、水平
方向に2 次元的に配置して成るトーリックレンズアレイ
を有し、該横シリンドリカルレンズアレイ又は該トーリ
ックレンズアレイの垂直方向のピッチをVL、前記ディス
プレイデバイスに表示するストライプ画素の垂直方向の
ピッチをVd、前記マスクパターンの市松状の開口部又は
前記発光パターンの市松状の発光部の垂直方向のピッチ
をVm、該ディスプレイデバイスと該横シリンドリカルレ
ンズアレイ又は該トーリックレンズアレイとの距離をL
1、該横シリンドリカルレンズアレイ又は該トーリック
レンズアレイと該マスクパターン若しくは該発光パター
ンとの距離をL2、該横シリンドリカルレンズアレイを構
成する横シリンドリカルレンズ又は該トーリックレンズ
アレイを構成するトーリックレンズの垂直断面内の焦点
距離をfvとするとき、これらの諸元が Vd：Vm＝L1：L2 Vd：VL＝(L1+L2)/2 ：L2 1/fv＝1/L1+1/L2 なる関係を満足している。 （２−１−７） 前記ディスプレイデバイスから観察者
までの予め設定された距離をL として、 前記の諸元V
d、Vm、L1、L2と該L とが Vd：Vm＝ L:(L+L1+L2) なる関係を満足している。 （２−１−８） 前記マイクロ光学素子は縦シリンドリ
カルレンズアレイ及び横シリンドリカルレンズアレイを
有する。 （２−１−９） 前記マイクロ光学素子は垂直方向と水
平方向に異なる焦点距離を持ったトーリックレンズを垂
直、水平方向に2 次元的に配置して成るトーリックレン
ズアレイを有する。 （２−１−１０） 前記光源手段を前記面光源とマトリ
クス状に前記マスクパターンを形成できる透過型の空間
光変調素子又は自発光型表示素子で構成し、所定の信号
により該マスクパターン又は前記発光パターンを制御す
る。 （２−１−１１） 前記空間光変調素子の上に前記マス
クパターンを部分的に形成し、該空間光変調素子のそれ
以外の部分では全て開口部を形成し、又は前記自発光型
表示素子の前記発光面上に前記発光パターンを部分的に
形成し、該発光面のそれ以外の部分をはすべて発光さ
せ、部分的に形成した該マスクパターン又は該発光パタ
ーンに対応する前記ディスプレイデバイスの表示領域に
のみ前記横ストライプ画像を表示して部分的にストライ
プ画像を立体画像として観察させる。 （２−１−１２） 前記ディスプレイデバイスに表示す
る横ストライプ画像は、右眼用の視差画像を横ストライ
プ画素に分割して得た右ストライプ画素のうちの奇数番
目のストライプ画素と、左眼用の視差画像を横ストライ
プ画素に分割して得た左ストライプ画素のうちの偶数番
目のストライプ画素とを交互に配列して合成した第1 の
横ストライプ画像、又は右眼用の視差画像を横ストライ
プ画素に分割して得た右ストライプ画素のうちの偶数番
目のストライプ画素と、左眼用の視差画像を横ストライ
プ画素に分割して得た左ストライプ画素のうちの奇数番
目のストライプ画素とを交互に配列して合成した第2 の
横ストライプ画像であって、該2 つの横ストライプ画像
の１つを該ディスプレイデバイスに表示した後、続いて
他方の横ストライプ画像を表示し、その際、前記マスク
パターンの開口部と遮光部又は前記発光パターンの発光
部と非発光部とを切り換えて表示する。 （２−１−１３） 前記2 つの横ストライプ画像と、前
記マスクパターンの開口部と遮光部又は前記発光パター
ンの発光部・非発光部とを切り換え表示する際に、前記
ディスプレイデバイスと前記空間光変調素子又は前記自
発光型表示素子の対応する走査線上で１画素毎又は１走
査線毎に同期して切り換え表示する。こと等を特徴とし
ている。In particular, (2-1-1) the light source means is configured to illuminate with a surface light source a mask substrate or a spatial light modulator having a mask pattern formed of checkered openings and light-shielding portions, or The light source means is formed by forming a light emitting pattern consisting of a checkered light emitting portion and a non-light emitting portion on a light emitting surface of a self-luminous display element, and the stripe image is for the parallax image for the right eye and the left eye. The right stripe pixels and the left stripe pixels obtained by dividing each of the parallax images into a large number of horizontal stripe pixels are alternately arranged in a predetermined order in the vertical direction to form a single horizontal stripe image. (2-1-2) The left and right horizontal stripe pixels forming the horizontal stripe image are alternately displayed for each scanning line of the display device. (2-1-3) displaying the horizontal stripe image on the display device by 2: 1 interlace scanning,
At this time, all of the right stripe pixels and all of the left stripe pixels forming one horizontal stripe image are displayed for each field. (2-1-4) The micro-optical element is a vertical cylindrical lens array formed by arranging a large number of vertical cylindrical lenses long in the vertical direction in the horizontal direction or a toric lens having different focal lengths in the vertical and horizontal directions in the vertical and horizontal directions. A toric lens array arranged two-dimensionally, and the vertical pitch P 3X of the vertical cylindrical lens array or the toric lens array has a pair of horizontal openings / light-shielding of the mask pattern or the light emitting pattern. Corresponding to a pitch P 9X composed of a portion or a light emitting portion / non-light emitting portion, and is slightly smaller than the pitch P 9X . (2-1-5) The distance between the vertical cylindrical lens array or the toric lens array and a predetermined predetermined observer position is L0, the vertical cylindrical lens array or the toric lens array and the mask pattern or the When the distance from the light emission pattern is d1, the above specifications P 3X , P 9X and the L 0, d1 satisfy the relationship of L0: (L0 + d1) = P 3X : P 9X . (2-1-6) The micro optical element is a horizontal cylindrical lens array formed by arranging a large number of horizontal cylindrical lenses that are long in the horizontal direction in the vertical direction, or a toric lens having different focal lengths in the vertical and horizontal directions in the vertical and horizontal directions. A two-dimensionally arranged toric lens array, the vertical pitch of the lateral cylindrical lens array or the toric lens array is VL, the vertical pitch of stripe pixels displayed on the display device is Vd, and The vertical pitch of the checkered openings of the mask pattern or the checkered light emitting sections of the light emitting pattern is Vm, and the distance between the display device and the lateral cylindrical lens array or the toric lens array is L.
1, L2 is the distance between the lateral cylindrical lens array or the toric lens array and the mask pattern or the light emitting pattern, and the vertical cross section of the lateral cylindrical lens forming the lateral cylindrical lens array or the toric lens forming the toric lens array When the focal length inside is fv, these specifications satisfy the relationship of Vd: Vm = L1: L2 Vd: VL = (L1 + L2) / 2: L2 1 / fv = 1 / L1 + 1 / L2 are doing. (2-1-7) With the preset distance from the display device to the observer set as L, the above-mentioned specifications V
d, Vm, L1, L2 and the L satisfy the relationship of Vd: Vm = L: (L + L1 + L2). (2-1-8) The micro optical element has a vertical cylindrical lens array and a horizontal cylindrical lens array. (2-1-9) The micro optical element has a toric lens array in which toric lenses having different focal lengths in the vertical and horizontal directions are two-dimensionally arranged in the vertical and horizontal directions. (2-1-10) The light source means is composed of a transmission type spatial light modulation element or a self-luminous display element capable of forming the mask pattern in a matrix with the surface light source, and the mask pattern or the Control the light emission pattern. (2-1-11) The mask pattern is partially formed on the spatial light modulation element, and openings are formed in all other portions of the spatial light modulation element, or the self-luminous display element. Of the display device corresponding to the partially formed mask pattern or the light emitting pattern by partially forming the light emitting pattern on the light emitting surface and causing all other portions of the light emitting surface to emit light. The horizontal stripe image is displayed only in the area, and the stripe image is partially observed as a stereoscopic image. (2-1-12) The horizontal stripe image displayed on the display device is an odd-numbered stripe pixel among the right stripe pixels obtained by dividing the right-eye parallax image into horizontal stripe pixels, and the left-eye stripe image. 1st horizontal stripe image that is composed by alternately arranging the even-numbered stripe pixels of the left stripe pixels obtained by dividing the parallax image of 1 to horizontal stripe pixels, or the horizontal stripe of the parallax image for the right eye. Alternating even-numbered stripe pixels of the right stripe pixels obtained by dividing into pixels and odd-numbered stripe pixels of the left stripe pixels obtained by dividing the parallax image for the left eye into horizontal stripe pixels A second horizontal stripe image synthesized by arranging the first horizontal stripe image and the second horizontal stripe image after displaying one of the two horizontal stripe images on the display device. An image is displayed, and at this time, the opening portion and the light shielding portion of the mask pattern or the light emitting portion and the non-light emitting portion of the light emitting pattern are switched and displayed. (2-1-13) When the two horizontal stripe images and the opening portion of the mask pattern and the light shielding portion or the light emitting portion / non-light emitting portion of the light emitting pattern are switched and displayed, the display device and the space light are displayed. Switching display is performed in synchronization with each pixel or each scanning line on the corresponding scanning line of the modulation element or the self-luminous display element. It is characterized by
【００１６】又、本発明の立体画像表示装置は、 （２−２） (2-1)〜(2-1-13)項のいずれか１項に記載
の立体画像表示方法を用いること等を特徴としている。Further, the three-dimensional image display device of the present invention uses the three-dimensional image display method described in any one of (2-2) (2-1) to (2-1-13). It has a feature.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】図1 は本発明の立体画像表示装置
の実施形態 1の要部斜視図である。図中、6は画像表示
用のディスプレイデバイスであり、例えば液晶素子(LC
D) で構成する。1 は2 枚のガラス基板5 の間に形成さ
れた液晶層などからなる表示画素部であり、後述する3
次元画像を表示する。図は、偏光板、カラーフィルタ
ー、電極、ブラックマトリクス、反射防止膜などは省略
してある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a perspective view of essential parts of a first embodiment of a stereoscopic image display device of the present invention. In the figure, 6 is a display device for displaying an image, for example, a liquid crystal element (LC
D). Reference numeral 1 denotes a display pixel portion including a liquid crystal layer formed between two glass substrates 5, which will be described later.
Display a two-dimensional image. In the figure, a polarizing plate, a color filter, an electrode, a black matrix, an antireflection film, etc. are omitted.
【００１８】10は照明光源となるバックライト (面光
源) である。ディスプレイデバイス6とバックライト10
の間には、市松状の開口8 を備えたマスクパターン9 を
形成したマスク基板 (マスク) 7 を配置している。マス
クパターン9 はガラスまたは樹脂からなるマスク基板7
上にクロムなどの金属蒸着膜または光吸収材等をパター
ニングして製作している。バックライト10、マスク基板
7 等は光源手段の一要素を構成している。Reference numeral 10 denotes a backlight (surface light source) which serves as an illumination light source. Display device 6 and backlight 10
A mask substrate (mask) 7 on which a mask pattern 9 having checkered openings 8 is formed is arranged between them. The mask pattern 9 is a mask substrate 7 made of glass or resin.
It is manufactured by patterning a metal deposition film such as chrome or a light absorbing material on the top. Backlight 10, mask substrate
7 and the like constitute one element of the light source means.
【００１９】マスク基板7 とディスプレイデバイス6 の
間には、透明樹脂またはガラス製の第1 のレンチキュラ
レンズ3 及び第2 のレンチキュラレンズ4 を配置してい
る。第1 のレンチキュラレンズ3 は垂直方向に長い縦シ
リンドリカルレンズを左右方向に並べて構成した縦シリ
ンドリカルレンズアレイであり、第2 のレンチキュラレ
ンズ4 は水平方向に長い横シリンドリカルレンズを上下
方向に並べて構成した横シリンドリカルレンズアレイで
ある。なお、第1 のレンチキュラレンズ3 及び第2 のレ
ンチキュラレンズ4 は夫々マイクロ光学素子3Hの一要素
を形成している。A first lenticular lens 3 and a second lenticular lens 4 made of transparent resin or glass are arranged between the mask substrate 7 and the display device 6. The first lenticular lens 3 is a vertical cylindrical lens array composed of vertically arranged vertical cylindrical lenses arranged in the left-right direction, and the second lenticular lens 4 is a horizontal cylindrical lens array composed of horizontally long horizontal cylindrical lenses arranged in the vertical direction. It is a cylindrical lens array. The first lenticular lens 3 and the second lenticular lens 4 each form one element of the micro optical element 3H.
【００２０】ディスプレイデバイス6 に表示する画像は
図示するように左右の視差画像R 及びL を夫々上下方向
に多数の横ストライプ状の横ストライプ画素Ri,Li に分
割し、それらを例えば画面上からL1R2L3R4L5R6・・・・と交
互に並べて1 つの画像に構成した横ストライプ画像であ
る。As shown in the figure, the image displayed on the display device 6 is obtained by dividing the left and right parallax images R and L into a large number of horizontal stripe pixels R i and L i in the vertical direction, and dividing them into, for example, on the screen. To L 1 R 2 L 3 R 4 L 5 R 6 ... are alternately arranged side by side to form a single image.
【００２１】バックライト10からの光はマスク基板7 の
各開口8 を透過し、マイクロ光学素子3Hを通ってディス
プレイデバイス6 を照明し、観察者の両眼に左右のスト
ライプ画素Ri,Li が分離して観察される。The light from the backlight 10 passes through each opening 8 of the mask substrate 7, passes through the micro optical element 3H and illuminates the display device 6, and the left and right stripe pixels R i and L i are displayed on both eyes of the observer. Are observed separately.
【００２２】図2 は実施形態1 の水平断面図であり、実
施形態1 において観察者の両眼に左右のストライプ画素
が水平方向に分離して視認される原理の説明図である。
マスク基板7 はバックライト10により照明され、開口8
から光が出射する。マスク基板7 の観察者側には第1 の
レンチキュラレンズ3 を配置しており、その各シリンド
リカルレンズのほぼ焦点位置にマスクパターン9 がくる
ようにレンズ曲率を設計している。この断面においては
第2 のレンチキュラレンズ4 は光学的に何の作用もしな
いので、開口8 上の1 点から射出する光束はこの断面内
ではマイクロ光学素子3Hを透過して略平行光束に変換さ
れる。なお、この断面における平行光束は、厳密に平行
でなくとも良く、観察者の位置において左右の画像領域
が混ざりクロストークが発生して立体視に障害が起こら
ない範囲ならば本発明の目的を達成する。FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view of the first embodiment, and is an explanatory view of the principle in which the left and right stripe pixels are visually recognized in both eyes of an observer in the horizontal direction in the first embodiment.
The mask substrate 7 is illuminated by the backlight 10 and the opening 8
The light is emitted from. The first lenticular lens 3 is arranged on the observer side of the mask substrate 7, and the lens curvature is designed so that the mask pattern 9 is located substantially at the focal position of each cylindrical lens. In this section, the second lenticular lens 4 has no optical effect, so the light beam emitted from one point on the aperture 8 passes through the micro optical element 3H and is converted into a substantially parallel light beam in this section. It The parallel light flux in this cross section does not have to be strictly parallel, and the object of the present invention is achieved as long as the left and right image areas are mixed at the position of the observer and crosstalk does not occur and stereoscopic vision does not occur. To do.
【００２３】マスクパターン9 の一対の開口部と遮光部
は略第1 のレンチキュラレンズ3 の1 ピッチに対応する
ように設定している。図に示した開口部と遮光部のパタ
ーンでは、ディスプレイデバイス6 に表示した横ストラ
イプ状の左右のストライプ画素のうち左ストライプ画素
Liが対応しており、開口部8 から出射した光は第1 のレ
ンチキュラレンズ3 を通してディスプレイデバイス6 上
の左ストライプ画素Liを図の実線で示す範囲に指向性を
もって照明する。The pair of openings and the light shield of the mask pattern 9 are set so as to correspond to approximately one pitch of the first lenticular lens 3. In the pattern of openings and light-shielding parts shown in the figure, the left stripe pixel among the left and right stripe pixels in the horizontal stripe shape displayed on the display device 6 is displayed.
Corresponding to L i , the light emitted from the opening 8 passes through the first lenticular lens 3 and illuminates the left stripe pixel L i on the display device 6 in the range shown by the solid line in the figure.
【００２４】図中のELは観察者の左眼を示しており、画
面の全幅にわたって、開口部8 からの光が一様に左眼EL
に集まるように第1 のレンチキュラレンズ3 のピッチP
3X はマスクパターン9 の一対の開口部と遮光部のピッ
チP9X よりもわずかに小さくしてある。具体的には該ピ
ッチP3X は、あらかじめ定められた観察者の所定の位置
から第１のレンチキュラレンズ3までの光学的距離をL0
、第１のレンチキュラレンズ３からマスクパターン9ま
での光学的距離をd1 としたとき、 L0 : (L0+d1) = P3X : P9X ・・・・・(5) を満たすように定められる。これにより、ディスプレイ
デバイス6 に表示した左ストライプ画素Liは左眼EL付近
の範囲のみで観察される。[0024] E L in the figure shows the left eye of the observer, over the entire width of the screen, the light is uniformly left eye E L of the opening 8
1st lenticular lens 3 pitch P to gather in
3X is slightly smaller than the pitch P 9X between the pair of openings of the mask pattern 9 and the light shielding part. Specifically, the pitch P 3X is the optical distance L 0 from the predetermined position of the observer determined in advance to the first lenticular lens 3.
, L1: (L0 + d1) = P3X : P9X (5), where d1 is the optical distance from the first lenticular lens 3 to the mask pattern 9. As a result, the left stripe pixel L i displayed on the display device 6 is observed only in the range near the left eye E L.
【００２５】また、右ストライプ画素Riに関しては、マ
スクパターン9 の開口部と遮光部のパターンは図とは逆
になり、ディスプレイデバイス6 に表示した横ストライ
プ状の左右ストライプ画素のうち右ストライプ画素Riに
対応するようになり、第1 のレンチキュラレンズ3 を通
して右ストライプ画素Riは右眼ER付近の範囲に指向性を
もって照明される。これにより、ディスプレイデバイス
6 に表示された横ストライプ状の右ストライプ画素Riは
右眼ER付近の範囲のみで観察される。本実施形態はこの
ようにしてディスプレイデバイス6 上の左右のストライ
プ画素が水平方向に左眼、右眼の領域に分離して観察さ
れる。Regarding the right stripe pixel R i , the pattern of the opening and the light shielding portion of the mask pattern 9 is opposite to that shown in the drawing, and the right stripe pixel among the horizontal stripe-shaped left and right stripe pixels displayed on the display device 6 is shown. now corresponds to R i, right stripe pixels R i through the first lenticular lens 3 is illuminated directionally to range around the right eye E R. This allows display devices
The horizontal stripe-shaped right stripe pixel R i displayed in 6 is observed only in the range near the right eye E R. In this embodiment, the left and right stripe pixels on the display device 6 are thus observed in the horizontal direction separately in the left eye and right eye regions.
【００２６】図3 は実施形態1 の上下方向の断面の説明
略図である。これを用いて上下方向の観察領域を説明す
る。図3 ではこの断面については光学作用を持たない第
1 のレンチキュラレンズ3 および光学作用に直接関係し
ないガラス基板を省略しており、第2 のレンチキュラレ
ンズ4 についても概念的に表現する。マスクパターン9
の開口8 は図１のように市松状になっており、上下方向
にはディスプレイデバイス6 に表示する上下交互に配列
した横ストライプ状の左右のストライプ画素に対応して
いる。FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a vertical cross section of the first embodiment. The observation region in the vertical direction will be described using this. In Fig. 3, this section has no optical effect.
The first lenticular lens 3 and the glass substrate not directly related to the optical action are omitted, and the second lenticular lens 4 is also conceptually expressed. Mask pattern 9
The openings 8 are in a checkered pattern as shown in FIG. 1, and correspond to the left and right stripe pixels of the horizontal stripes arranged vertically alternately on the display device 6 in the vertical direction.
【００２７】図3 中、市松開口8 の開口パターンは左又
は右ストライプ画素を照明するためのもので、ここでは
例えば左ストライプ画素Liを照明するものとし、マスク
パターン9 の黒く塗りつぶした部分は光を通さない遮光
部である。ディスプレイデバイス6 上では左眼に対応す
る左ストライプ画素Liを白、右眼に対応する右ストライ
プ画素Riを黒く塗りつぶして表す。In FIG. 3, the opening pattern of the checkered opening 8 is for illuminating the left or right stripe pixel. Here, for example, the left stripe pixel L i is illuminated, and the black-painted portion of the mask pattern 9 is It is a light blocking part that does not allow light to pass through. On the display device 6, the left stripe pixels L i corresponding to the left eye are shown in white and the right stripe pixels R i corresponding to the right eye are shown in black.
【００２８】ここで、マスクパターン9 の或る上下方向
断面内の開口部の幅（ピッチ）をVm、第2 のレンチキュ
ラレンズ4 のピッチをVL、ディスプレイデバイス6 の上
下方向の画素ピッチ (これはディスプレイデバイス6 に
表示するストライプ画素の垂直方向のピッチと等しい)
をVd、第2 のレンチキュラレンズ4 を構成する個々のシ
リンドリカルレンズの図3 の紙面内の焦点距離をfvと
し、ディスプレイデバイス6 の表示面から第2 のレンチ
キュラレンズ4 の観察者側の主平面までの距離をL1、第
2 のレンチキュラレンズ4 のマスク側主平面からマスク
パターン9 までの距離をL2とするとき、これらの諸元は Vd：Vm＝L1：L2 ・・・・・・(1) Vd：VL＝(L1+L2)/2 ：L2・・・(2) 1/fv＝ 1/L1+1/L2 ・・・(3) の関係をみたすように設定している。Here, the width (pitch) of the opening in the vertical cross section of the mask pattern 9 is Vm, the pitch of the second lenticular lens 4 is VL, and the vertical pixel pitch of the display device 6 (this is (Equal to the vertical pitch of the stripe pixels displayed on display device 6)
Let Vd be the focal length of the individual cylindrical lenses that make up the second lenticular lens 4 in the plane of the paper in Fig. 3, and fv, from the display surface of the display device 6 to the main plane of the second lenticular lens 4 on the observer side. The distance of L1, the
When the distance from the mask side main plane of the lenticular lens 4 of 2 to the mask pattern 9 is L2, these specifications are Vd: Vm = L1: L2 ........ (1) Vd: VL = (L1 + L2) / 2 ： L2 ・ ・ ・ (2) 1 / fv ＝ 1 / L1 + 1 / L2 ・ ・ ・ (3) is set.
【００２９】このときマスクパターン9 の開口8 はそれ
ぞれ対応するストライプ画素上に図3 紙面に垂直な線状
に集光している。市松開口の1 つの開口に注目すると図
3 中、中央の開口8-1 の中心の点A から発し、第2 のレ
ンチキュラレンズ4 の対応するシリンドリカルレンズ4-
1 に入射する光束はディスプレイデバイス6 の対応する
画素列6-1 の中央の点A'上に線状に集光する。中央の開
口8-1 の中心の点A から発し、シリンドリカルレンズ4-
1 以外の第2 のレンチキュラレンズ4 を構成するシリン
ドリカルレンズに入射する光束は夫々ディスプレイデバ
イス6 の別の左眼用ストライプ画素Liの中心に線状に集
光する。At this time, the openings 8 of the mask pattern 9 are focused on the corresponding stripe pixels in a line shape perpendicular to the paper surface of FIG. Figure focusing on one of the checkered openings
3 From the center point A of the central aperture 8-1 and the corresponding cylindrical lens 4-of the second lenticular lens 4-
The light flux incident on 1 is linearly focused on the central point A ′ of the corresponding pixel column 6-1 of the display device 6. Emitting from a point A at the center of the central aperture 8-1, the cylindrical lens 4-
The light fluxes incident on the cylindrical lenses constituting the second lenticular lens 4 other than 1 are linearly focused on the centers of the other left-eye stripe pixels L i of the display device 6.
【００３０】また開口8-1 の端の点 B、C から発し、シ
リンドリカルレンズ4-1 に入射する光束はストライプ画
素6-1 の端の点B'、C'上に夫々線状に集光する。同様に
開口8-1 のその他の点から発し、シリンドリカルレンズ
4-1 に入射した光束はディスプレイデバイス6 のストラ
イプ画素6-1 上に線状に集光する。また開口8-1 を発し
てシリンドリカルレンズ4-1 以外のシリンドリカルレン
ズに入射した光束もすべてディスプレイデバイス6 の別
の左眼用ストライプ画素上に集光する。The light beams emitted from the points B and C at the ends of the opening 8-1 and entering the cylindrical lens 4-1 are linearly focused on the points B'and C'at the ends of the stripe pixel 6-1. To do. Similarly, from the other points of the aperture 8-1, the cylindrical lens
The light flux incident on 4-1 is linearly condensed on the stripe pixel 6-1 of the display device 6. Further, all the luminous fluxes emitted from the aperture 8-1 and incident on the cylindrical lenses other than the cylindrical lens 4-1 are also condensed on another left eye stripe pixel of the display device 6.
【００３１】図3 中、開口8-1 以外の開口上の各店から
発する光束も、同様にすべてディスプレイデバイス6 の
左眼用ストライプ画素上に集光して、これを照明、透過
して上下方向にのみ集光時のNAに応じて発散し、観察者
の所定の眼の高さから画面の上下方向の全幅にわたって
左右のストライプ画素を一様に分離して見える観察領域
を与えている。In FIG. 3, all the light fluxes emitted from the shops on the openings other than the opening 8-1 are similarly focused on the left-eye stripe pixel of the display device 6, illuminated, transmitted, and moved in the vertical direction. It diverges according to the NA at the time of condensing, and gives an observation area in which the left and right stripe pixels are uniformly separated from the predetermined eye height of the observer over the entire width in the vertical direction of the screen.
【００３２】以上のように、マスクパターン9 の開口上
の1 点から射出する光束は垂直断面内ではマイクロ光学
素子3Hによりディスプレイデバイス6 上に略集光する集
光光束に変換される。As described above, the luminous flux emitted from one point on the opening of the mask pattern 9 is converted into a condensed luminous flux which is substantially condensed on the display device 6 in the vertical section by the micro-optical element 3H.
【００３３】なお、この集光光束は垂直断面内で開口8-
1 から射出してシリンドリカルレンズ4-1 を透過する光
がディスプレイデバイス6 上のストライプ画素6-1 より
はみ出さない範囲に集光すれば目的を達することが出来
る。The condensed light flux has an opening 8-in the vertical cross section.
The purpose can be achieved by condensing the light emitted from 1 and passing through the cylindrical lens 4-1 in a range that does not extend beyond the stripe pixel 6-1 on the display device 6.
【００３４】ここでは観察者の左眼用ストライプ画素Li
について説明したが右眼用のストライプ画素Riについて
も同様に作用する。Here, the stripe pixel L i for the left eye of the observer
However, the same applies to the stripe pixel R i for the right eye.
【００３５】図4 は実施形態1 の上下方向の断面図であ
り、図3 では省略した部材も図示してある。FIG. 4 is a vertical sectional view of the first embodiment, and also illustrates members omitted in FIG.
【００３６】ここで、Vm、VL、Vd、fv、L1、L2は図3 で
説明したものと同じものである。本実施形態は、Vd=Vm=
VL、L1=L2 、fv=L1/2 と設定して条件式(1)、(2)、(3) を
みたしており、これによって図3 で説明したように観察
者の所定の眼の高さから画面の上下方向の全幅にわたっ
て左右画像が一様に分離して見えるような観察領域が得
られるようになっている。Here, Vm, VL, Vd, fv, L1 and L2 are the same as those described in FIG. In this embodiment, Vd = Vm =
By setting VL, L1 = L2, and fv = L1 / 2, the conditional expressions (1), (2), and (3) are satisfied, and as a result, as shown in FIG. It is possible to obtain an observation area in which the left and right images can be seen as uniformly separated from the height to the entire width in the vertical direction of the screen.
【００３７】なお、本発明において、条件式(1)、(2) の
左辺と右辺との差が相対的に5%以下、式(3)の左辺と右
辺との差が相対的に15%以下ならば本発明の目的を達す
ることができる。In the present invention, the difference between the left side and the right side of conditional expressions (1) and (2) is 5% or less, and the difference between the left side and the right side of expression (3) is 15%. The following can achieve the object of the present invention.
【００３８】本実施形態では観察者側から見て、ディス
プレイデバイス6 、第2 のレンチキュラレンズ4 、第1
のレンチキュラレンズ3 、マスクパターン9 の順に配置
して立体画像表示装置を構成したが、第1 のレンチキュ
ラレンズ3 と第2 のレンチキュラレンズ4 の順番を入れ
替えても第1 のレンチキュラレンズ3 、第2 のレンチキ
ュラレンズ4 のピッチと焦点距離およびマスクパターン
9 の市松開口の縦横のピッチを前記の条件をすべて満た
すように設定し直せば実施形態1 と同様な効果を与える
立体画像表示装置を構成することが出来る。In this embodiment, the display device 6, the second lenticular lens 4, and the first lenticular lens 4 are seen from the viewer side.
The three-dimensional image display device was configured by arranging the lenticular lens 3 and the mask pattern 9 in this order, but even if the order of the first lenticular lens 3 and the second lenticular lens 4 is changed, the first lenticular lens 3 and the second lenticular lens 3 Lenticular Lens 4 Pitch and Focal Length and Mask Pattern
If the vertical and horizontal pitches of the checkered opening 9 are set again so as to satisfy all the above conditions, a stereoscopic image display device having the same effect as that of the first embodiment can be constructed.
【００３９】本実施形態においては、カラー立体画像表
示に際しても通常の2 次元画像表示用の液晶ディスプレ
イと同様に1 つの画素内にR,G,B のカラーフィルターが
水平方向に並んで配列しているLCD を用いることが出来
る。In the present embodiment, even in the case of displaying a color stereoscopic image, R, G, B color filters are arranged side by side in the horizontal direction in one pixel as in the case of a normal liquid crystal display for displaying a two-dimensional image. You can use an LCD that has
【００４０】図5 は本発明の立体画像表示装置の実施形
態2 の説明図である。図は本実施形態の上下方向の断面
の説明略図である。本実施形態は実施形態1 よりも表示
画面の中心近くに位置する観察者の眼E に照明光束をよ
り多く集めるものであり、図5 はその作用説明図であ
る。本実施形態の構成は基本的に実施形態1 と同じであ
るが第2 のレンチキュラレンズ4 、マスクパターン9 等
の設定条件が異なっている。ここでは実施形態1 と異な
る部分を重点的に説明する。図5 にはこの断面について
は光学作用を持たない第1 のレンチキュラレンズ3 およ
び光学作用に直接関係しないガラス基板等を省略してお
り、第2 のレンチキュラレンズ4 についても概念的に表
現している。FIG. 5 is an explanatory diagram of Embodiment 2 of the stereoscopic image display device of the present invention. The figure is an explanatory schematic diagram of a vertical cross section of the present embodiment. The present embodiment focuses more of the illumination light flux on the eye E of the observer located near the center of the display screen than in the first embodiment, and FIG. 5 is an explanatory diagram of its action. The configuration of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but the setting conditions of the second lenticular lens 4, the mask pattern 9, etc. are different. Here, parts different from the first embodiment will be mainly described. For this cross section, the first lenticular lens 3 that does not have an optical action and the glass substrate that is not directly related to the optical action are omitted in FIG. 5, and the second lenticular lens 4 is also conceptually expressed. .
【００４１】実施形態1 の上下方向の断面では、Vd=Vm=
VLと設定し、ディスプレイデバイス6 の画素列を照明す
る光束の内メインになる光束は、ディスプレイデバイス
6 に略垂直に入射するように設定したが、実施形態2 で
は表示画面の中心近くに位置する観察者の眼に照明光束
をより多く集めて照明効率を向上させるように第2 のレ
ンチキュラレンズ4 、マスクパターン9 を設定する点が
異なっている。In the vertical cross section of the first embodiment, Vd = Vm =
The main light flux of the light flux that illuminates the pixel row of the display device 6 when set to VL is the display device.
Although it is set so as to be incident almost vertically on the second lenticular lens 4 in the second embodiment, in order to improve the illumination efficiency by collecting more illumination light flux to the eyes of the observer located near the center of the display screen. The difference is that mask pattern 9 is set.
【００４２】図5 によって上下方向の観察領域の説明を
行う。E は観察者の眼が位置する点であり、ディスプレ
イデバイス6 からL だけ離れた点に設定している。第2
のレンチキュラレンズ4 を構成する各シリンドリカルレ
ンズ、及びマスクパターン9の開口部8 は、観察者の眼
の位置E とディスプレイデバイス6 上のストライプ画素
の中心を結ぶ2 点鎖線上に中心が位置するよう設定して
いる。このように設定することにより開口8 の中心から
発した光束が第2 のレンチキュラレンズ4 の中心を通っ
てディスプレイデバイス6 の各ストライプ画素の中心を
照明し、観察者の眼の位置E に集まるように立体画像表
示装置を構成することが出来る。The observation region in the vertical direction will be described with reference to FIG. E is the point where the observer's eyes are located and is set at a point separated from the display device 6 by L. No. 2
Each of the cylindrical lenses that make up the lenticular lens 4 and the opening 8 of the mask pattern 9 are located on the two-dot chain line connecting the eye position E of the observer and the center of the stripe pixel on the display device 6. It is set. By setting in this way, the luminous flux emitted from the center of the aperture 8 passes through the center of the second lenticular lens 4 and illuminates the center of each stripe pixel of the display device 6 so as to gather at the position E of the observer's eye. It is possible to configure a stereoscopic image display device.
【００４３】このときマスクパターン9 の或る上下方向
の断面内での開口8 のピッチをVm、第2 のレンチキュラ
レンズ4 のピッチをVL、ディスプレイデバイス6 の上下
方向の画素ピッチ (横ストライプ画素のピッチ) をVd、
第2 のレンチキュラレンズ4を構成する個々のシリンド
リカルレンズの図3 の紙面内の焦点距離をfv、ディスプ
レイデバイス6 の表示面から第2 のレンチキュラレンズ
4 の観察者側主平面までの距離をL1、第2 のレンチキュ
ラレンズ4 のマスク側主平面からマスクパターン9 まで
の距離をL2、観察者の眼の位置E からディスプレイデバ
イス6 までの距離をL とすると、これらの間は前述の
(1) 、(2) 、(3) の関係に加えて Vd:Vm=L:(L+L1+L2) ・・・・・(4) の関係を満たしている。At this time, the pitch of the openings 8 in a certain vertical cross section of the mask pattern 9 is Vm, the pitch of the second lenticular lens 4 is VL, and the vertical pixel pitch of the display device 6 (horizontal stripe pixel Pitch) to Vd,
The focal length of the individual cylindrical lenses that make up the second lenticular lens 4 is fv in the plane of the paper of Fig. 3, and the second lenticular lens from the display surface of the display device 6 is
L1 is the distance from the observer side principal plane of 4 to L2, the distance from the mask side principal plane of the second lenticular lens 4 to the mask pattern 9 is L2, and the distance from the observer eye position E to the display device 6 is L1. Then, between these,
In addition to the relationships (1), (2), and (3), the relationship Vd: Vm = L: (L + L1 + L2) (4) is satisfied.
【００４４】図6 は本実施形態の上下方向の断面図であ
り、図5 では省略した部材も図示してある。ここで、V
m、VL、Vd、L1、L2、fv、L 等は図5 で説明したものと
同じものである。本実施形態ではこれらの諸元が前述の
式(1)、 (2)、(3)、 (4)を満たすように設定している。な
お、水平方向の断面内の構成は、実施形態1 ( 図1 、2)
と同様に設定している。FIG. 6 is a vertical sectional view of this embodiment, and members omitted in FIG. 5 are also shown. Where V
m, VL, Vd, L1, L2, fv, L, etc. are the same as described in FIG. In the present embodiment, these specifications are set so as to satisfy the above equations (1), (2), (3) and (4). The configuration in the horizontal cross section is the same as that of the first embodiment (FIGS. 1 and 2).
It is set in the same way as.
【００４５】以上により観察者の所定の眼の位置E から
画面の上下方向の全幅にわたって左右のストライプ画素
が一様に分離して見えるような観察領域が得られるよう
になっている。As described above, it is possible to obtain an observation region in which the left and right stripe pixels can be seen as being uniformly separated from the predetermined eye position E of the observer over the entire width in the vertical direction of the screen.
【００４６】なお、本発明において、条件式(4) の左辺
と右辺との差は相対的に10% 以下ならば本発明の目的を
達することができる。In the present invention, the object of the present invention can be achieved if the difference between the left side and the right side of conditional expression (4) is 10% or less.
【００４７】本実施形態においても実施形態1 と同様に
第1 のレンチキュラレンズ3 と第2のレンチキュラレン
ズ4 の順序を入れ替えて本実施形態と同じ効果を与える
立体画像表示装置を構成することが可能である。In the present embodiment as well, as in the first embodiment, the order of the first lenticular lens 3 and the second lenticular lens 4 can be interchanged to form a stereoscopic image display device that provides the same effect as the present embodiment. Is.
【００４８】図7 は本発明の立体画像表示装置の実施形
態3 の要部斜視図である。実施形態１では、2 枚の直交
するレンチキュラレンズ3 、4 を用いてマイクロ光学素
子3Hを構成したが、本実施形態では、マイクロ光学素子
3Hを上下方向と水平方向で曲率の異なるトーリックレン
ズを上下左右に多数並べて構成した1 個のトーリックレ
ンズアレイで構成している点が異なる。その他の構成は
実施形態1 と同じである。FIG. 7 is a perspective view of an essential part of Embodiment 3 of the stereoscopic image display device of the present invention. In the first embodiment, the micro optical element 3H is configured by using the two orthogonal lenticular lenses 3 and 4, but in the present embodiment, the micro optical element 3H is used.
The difference is that the 3H is composed of a single toric lens array in which a large number of toric lenses having different curvatures in the vertical and horizontal directions are arranged vertically and horizontally. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
【００４９】図中、84はトーリックレンズアレイ (マイ
クロ光学素子3H) であり、これを構成するトーリックレ
ンズ85の垂直断面内の焦点距離をfv、垂直方向のピッチ
をVd、垂直断面内でディスプレイデバイス6 からトーリ
ックレンズアレイ84の観察者側の主平面までの間隔をL
1、トーリックレンズアレイ84のマスク側主平面からマ
スクパターン9 までの距離をL2として、これらの諸元を
前述の式(1) 、(2) 、(3) の関係が成り立つように設定
している。又、トーリックレンズ85の水平方向の曲率は
水平断面内の焦点位置がマスクパターン9 に略一致する
よう設定している。In the figure, reference numeral 84 denotes a toric lens array (micro optical element 3H). The toric lens 85 forming the toric lens array has a focal length fv in the vertical cross section, a vertical pitch Vd, and a display device in the vertical cross section. The distance from 6 to the principal plane of the toric lens array 84 on the viewer side is L
1.L2 is the distance from the principal plane of the toric lens array 84 on the mask side to the mask pattern 9, and these parameters are set so that the relationships of equations (1), (2), and (3) above hold. There is. The curvature of the toric lens 85 in the horizontal direction is set so that the focal position in the horizontal cross section substantially matches the mask pattern 9.
【００５０】これにより本実施形態では実施形態1 と同
様に観察者の所定の眼の高さから画面の上下方向の全幅
にわたって左右のストライプ画素が一様に分離して見え
る観察領域が得られるようになっている。As a result, in the present embodiment, as in the first embodiment, an observation region can be obtained in which the left and right stripe pixels are uniformly separated from the predetermined eye height of the observer over the entire width in the vertical direction of the screen. It has become.
【００５１】また、本実施形態においてトーリックレン
ズアレイ84及び市松状の開口部8 の設定を前述の条件式
(4) が成り立つように設定すれば、実施形態2 のように
表示画面の中心近くに位置する観察者の眼E に照明光束
の大部分を集めて照明効率を向上させることが可能であ
る。In the present embodiment, the toric lens array 84 and the checkered opening 8 are set by the above-mentioned conditional expression.
By setting so that (4) is established, it is possible to improve the illumination efficiency by collecting most of the illumination light flux to the eye E of the observer located near the center of the display screen as in the second embodiment.
【００５２】図8 は本発明の立体画像表示装置の実施形
態4 の要部説明図である。実施形態1 では、マスク基板
7 の市松状の開口を有するマスクパターン9 は固定の開
口であったが、本実施形態では、マスク基板7 の代わり
に透過型液晶素子などの透過型の空間光変調素子71を用
いている。その他の部分に付いては、実施形態1 と同じ
構成である。なお、バックライト10、空間光変調素子71
等は光源手段の一要素を構成している。FIG. 8 is an explanatory view of the essential parts of Embodiment 4 of the stereoscopic image display device of the present invention. In the first embodiment, the mask substrate
The mask pattern 9 having the checkered openings 7 is a fixed opening, but in the present embodiment, a transmissive spatial light modulator 71 such as a transmissive liquid crystal element is used instead of the mask substrate 7. The other parts have the same configuration as in the first embodiment. The backlight 10 and the spatial light modulator 71
Etc. constitute one element of the light source means.
【００５３】図中、74は画像処理手段であり、不図示の
左右の視差画像R,L から、ストライプ画素を取り出して
1 つのストライプ画像データを生成し、ディスプレイ駆
動回路73を通してディスプレイデバイス6 の表示画素部
1 に表示し、同時に駆動回路72を介してそのストライプ
画像データに対応したマスクパターン9 を空間光変調素
子71に表示させる。In the figure, reference numeral 74 is an image processing means for extracting stripe pixels from the left and right parallax images R and L (not shown).
Generates one stripe of image data and passes it through the display drive circuit 73 to the display pixel section of the display device 6.
At the same time, the mask pattern 9 corresponding to the stripe image data is displayed on the spatial light modulator 71 via the drive circuit 72.
【００５４】光源手段からの光束に指向性を与えてスト
ライプ画素を照射し、立体視観察領域を形成する作用は
実施形態1 と同じである。The action of giving directivity to the light flux from the light source means and irradiating the stripe pixels to form a stereoscopic observation region is the same as that of the first embodiment.
【００５５】図9 は本実施形態の立体画像の表示方法の
説明図である。図9(A)は空間光変調素子71上の開口部
(正しくは透光部と言うべきであるが、本明細書では説
明を簡略にする為に開口部と呼ぶ) 86・遮光部82のパタ
ーンを示しており、図9(B)、(C) はディスプレイデバイ
ス6 の表示画素部1 を示しており、表示画素部1 には左
右の横ストライプ画素を交互に並べて構成したストライ
プ画像である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a stereoscopic image display method of this embodiment. FIG. 9A shows the opening on the spatial light modulator 71.
(Although it should be said to be a light-transmitting portion correctly, it is called an opening portion in the present specification for simplification of the description.) 86 shows a pattern of the light-shielding portion 82, and FIGS. 9 (B) and 9 (C). Shows the display pixel section 1 of the display device 6, and the display pixel section 1 is a stripe image in which left and right horizontal stripe pixels are alternately arranged.
【００５６】図9(A)に示すように、空間光変調素子71の
開口部が実線で示す86の部分であり、遮光部が87の部分
であるときには図9(B)のように第１走査線に右ストライ
プ画素R1、第2 走査線には左ストライプ画素L2、第3 走
査線には右ストライプ画素R3、・・・・と合成した第１の横
ストライプ画像を表示する。このとき、左又は右のスト
ライプ画素は各々観察者の左眼又は右眼に分離して観察
される。As shown in FIG. 9 (A), when the opening of the spatial light modulator 71 is a portion 86 shown by a solid line, and the light-shielding portion is a portion 87, the first portion as shown in FIG. 9 (B). The first horizontal stripe image is displayed by combining the right stripe pixel R 1 on the scanning line, the left stripe pixel L 2 on the second scanning line, the right stripe pixel R 3 , ... On the third scanning line. At this time, the left or right stripe pixels are separately observed by the observer's left eye or right eye.
【００５７】次に空間光変調素子71の開口部が図9(A)の
点線で示す87の部分であり、遮光部が86の部分であると
きには図9(C)のように第１走査線に左ストライプ画素
L1、第2 走査線には右ストライプ画素R2、第3 走査線に
は左ストライプ画素L3、・・・・となるよう合成した第2 の
横ストライプ画像を表示する。この時、左又は右の各ス
トライプ画素は各々観察者の左右眼に分離して観察され
る。Next, when the opening portion of the spatial light modulator 71 is the portion 87 shown by the dotted line in FIG. 9 (A) and the light shielding portion is the portion 86, the first scanning line as shown in FIG. 9 (C). Left stripe pixel
A second horizontal stripe image is displayed so that the right stripe pixel R 2 is displayed on the scanning line L 1 and the left stripe pixel L 3 is displayed on the third scanning line. At this time, the left or right stripe pixels are separately observed by the left and right eyes of the observer.
【００５８】この状態を時分割で交互に表示することに
より左右の視差画像R,L のすべてを観察することがで
き、従来の立体画像表示では解像度がストライプ画像合
成により半分に落ちていたものが、解像度を落とすこと
なく高解像で表示することができる。By alternately displaying this state in a time-division manner, all the left and right parallax images R and L can be observed. In the conventional stereoscopic image display, the resolution has dropped to half due to stripe image composition. , It is possible to display with high resolution without lowering the resolution.
【００５９】また、ディスプレイデバイス6 の表示画素
部1 と空間光変調素子71の書き換えスピードに違いがあ
る場合、画像の書き換えとマスクパターン9 の書き換え
のタイミングを一致させて観察者にその境が見えないよ
うにするために、図9 に示すようにディスプレイ駆動回
路73と駆動回路72の同期を取って書き換えることも可能
である。その際、ディスプレイデバイス6 のの表示画素
部1 と空間光変調素子71の対応する走査線上で１画素ご
とに同期させて書き換えても良いし、対応する走査線ご
とに同期を取って書き換えてもよい。When there is a difference in the rewriting speed of the display pixel unit 1 of the display device 6 and the spatial light modulator 71, the timing of rewriting the image and the rewriting of the mask pattern 9 are made coincident with each other so that the viewer can see the boundary. To prevent this, as shown in FIG. 9, it is possible to rewrite the display drive circuit 73 and the drive circuit 72 in synchronization with each other. At this time, the display pixel unit 1 of the display device 6 and the spatial light modulator 71 may be rewritten in synchronization with each pixel on the corresponding scanning line, or may be rewritten in synchronization with each corresponding scanning line. Good.
【００６０】本実施形態は実施形態1 と同様にマスクパ
ターン9 の上下方向の断面内の開口のピッチをVm、第2
のレンチキュラレンズ4 のピッチをVL、ディスプレイデ
バイス6 の上下方向の画素ピッチ (ストライプ画素のピ
ッチ) をVd、第2 のレンチキュラレンズ4 を構成する個
々のシリンドリカルレンズの図3 の紙面内の焦点距離を
fv、ディスプレイデバイス6 の表示面から第2 のレンチ
キュラレンズ4 の観察者側の主平面までの距離をL1、第
2 のレンチキュラレンズ4 のマスクパターン側の主平面
からマスクパターン9 までの距離をL2として、これらの
諸元をVd=Vm=VL、L1=L2 、fv=L1/2 の関係を満たすよう
に設定している。In this embodiment, as in the first embodiment, the pitch of the openings in the vertical cross section of the mask pattern 9 is Vm,
The pitch of the lenticular lens 4 is VL, the vertical pixel pitch of the display device 6 (striped pixel pitch) is Vd, and the focal length of the individual cylindrical lenses that make up the second lenticular lens 4 in the plane of the paper in Fig. 3 is
fv, the distance from the display surface of the display device 6 to the main plane of the second lenticular lens 4 on the viewer side is L1,
L2 is the distance from the main plane on the mask pattern side of lenticular lens 4 of 2 to mask pattern 9 and these specifications are set to satisfy the relationship of Vd = Vm = VL, L1 = L2, fv = L1 / 2. are doing.
【００６１】そして、Vd=Vm であるため空間光変調素子
71として画像表示用のディスプレイデバイス6 と同じ画
素ピッチからなる液晶素子を用いることが出来る。 本
実施形態は実施形態1 の変形として説明したが、本実施
形態の構成を実施形態2 、3の構成に応用すれば同様に
解像度を上げることができる。Since Vd = Vm, the spatial light modulator
A liquid crystal element having the same pixel pitch as that of the display device 6 for image display can be used as 71. Although the present embodiment has been described as a modification of the first embodiment, the resolution can be similarly increased by applying the configuration of the present embodiment to the configurations of the second and third embodiments.
【００６２】実施形態4 は表示画素部1 全面で立体画像
を表示したが、表示画素部1 の所定の領域にだけ立体画
像を表示し、その他の部分では通常の2 次元画像を表示
することも可能である。In the fourth embodiment, the stereoscopic image is displayed on the entire surface of the display pixel section 1. However, the stereoscopic image may be displayed only in a predetermined area of the display pixel section 1, and the normal two-dimensional image may be displayed in the other areas. It is possible.
【００６３】実施形態5 は実施形態4 の構成を用いて、
マスクパターン9 を変更することにより表示画素部1 の
所定の領域に立体画像、その他の領域には2 次元画像を
表示する、つまり立体画像と2 次元画像を混在表示する
ことができるようにしたものである。The fifth embodiment uses the configuration of the fourth embodiment,
By changing the mask pattern 9, a stereoscopic image can be displayed in a predetermined area of the display pixel unit 1 and a two-dimensional image can be displayed in other areas, that is, a stereoscopic image and a two-dimensional image can be displayed together. Is.
【００６４】図10は本発明の立体画像表示装置の実施形
態5 の画像表示の説明図である。本実施形態はマスクパ
ターンの構成及びディスプレイデバイス6 上の画像表示
の構成を除いて実施形態4 と同じである。図10(A) は実
施形態5 における空間光変調素子71の開口部・遮光部の
パターンを示しており、図10(B) はディスプレイデバイ
ス6 の表示画素部1 の画像パターンを示している。表示
画素部1 中の立体画像を表示する領域88の中は左右の視
差画像を夫々横ストライプ画素Li,Ri に分割して、これ
らを例えばR1L2R3・・・ と交互に並べて合成した横ストラ
イプ画像を表示し、その他の領域には通常の2 次元画像
S を表示している。 それに対応する空間光変調素子71
のマスクパターン9 は、立体画像を表示する領域88に対
応する領域89中は市松状のマスクパターンとし、透過光
に指向性をもたせて左右のストライプ画素を透過する光
束が各々左又は右眼に分離して到達するようにし、その
他の領域では全領域をすべて開口状態 (透光状態) にし
て、左右両眼に2 次元画像S を透過した光束が到達する
ようにする。FIG. 10 is an explanatory diagram of image display according to the fifth embodiment of the stereoscopic image display device of the present invention. The present embodiment is the same as the fourth embodiment except for the mask pattern configuration and the image display configuration on the display device 6. FIG. 10 (A) shows the pattern of the openings / light-shielding portions of the spatial light modulator 71 in the fifth embodiment, and FIG. 10 (B) shows the image pattern of the display pixel section 1 of the display device 6. In the area 88 for displaying a stereoscopic image in the display pixel unit 1, the left and right parallax images are divided into horizontal stripe pixels L i and Ri respectively, and these are alternately arranged with, for example, R 1 L 2 R 3 ... The composite horizontal stripe image is displayed, and a normal 2D image is displayed in other areas.
S is displayed. Spatial light modulator 71 corresponding to it
The mask pattern 9 is a checkerboard-shaped mask pattern in the area 89 corresponding to the area 88 for displaying a stereoscopic image, and the light beams that pass through the left and right stripe pixels by directing the transmitted light have directivity to the left or right eye, respectively. All the other areas are made to be in an open state (light transmitting state) so that the light fluxes that have passed through the two-dimensional image S reach the left and right eyes.
【００６５】これにより、領域88にのみ立体画像を表示
することができる。さらに前記実施形態のように第1 の
横ストライプ画像と第2 の横ストライプ画像を交互に表
示させ、それに同期してマスクパターンを変えれば、立
体画像の解像度を高めることができる。As a result, a stereoscopic image can be displayed only in the area 88. Further, the resolution of the stereoscopic image can be increased by alternately displaying the first horizontal stripe image and the second horizontal stripe image and changing the mask pattern in synchronization with the first horizontal stripe image as in the above-described embodiment.
【００６６】また、実施形態1 〜3 では、立体画像表示
領域88に対応する領域89に市松状のマスクパターンを形
成しておけば、本実施形態と同様に画面の一部だけ立体
画像を表示することができる。In the first to third embodiments, if a checkered mask pattern is formed in the area 89 corresponding to the stereoscopic image display area 88, a stereoscopic image is displayed only on a part of the screen as in the present embodiment. can do.
【００６７】また立体画像と2 次元画像を同時に混在表
示する際に、立体画像では照明光の略半分をマスクパタ
ーン9 の市松開口でカットしてしまうため、立体画像と
2 次元画像の輝度に差がでる可能性がある。これを防ぐ
ためにマスクパターン9 上の2 次元画像の表示に対応す
る領域の部分を100 ％透過とせずに白と黒の中間の表示
をして光量調整をしても良い。Further, when the stereoscopic image and the two-dimensional image are simultaneously displayed, in the stereoscopic image, almost half of the illumination light is cut by the checkerboard opening of the mask pattern 9, so that the stereoscopic image
There may be differences in the brightness of the two-dimensional image. In order to prevent this, the light amount may be adjusted by displaying the middle of white and black instead of 100% transmission in the area corresponding to the display of the two-dimensional image on the mask pattern 9.
【００６８】以上の各実施形態は、マスクパターンの開
口の上下方向の幅Vmをディスプレイデバイスに表示する
横ストライプ画素の上下方向のピッチVdよりもわずかに
大きくすることにより、観察者は所定の高さの観察位置
で画面全体にわたって一様に左右のストライプ画素を分
離して視認して、立体画像として観察することができ
る。In each of the above embodiments, the vertical width Vm of the opening of the mask pattern is made slightly larger than the vertical pitch Vd of the horizontal stripe pixels displayed on the display device, so that the observer can obtain a predetermined height. At the observation position, the left and right stripe pixels are uniformly separated and visually recognized over the entire screen, and can be observed as a stereoscopic image.
【００６９】又、マイクロ光学素子を構成する横シリン
ドリカルレンズアレイ又はトーリックレンズアレイの位
置及び垂直断面の屈折力を適切に設定することにより上
下方向の立体視観察領域を広げている。、又、観察者か
ら見てマイクロ光学素子3Hをディスプレイデバイス6 の
後方に配置しているので、レンチキュラレンズのレンズ
面などからの表面反射やディスプレイデバイス6 のブラ
ックマトリクスがモアレ縞となって見えることがなくな
り、良質の立体画像を観察することができる。Further, the position of the lateral cylindrical lens array or toric lens array forming the micro-optical element and the refractive power of the vertical cross section are appropriately set to expand the vertical stereoscopic observation area. Also, since the micro-optical element 3H is arranged behind the display device 6 from the viewpoint of the observer, the surface reflection from the lens surface of the lenticular lens and the black matrix of the display device 6 should appear as moire fringes. Is eliminated, and a high-quality stereoscopic image can be observed.
【００７０】又、従来の右眼用の視差画像と左眼用の視
差画像を画面ごとに時分割で表示する通常の立体表示方
式では、フリッカを防止するために、フレーム周波数を
120Hz にあげる必要があるが、本発明の方式では、左右
の視差画像を横ストライプ画像に合成した画像を用いる
ので、フレーム周波数60Hzであってもフリッカーを感ず
ることなく高解像で観察できる。Further, in the conventional stereoscopic display system in which the parallax image for the right eye and the parallax image for the left eye are displayed on a time-division basis for each screen, in order to prevent flicker, the frame frequency is changed.
Although it is necessary to raise the frequency to 120 Hz, in the method of the present invention, an image in which the left and right parallax images are combined into a horizontal stripe image is used, so that even with a frame frequency of 60 Hz, it is possible to observe with high resolution without feeling flicker.
【００７１】以上の各実施形態の内、ディスプレイデバ
イス6 に横ストライプ画像を表示する場合は、該ストラ
イプ画像を構成する横ストライプ画素の幅を1 走査線の
幅と同じとしたが、該ストライプ画素の幅を複数の走査
線の幅とすることも出来る。In the above embodiments, when displaying a horizontal stripe image on the display device 6, the width of the horizontal stripe pixel forming the stripe image is the same as the width of one scanning line. The width of can be the width of a plurality of scanning lines.
【００７２】又、一走査線毎に右又は左ストライプ画素
を表示する場合には、従来から公知のTVの飛び越し走査
（2:1 インターレース走査）を用い、フィールド毎に1
つのストライプ画像を構成する右ストライプ画素Riの全
て又は左ストライプ画素Liの全てを表示することも可能
である。特に、この様にすることでTVカメラ等を用いた
自然画像を立体表示する際に適している。Further, when displaying the right or left stripe pixel for each scanning line, a conventionally known interlaced scanning of TV (2: 1 interlaced scanning) is used, and 1 for each field.
It is also possible to display all of the right stripe pixels R i or all of the left stripe pixels L i that form one stripe image. In particular, such a configuration is suitable for stereoscopic display of a natural image using a TV camera or the like.
【００７３】更に、実施形態1 〜3 ではバックライト10
とマスク基板7 の代わりに、又、実施形態4 、5 ではバ
ックライト10と空間光変調素子71の代わりに、CRT 又は
蛍光表示管等の自発光型表示素子を光源手段として用い
て、その発光面上にマスクパターン9 と同じく、発光部
と非発光部とを市松状に形成した発光パターンを形成
し、その発光部からの射出光束にマイクロ光学素子3Hで
指向性を与えることも可能である。Further, in the first to third embodiments, the backlight 10 is used.
And the mask substrate 7, or in the fourth and fifth embodiments, instead of the backlight 10 and the spatial light modulator 71, a self-luminous display element such as a CRT or a fluorescent display tube is used as a light source means to emit light. Similar to the mask pattern 9 on the surface, it is also possible to form a light emitting pattern in which a light emitting portion and a non-light emitting portion are formed in a checkered pattern, and direct the light flux emitted from the light emitting portion with the micro optical element 3H. .
【００７４】[0074]
【発明の効果】本発明は以上の構成により、表示速度
(フレームレート) が遅いディスプレイデバイスを用い
てもフリッカーの発生がなく、特に上下方向に広い観察
領域で画面全体にわたって一様に左右のストライプ画素
を分離して見えの良い立体画像として観察することがで
きる立体画像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装
置を達成する。According to the present invention, the display speed can be improved by the above configuration.
Even if a display device with a slow (frame rate) is used, flicker does not occur, and in particular, it is possible to separate the left and right stripe pixels evenly over the entire screen in a wide viewing area in the vertical direction for viewing as a stereoscopic image with good visibility. To achieve a stereoscopic image display method and a stereoscopic image display device using the method.
【００７５】その他、 （３−１） ディスプレイデバイスに第１の合成ストラ
イプ画像と第2 の合成ストライプ画像を交互に表示し、
これに同期して透過型の空間変調素子又は自発光型表示
素子に対応するマスクパターン又は発光パターンを表示
することにより、立体画像の表示解像度を高くすること
ができる。In addition, (3-1) alternately displaying the first composite stripe image and the second composite stripe image on the display device,
By displaying the mask pattern or the light emission pattern corresponding to the transmissive spatial modulation element or the self-luminous display element in synchronization with this, the display resolution of the stereoscopic image can be increased.
【００７６】このとき、通常の時分割で視差画像を表示
する方式では眼の残像効果で左右視差画像を融像させる
ために、ディスプレイデバイスのフレーム周波数を高く
する必要があるのに対し、本発明の立体画像表示装置で
はストライプ状ではあるが、常に左右のストライプ画素
が各々の眼に入射しているので、ディスプレイデバイス
に要求される表示速度（フレーム周波数）を高くするこ
となく立体画像を観察することができる。 （３−２） ディスプレイデバイスの画像表示面の所定
の領域にのみ立体画像を表示し、その他の部分には通常
の2 次元画像を表示して3 次元画像と2 次元画像を混在
表示することができる。 等の少なくとも1 つの効果を有する立体画像表示方法及
びそれを用いた立体画像表示装置を達成する。At this time, in the usual method of displaying parallax images in time division, in order to fuse left and right parallax images by the afterimage effect of the eye, it is necessary to increase the frame frequency of the display device. Although the stereoscopic image display device is of a stripe shape, since the left and right stripe pixels are always incident on each eye, the stereoscopic image is observed without increasing the display speed (frame frequency) required for the display device. be able to. (3-2) It is possible to display a stereoscopic image only in a predetermined area on the image display surface of the display device, display a normal 2D image in the other area, and display a 3D image and a 2D image together. it can. And a stereoscopic image display device using the stereoscopic image display method having at least one effect.
【図１】 本発明の立体画像表示装置の実施形態1 の要
部斜視図FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first embodiment of a stereoscopic image display device of the present invention.
【図２】 実施形態1 の水平断面図FIG. 2 is a horizontal sectional view of the first embodiment.
【図３】 実施形態1 の垂直断面内の説明略図FIG. 3 is an explanatory schematic diagram in the vertical cross section of the first embodiment.
【図４】 実施形態1 の垂直断面図FIG. 4 is a vertical sectional view of the first embodiment.
【図５】 本発明の立体画像表示装置の実施形態2 の垂
直断面の説明図FIG. 5 is an explanatory view of a vertical section of Embodiment 2 of the stereoscopic image display device of the invention.
【図６】 実施形態2 の垂直断面図FIG. 6 is a vertical sectional view of the second embodiment.
【図７】 本発明の立体画像表示装置の実施形態3 の要
部斜視図FIG. 7 is a perspective view of an essential part of Embodiment 3 of the stereoscopic image display device of the present invention.
【図８】 本発明の立体画像表示装置の実施形態4 の要
部説明図FIG. 8 is an explanatory view of a main part of a stereoscopic image display device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図９】 実施形態4 の立体画像の表示方法の説明図FIG. 9 is an explanatory diagram of a stereoscopic image display method according to the fourth embodiment.
【図１０】 本発明の立体画像表示装置の実施形態5 の
画像表示の説明図FIG. 10 is an explanatory diagram of image display according to the fifth embodiment of the stereoscopic image display device of the present invention.
【図１１】 従来のレンチキュラレンズ方式の立体画像
表示装置の説明図FIG. 11 is an explanatory diagram of a conventional lenticular lens type stereoscopic image display device.
【図１２】 従来の立体画像表示装置の基本構成図FIG. 12 is a basic configuration diagram of a conventional stereoscopic image display device.
1 表示画素部 3H マイクロ光学素子 3 第1 のレンチキュラレンズ (縦シリンドリカルレンズ
アレイ) 4 第2 のレンチキュラレンズ (横シリンドリカルレンズ
アレイ) 6 ディスプレイデバイス 7 マスク基板 8 開口部 9 マスクパターン 10 バックライト 71 空間光変調素子 72 駆動回路 73 ディスプレイ駆動回路 74 画像処理手段 84 トーリックレンズアレイ 85 トーリックレンズ 86 開口部 (遮光部) 87 遮光部 (開口部) 88 ディスプレイデバイス上の立体画像表示領域 89 空間光変調素子上で立体画像表示領域に対応する領
域1 Display pixel section 3H micro optical element 3 1st lenticular lens (vertical cylindrical lens array) 4 2nd lenticular lens (horizontal cylindrical lens array) 6 Display device 7 Mask substrate 8 Opening 9 Mask pattern 10 Backlight 71 Spatial light Modulator 72 Drive circuit 73 Display drive circuit 74 Image processing means 84 Toric lens array 85 Toric lens 86 Opening part (light-blocking part) 87 Light-blocking part (opening) 88 Stereoscopic image display area on display device 89 Spatial light modulator Area corresponding to the stereoscopic image display area
フロントページの続き (72)発明者 猪口 和隆 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内Front Page Continuation (72) Inventor Kazutaka Inoguchi 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Canon Inc.
Claims (15)
と、水平方向と垂直方向とで光学作用の異なるマイクロ
光学素子と、透過型のディスプレイデバイスとを有し、 該ディスプレイデバイスに右眼用の視差画像と左眼用の
視差画像の夫々を多数のストライプ状の画素に分割して
得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を所定の順序
で交互に並べて1 つの画像としたストライプ画像を表示
し、 該光源手段より射出する光束に該マイクロ光学素子で指
向性を与えて該ストライプ画像を照射し、該光束を少な
くとも2 つの領域に分離させて該ストライプ画像を立体
画像として観察者に視認せしめる際、 該光源手段の開口上の1 点より射出する光束は該マイク
ロ光学素子により水平断面では略平行光束に、垂直断面
では該ディスプレイデバイス上に略集光する集光光束に
変換されることを特徴とする立体画像表示方法。1. A light source means for emitting a light beam having a predetermined shape, a micro-optical element having different optical functions in a horizontal direction and a vertical direction, and a transmissive display device, the display device for the right eye. Each of the parallax image and the parallax image for the left eye is divided into a large number of striped pixels, and the right and left stripe pixels are alternately arranged in a predetermined order to display a striped image. When the light beam emitted from the light source means is directed by the micro optical element to irradiate the stripe image, and the light beam is divided into at least two regions so that the stripe image can be visually recognized by a viewer as a stereoscopic image. , The light beam emitted from one point on the aperture of the light source means is made into a substantially parallel light beam in the horizontal section by the micro-optical element, and on the display device in the vertical section. A three-dimensional image display method, characterized in that the light is converted into a substantially condensed light flux.
より成るマスクパターンを形成したマスク基板若しくは
空間光変調素子を面光源で照明するように構成し、 又は前記光源手段を自発光型表示素子の発光面上に市松
状の発光部と非発光部より成る発光パターンを形成して
構成し、 前記ストライプ画像を前記右眼用の視差画像と前記左眼
用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画素に分
割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を所定
の順序で交互に上下方向に並べて1 つの画像とした横ス
トライプ画像とすることを特徴とする請求項１の立体画
像表示方法。2. The light source means is configured to illuminate with a surface light source a mask substrate or a spatial light modulator on which a mask pattern having checkered openings and light-shielding portions is formed, or the light source means is a self-luminous type. It is configured by forming a light emitting pattern composed of a checkered light emitting portion and a non-light emitting portion on the light emitting surface of the display element, and the stripe image includes a large number of parallax images for the right eye and the left eye. 2. The three-dimensional image according to claim 1, wherein right stripe pixels and left stripe pixels obtained by dividing the pixels into horizontal stripes are alternately arranged in a predetermined order in the vertical direction to form a single horizontal stripe image. Image display method.
横ストライプ画素を前記ディスプレイデバイスの１走査
線毎に交互に表示することを特徴とする請求項２の立体
画像表示方法。3. The three-dimensional image display method according to claim 2, wherein the left and right horizontal stripe pixels forming the horizontal stripe image are alternately displayed for each scanning line of the display device.
ライプ画像を2:1 インターレース走査により表示し、そ
の際、1 つの横ストライプ画像を構成する右ストライプ
画素の全てと左ストライプ画素の全てを夫々１フィール
ド毎に表示することを特徴とする請求項３の立体画像表
示方法。4. The horizontal stripe image is displayed on the display device by 2: 1 interlaced scanning, and at this time, all of the right stripe pixels and all of the left stripe pixels forming one horizontal stripe image are field by field. The three-dimensional image display method according to claim 3, wherein
縦シリンドリカルレンズを水平方向に多数並べて成る縦
シリンドリカルレンズアレイ又は垂直方向と水平方向に
異なる焦点距離を持つトーリックレンズを垂直、水平方
向に2 次元的に配置して成るトーリックレンズアレイを
有し、 該縦シリンドリカルレンズアレイ又は該トーリックレン
ズアレイの水平方向のピッチP3X が前記マスクパターン
若しくは前記発光パターンの水平方向の一対の開口部・
遮光部若しくは発光部・非発光部からなるピッチP9X に
対応し、該ピッチP9X よりも僅かに小さいことを特徴と
する請求項２〜４のいずれか１項に記載の立体画像表示
方法。5. The micro optical element comprises a vertical cylindrical lens array formed by arranging a plurality of vertical cylindrical lenses long in the vertical direction in the horizontal direction or a toric lens having different focal lengths in the vertical direction and the horizontal direction in two dimensions in the vertical and horizontal directions. Of the vertical cylindrical lens array or the horizontal pitch P 3X of the toric lens array is a pair of openings in the mask pattern or the light emission pattern in the horizontal direction.
The stereoscopic image display method according to any one of claims 2 to 4, wherein the stereoscopic image display method corresponds to a pitch P 9X composed of a light shielding portion or a light emitting portion / non-light emitting portion and is slightly smaller than the pitch P 9X .
前記トーリックレンズアレイと予め定められた所定の観
察者の位置との距離をL0 、該縦シリンドリカルレンズ
アレイ又は該トーリックレンズアレイと前記マスクパタ
ーン若しくは前記発光パターンとの距離をd1 とすると
き、前記の諸元P3X ,P9Xと該L0 ,d1とが L0 : (L0+d1) = P3X : P9X なる関係を満足していることを特徴とする請求項５の立
体画像表示方法。6. A distance between the vertical cylindrical lens array or the toric lens array and a predetermined predetermined observer position is L0, the vertical cylindrical lens array or the toric lens array and the mask pattern or the light emission pattern. When the distance to and is d1, the above-mentioned specifications P 3X , P 9X and said L 0, d1 satisfy the relation of L0: (L0 + d1) = P 3X : P 9X. The stereoscopic image display method according to claim 5.
横シリンドリカルレンズを垂直方向に多数並べて成る横
シリンドリカルレンズアレイ又は垂直方向と水平方向に
異なる焦点距離を持つトーリックレンズを垂直、水平方
向に2 次元的に配置して成るトーリックレンズアレイを
有し、 該横シリンドリカルレンズアレイ又は該トーリックレン
ズアレイの垂直方向のピッチをVL、前記ディスプレイデ
バイスに表示するストライプ画素の垂直方向のピッチを
Vd、前記マスクパターンの市松状の開口部又は前記発光
パターンの市松状の発光部の垂直方向のピッチをVm、該
ディスプレイデバイスと該横シリンドリカルレンズアレ
イ又は該トーリックレンズアレイとの距離をL1、該横シ
リンドリカルレンズアレイ又は該トーリックレンズアレ
イと該マスクパターン若しくは該発光パターンとの距離
をL2、該横シリンドリカルレンズアレイを構成する横シ
リンドリカルレンズ又は該トーリックレンズアレイを構
成するトーリックレンズの垂直断面内の焦点距離をfvと
するとき、これらの諸元が Vd：Vm＝L1：L2 Vd：VL＝(L1+L2)/2 ：L2 1/fv＝ 1/L1+1/L2 なる関係を満足していることを特徴とする請求項２〜６
のいずれか１項に記載の立体画像表示方法。7. The micro-optical element comprises a horizontal cylindrical lens array formed by arranging a plurality of horizontal cylindrical lenses long in the horizontal direction in the vertical direction or a toric lens having different focal lengths in the vertical direction and the horizontal direction in two dimensions in the vertical and horizontal directions. The horizontal cylindrical lens array or the toric lens array has a vertical pitch of VL, and the vertical pitch of stripe pixels displayed on the display device is the vertical pitch of the stripe pixels.
Vd, the vertical pitch of the checkered openings of the mask pattern or the checkered light emitting portions of the light emitting pattern is Vm, the distance between the display device and the lateral cylindrical lens array or the toric lens array is L1, the L2 is the distance between the lateral cylindrical lens array or the toric lens array and the mask pattern or the light emitting pattern, and the focal point in the vertical cross section of the lateral cylindrical lens forming the lateral cylindrical lens array or the toric lens forming the toric lens array. When the distance is fv, these specifications satisfy the relationship of Vd: Vm = L1: L2 Vd: VL = (L1 + L2) / 2: L2 1 / fv = 1 / L1 + 1 / L2 It is characterized by the above-mentioned.
The stereoscopic image display method according to any one of the above items.
での予め設定された距離をL として、 前記の諸元Vd、
Vm、L1、L2と該L とが Vd：Vm＝ L:(L+L1+L2) なる関係を満足していることを特徴とする請求項７の立
体画像表示方法。8. The specification Vd, wherein L is a preset distance from the display device to an observer,
8. The stereoscopic image display method according to claim 7, wherein Vm, L1 and L2 and the L satisfy the relationship of Vd: Vm = L: (L + L1 + L2).
ルレンズアレイ及び横シリンドリカルレンズアレイを有
することを特徴とする請求項２〜８のいずれか１項に記
載の立体画像表示方法。9. The stereoscopic image display method according to claim 2, wherein the micro optical element has a vertical cylindrical lens array and a horizontal cylindrical lens array.
平方向に異なる焦点距離を持ったトーリックレンズを垂
直、水平方向に2 次元的に配置して成るトーリックレン
ズアレイを有することを特徴とする請求項２〜８のいず
れか１項に記載の立体画像表示方法。10. The micro-optical element has a toric lens array in which toric lenses having different focal lengths in the vertical and horizontal directions are two-dimensionally arranged in the vertical and horizontal directions. The stereoscopic image display method according to any one of 2 to 8.
ス状に前記マスクパターンを形成できる透過型の空間光
変調素子又は自発光型表示素子で構成し、 所定の信号により該マスクパターン又は前記発光パター
ンを制御することを特徴とする請求項２〜１０のいずれ
か１項に記載の立体画像表示方法。11. The light source means is composed of a transmission type spatial light modulation element or a self-luminous display element capable of forming the mask pattern in matrix with the surface light source, and the mask pattern or the light emission pattern is generated by a predetermined signal. The stereoscopic image display method according to claim 2, wherein the stereoscopic image display method is controlled.
パターンを部分的に形成し、該空間光変調素子のそれ以
外の部分では全て開口部を形成し、 又は前記自発光型表示素子の前記発光面上に前記発光パ
ターンを部分的に形成し、該発光面のそれ以外の部分を
はすべて発光させ、 部分的に形成した該マスクパターン又は該発光パターン
に対応する前記ディスプレイデバイスの表示領域にのみ
前記横ストライプ画像を表示して部分的にストライプ画
像を立体画像として観察させることを特徴とする請求項
１１の立体画像表示方法。12. The mask pattern is partially formed on the spatial light modulation element, and openings are formed in all other portions of the spatial light modulation element, or the self-luminous display element has The light-emitting pattern is partially formed on the light-emitting surface, all other portions of the light-emitting surface are made to emit light, and the partially formed mask pattern or the display area of the display device corresponding to the light-emitting pattern is formed. 12. The stereoscopic image display method according to claim 11, wherein only the horizontal stripe image is displayed and the stripe image is partially observed as a stereoscopic image.
横ストライプ画像は、右眼用の視差画像を横ストライプ
画素に分割して得た右ストライプ画素のうちの奇数番目
のストライプ画素と、左眼用の視差画像を横ストライプ
画素に分割して得た左ストライプ画素のうちの偶数番目
のストライプ画素とを交互に配列して合成した第1 の横
ストライプ画像、 又は右眼用の視差画像を横ストライプ画素に分割して得
た右ストライプ画素のうちの偶数番目のストライプ画素
と、左眼用の視差画像を横ストライプ画素に分割して得
た左ストライプ画素のうちの奇数番目のストライプ画素
とを交互に配列して合成した第2 の横ストライプ画像で
あって、 該2 つの横ストライプ画像の１つを該ディスプレイデバ
イスに表示した後、続いて他方の横ストライプ画像を表
示し、その際、前記マスクパターンの開口部と遮光部又
は前記発光パターンの発光部と非発光部とを切り換えて
表示することを特徴とする請求項１１又は１２の立体画
像表示方法。13. The horizontal stripe image displayed on the display device is an odd-numbered stripe pixel among right stripe pixels obtained by dividing a right-eye parallax image into horizontal stripe pixels and a left-eye parallax image. The first horizontal stripe image composed by alternately arranging the even-numbered stripe pixels of the left stripe pixels obtained by dividing the image into horizontal stripe pixels, or the parallax image for the right eye is set to the horizontal stripe pixels. The even-numbered stripe pixels of the right stripe pixels obtained by dividing and the odd-numbered stripe pixels of the left stripe pixels obtained by dividing the parallax image for the left eye into horizontal stripe pixels are arranged alternately. A second horizontal stripe image that has been synthesized by combining the two horizontal stripe images after displaying one of the two horizontal stripe images on the display device. Display, in which, according to claim 11 or 12 stereoscopic image display method and displaying by switching between the light emitting portion of the opening of the mask pattern and the light shielding portion or the light emitting pattern and a non-light emitting portion.
マスクパターンの開口部と遮光部又は前記発光パターン
の発光部・非発光部とを切り換え表示する際に、前記デ
ィスプレイデバイスと前記空間光変調素子又は前記自発
光型表示素子の対応する走査線上で１画素毎又は１走査
線毎に同期して切り換え表示することを特徴とする請求
項１３の立体画像表示方法。14. The display device and the spatial light modulator when the two horizontal stripe images and the opening and the light shield of the mask pattern or the light emitting portion / non-light emitting portion of the light emitting pattern are switched and displayed. 14. The stereoscopic image display method according to claim 13, wherein switching display is performed in synchronization with each pixel or each scanning line on the corresponding scanning line of the self-luminous display element.
載の立体画像表示方法を用いることを特徴とする立体画
像表示装置。15. A stereoscopic image display device using the stereoscopic image display method according to any one of claims 1 to 14.
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