JPH10186276A - Three dimensional image display device - Google Patents
Three dimensional image display deviceInfo
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- JPH10186276A JPH10186276A JP8348520A JP34852096A JPH10186276A JP H10186276 A JPH10186276 A JP H10186276A JP 8348520 A JP8348520 A JP 8348520A JP 34852096 A JP34852096 A JP 34852096A JP H10186276 A JPH10186276 A JP H10186276A
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- lens
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- Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は上下・左右方向に視
差をもつ３次元像を空中像として表示可能な３次元画像
表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional image display device capable of displaying a three-dimensional image having parallax in the vertical and horizontal directions as an aerial image.
【０００２】[0002]
【従来の技術】立体感を与える画像は、立体感を得る視
覚効果により以下の３種類に大別することができる。
尚、このことは、産業図書発行の「３次元ディスプレ
イ」（著者：増田千尋）の第４０頁に記載されている。2. Description of the Related Art Images giving a three-dimensional effect can be roughly classified into the following three types according to the visual effect for obtaining a three-dimensional effect.
This is described on page 40 of “3D Display” (author: Chihiro Masuda) published by Sangyo Tosho.
【０００３】[0003]
【表１】 [Table 1]
【０００４】ここで、の心理効果については、透視図
法や照明効果などから得られる。また、の両眼視差
は、色や偏光の眼鏡を用いる方式やレンチキュラーレン
ズ等を用いて表示面を工夫した方式などから得られる。
については、ホログラフィ等が一般に良く知られてい
る。Here, the psychological effect can be obtained from a perspective projection method, a lighting effect, and the like. The binocular parallax can be obtained by a method using spectacles of color or polarization, a method using a lenticular lens or the like to improve the display surface, or the like.
For, holography and the like are generally well known.
【０００５】このうち、実際に３次元物体を見るときと
同じ視覚効果を再現するものはの３次元画像のみであ
る。これは自然な立体感が得られるという点でやよ
りも優れたものであり、以下に説明する本発明が目指す
画像もこの３次元画像に属するものである。[0005] Of these, only the three-dimensional image reproduces the same visual effect as when actually viewing a three-dimensional object. This is more excellent in that a natural three-dimensional effect can be obtained, and an image aimed at by the present invention described below also belongs to this three-dimensional image.
【０００６】この３次元画像を得る方式の１つとして、
インテグラル・フォトグラフィーという方式が知られて
いる。これは1908年にフランスのリップマンにより発明
されたもので、原理的には完全な３次元の空中像を再生
できる優れたものである。[0006] As one of the methods for obtaining this three-dimensional image,
A system called integral photography is known. It was invented in 1908 by Lippmann of France, and in principle is an excellent one that can reproduce a complete three-dimensional aerial image.
【０００７】この方式の最も基本的な記録・再生の流れ
を以下に示す。 記録：図７に示すような、複数の球面凸レンズが２次
元平面に配置された２次元レンズアレイ（一般にハエの
目レンズと呼ばれる）１００の被写体の共役位置に乾板
２００を置き、この乾板２００に被写体の微小倒立像を
撮影・記録する。図８はこの様子を示しており、被写体
のＡ点とＢ点とを代表して示している。尚、光線の経路
は模式的に簡略化して示している。The most basic recording / reproducing flow of this method is shown below. Recording: As shown in FIG. 7, a dry plate 200 is placed at a conjugate position of a subject of a two-dimensional lens array (generally called a fly-eye lens) 100 in which a plurality of spherical convex lenses are arranged in a two-dimensional plane. Shoots and records a small inverted image of the subject. FIG. 8 shows this state, and shows the points A and B of the subject as representatives. Note that the paths of the light rays are schematically simplified.
【０００８】再生準備：この乾板２００と同寸法に焼
き付けた陽画２００’を作製する。乾板２００の代わり
にリバーサルフイルムを用いれば、これを現像するだけ
でも構わない。[0008] Preparation for reproduction: A positive image 200 'baked to the same dimensions as the dry plate 200 is produced. If a reversal film is used instead of the dry plate 200, it may be simply developed.
【０００９】再生：陽画２００’を元の乾板２００の
位置に正確に置き、図９に示すように、陽画２００’の
背面側から照明して、ハエの目レンズ１００を通して観
察すると、光線は撮影時と逆の経路を辿って再生され
る。このため、撮影時と同じ位置に被写体の空中像Ａ，
Ｂが再生される。尚、この図９では光線の経路を模式的
に簡略化して示している。Reproduction: When the positive image 200 'is accurately placed on the original dry plate 200, and illuminated from the back side of the positive image 200' and observed through the fly-eye lens 100 as shown in FIG. It is played back along the reverse path. Therefore, the aerial image A,
B is reproduced. Note that FIG. 9 schematically shows the paths of the light rays in a simplified manner.
【００１０】尚、このままでは凹凸が逆の逆視像が見え
てしまう。このため、凹凸を正常に戻す場合は、一度再
生された空中像をもう一度この方式で撮影し直すなどの
工夫が必要となる。[0010] In this state, a pseudoscopic image having the opposite unevenness is seen. Therefore, when the irregularities are restored to normal, it is necessary to devise a method such as re-capturing the once reproduced aerial image by this method.
【００１１】尚、以上の説明では、一例として、ハエの
目レンズとして球面の２次元レンズアレイ１００をもっ
て示している。In the above description, as an example, a fly's eye lens is shown as a spherical two-dimensional lens array 100.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このイ
ンテグラル・フォトグラフィーは本来優れた方法である
にもかかわらず、現在まで実用化には至っていない。こ
れは逆視像の問題もさることながら、以下の条件を同時
に満たすハエの目レンズが存在しなかったことによると
ころが大きい。However, although this integral photography is originally an excellent method, it has not been put to practical use until now. This is largely due to the fact that there is no fly-eye lens that satisfies the following conditions at the same time, in addition to the problem of the reverse view image.
【００１３】条件１：結像性能が良好であるか 条件２：十分な明るさとコントラストの像が得られるか このような条件に対し、今日まで報告されてきたインテ
グラル方式用のハエの目レンズには、以下のような問題
があった。Condition 1: Whether the imaging performance is good Condition 2: Whether an image with sufficient brightness and contrast can be obtained Under such conditions, the fly-eye lens for the integral system which has been reported to date. Had the following problems.
【００１４】まず、各レンズ要素が有する収差によ
り、空中像に悪影響を与えていた。特に、色収差が生じ
ている場合では、色収差によるボケ・色にじみが２次元
平面内だけでなく奥行き方向にも及ぶため、解像力が著
しく低下するという問題があった。また、他の収差によ
って、空中像が鮮明に見えないといった問題も生じる。First, the aberration of each lens element adversely affects the aerial image. In particular, in the case where chromatic aberration occurs, there is a problem that the resolving power is significantly reduced because blur and color blur due to chromatic aberration extend not only in a two-dimensional plane but also in a depth direction. In addition, there is a problem that the aerial image cannot be clearly seen due to other aberrations.
【００１５】また、観察位置から空中像を観察した場
合、空中像の背後に陽画を照らす光源が存在することに
なる。ここで、レンズアレイと空中像の両方にピントが
あってしまうような場合には、空中像のコントラストが
低下したり、観察しづらいなどの問題が生じることがあ
る。When an aerial image is observed from an observation position, a light source for illuminating a positive image exists behind the aerial image. Here, when both the lens array and the aerial image are in focus, problems such as a decrease in the contrast of the aerial image and difficulty in observation may occur.
【００１６】そして、上述したようなレンズアレイが
平面であるため、周縁部から空中像までの光線が、アレ
イ平面の法線に対して大きな角度を持つことになる。こ
のため、光量の低下や収差の増大などの問題をもたら
し、鮮明な空中像の形成を妨げていた。Since the lens array as described above is a plane, the light rays from the periphery to the aerial image have a large angle with respect to the normal to the array plane. For this reason, problems such as a decrease in the amount of light and an increase in aberration have been caused, and the formation of a clear aerial image has been prevented.
【００１７】また、３次元画像表示装置は種々の環境
下で用いられるにもかかわらず、環境の変化、特に温度
の変化に対して結像性能が劣化しないようにするための
配慮は一切なされていなかった。Although the three-dimensional image display device is used in various environments, no consideration is given to prevent the imaging performance from deteriorating due to environmental changes, particularly to changes in temperature. Did not.
【００１８】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、ハエの目レンズに要求
される各条件を同時に満たす新しい手法を提案すること
により、製作が容易であって、鮮明な３次元の空中像
を、観察し易い状態で表示することが可能な３次元画像
表示装置を実現することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a new method which simultaneously satisfies each condition required for a fly-eye lens, thereby facilitating manufacture. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a three-dimensional image display device capable of displaying a clear three-dimensional aerial image in a state that is easy to observe.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】本件出願の発明者は、従
来提案されているインテグラル方式における各種の問題
点を改良すべく鋭意研究を行った結果、レンズ要素に適
した材料を選択すること、及び、鮮明な３次元の空中像
を形成するに適したレンズアレイと空中像との位置、並
びに、鮮明な３次元の空中像を形成するに適したレンズ
アレイの形状、を工夫すること、更に、環境の変化に対
応して結像性能を維持可能なように工夫することで各種
問題点を解決可能なことを新たに見出し、以下に説明す
る本発明を完成させたものである。Means for Solving the Problems The inventor of the present application has conducted intensive studies to improve various problems in the conventionally proposed integral system, and as a result, has selected a material suitable for a lens element. And devising the position of the lens array and the aerial image suitable for forming a clear three-dimensional aerial image, and the shape of the lens array suitable for forming a clear three-dimensional aerial image; Furthermore, it has been newly found that various problems can be solved by devising such that the imaging performance can be maintained in response to changes in the environment, and the present invention described below has been completed.
【００２０】従って、課題を解決するための発明は、具
体的には以下に示すようなものである。 （１）請求項１記載の発明は、複数のレンズ要素が２次
元的に配置されたレンズアレイと、このレンズアレイを
構成する個々のレンズ要素に対応して再生像の微小倒立
像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは表示されてい
る原画とにより、原画に対応した空中像を形成する３次
元画像表示装置であって、前記レンズ要素毎に屈折率が
均一であり、アッベ数νd が２８以上のレンズ材料を用
いてレンズ要素を構成したことを特徴とする３次元画像
表示装置である。Accordingly, the invention for solving the problem is specifically as follows. (1) The invention according to claim 1 is a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image or a Fourier transform of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. A three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image from an original image on which an image is recorded or displayed, wherein the lens element has a uniform refractive index for each lens element and an Abbe number νd of 28 or more. A three-dimensional image display device, wherein a lens element is formed using a material.
【００２１】ここで、微小倒立像とは、レンズアレイを
構成する個々のレンズ要素によってそれぞれ生成された
像である。更に詳しくは、レンズアレイの、被写体また
は再生像の共役位置に形成される像である。記録を行う
場合には、この共役位置に記録材料を置く。また、再生
する場合にも、共役位置に原画を置く。尚、原画は計算
により作成することも可能である。Here, the minute inverted image is an image generated by each lens element constituting the lens array. More specifically, it is an image formed at a conjugate position of a subject or a reproduced image on the lens array. When performing recording, a recording material is placed at this conjugate position. Also, when reproducing, the original image is placed at the conjugate position. The original image can be created by calculation.
【００２２】また、フーリエ変換像とは、被写体または
再生像の位置に係わらず、レンズアレイの焦点面におい
て形成される像である。記録する場合には、焦点面に記
録材料を置く。また、再生する場合にも焦点位置に原画
を置く。原画は計算により作成することも可能である。The Fourier transform image is an image formed on the focal plane of the lens array irrespective of the position of the object or the reproduced image. When recording, the recording material is placed on the focal plane. Also, when reproducing, the original image is placed at the focal position. The original picture can be created by calculation.
【００２３】そして、アッベ数νd とは、光学材料など
の透明媒質の光の分散に関する性質を表す数である。Ｃ
線，ｄ線，Ｆ線に対する屈折率をそれぞれｎC ，ｎd ，
ｎFとした場合、νd ＝（ｎd −１）／（ｎF −ｎC ）
で定義される。The Abbe number νd is a number representing the property of a transparent medium such as an optical material relating to light dispersion. C
The refractive indices for the n, d, and F lines are nc, nd,
If nF, vd = (nd-1) / (nF-nC)
Is defined by
【００２４】このような３次元画像表示装置によれば、
原画を作成した際の被写体に対応した空中像を３次元像
として形成することができる。そして、レンズ要素毎に
屈折率が均一であってアッベ数νd が２８以上のレンズ
材料を用いてレンズ要素を構成したことにより、波長毎
の分散の違いが小さくなるため色収差を抑えることが可
能になり、鮮明な３次元の空中像の表示を行うことが可
能になる。According to such a three-dimensional image display device,
An aerial image corresponding to the subject at the time of creating the original image can be formed as a three-dimensional image. Further, since the lens element is formed using a lens material having a uniform refractive index and an Abbe number νd of 28 or more for each lens element, the difference in dispersion for each wavelength is reduced, so that chromatic aberration can be suppressed. That is, a clear three-dimensional aerial image can be displayed.
【００２５】（２）請求項２記載の発明は、請求項１記
載の３次元画像表示装置のレンズ材料が光学樹脂である
ことを特徴とする３次元画像表示装置である。ここで、
光学樹脂とは、無色，透明な合成樹脂のことである。こ
のような３次元画像表示装置によれば、原画を作成した
際の被写体に対応した空中像を３次元像として形成する
ことができ、そして、レンズ材料として光学樹脂を用い
たことにより、成形によるレンズアレイの大量生産が可
能になり製造コストを低減することが可能になる。(2) The invention according to claim 2 is a three-dimensional image display device wherein the lens material of the three-dimensional image display device according to claim 1 is an optical resin. here,
The optical resin is a colorless and transparent synthetic resin. According to such a three-dimensional image display device, an aerial image corresponding to a subject when an original image is created can be formed as a three-dimensional image, and by using an optical resin as a lens material, molding can be performed. The lens array can be mass-produced, and the manufacturing cost can be reduced.
【００２６】（３）請求項３記載の発明は、請求項１又
は２記載の３次元画像表示装置のレンズ要素の少なくと
も一つの面を非球面としたことを特徴とする３次元画像
表示装置である。(3) A three-dimensional image display apparatus according to the first or second aspect, wherein at least one surface of the lens element of the three-dimensional image display apparatus is aspheric. is there.
【００２７】このような３次元画像表示装置によれば、
原画を作成した際の被写体に対応した空中像を３次元像
として形成することができ、そして、レンズ要素の少な
くとも一つの面に非球面を用いたことにより、各種収差
を小さくすることができ、空中像のコントラストが低下
や観察しづらいといった問題を防止することができ、鮮
明な３次元の空中像の表示を行うことが可能になる。According to such a three-dimensional image display device,
An aerial image corresponding to the subject when the original image was created can be formed as a three-dimensional image, and various aberrations can be reduced by using an aspheric surface for at least one surface of the lens element. Problems such as a decrease in the contrast of the aerial image and difficulty in observation can be prevented, and a clear three-dimensional aerial image can be displayed.
【００２８】（４）請求項４記載の発明は、複数のレン
ズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、このレ
ンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再生
像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは
表示されている原画とにより、原画に対応した空中像を
形成する３次元画像表示装置であって、レンズアレイか
ら空中像までの距離をａ［ｍ］、空中像から観察位置ま
での距離をｂ［ｍ］、レンズアレイの視度ＤL について
ＤL ＝−１／（ａ＋ｂ）、空中像の視度ＤI についてＤ
I ＝−１／ｂ、としたとき、視度差｜ＤL −ＤI ｜が ｜ＤL −ＤI ｜＞０．６ なる条件を満足することを特徴とする３次元画像表示装
置である。(4) The invention according to claim 4 is a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Alternatively, a three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image by using an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein the distance from the lens array to the aerial image is a [m], The distance to the observation position is b [m], the diopter DL of the lens array is DL = -1 / (a + b), and the diopter DI of the aerial image is D.
A three-dimensional image display device characterized in that a diopter difference | DL−DI | satisfies a condition of | DL−DI |> 0.6, where I = −1 / b.
【００２９】ここで、微小倒立像とは、レンズアレイを
構成する個々のレンズ要素によってそれぞれ生成された
像である。更に詳しくは、レンズアレイの、被写体また
は再生像の共役位置に形成される像である。記録を行う
場合には、この共役位置に記録材料を置く。また、再生
する場合にも、共役位置に原画を置く。尚、原画は計算
により作成することも可能である。Here, the minute inverted image is an image generated by each lens element constituting the lens array. More specifically, it is an image formed at a conjugate position of a subject or a reproduced image on the lens array. When performing recording, a recording material is placed at this conjugate position. Also, when reproducing, the original image is placed at the conjugate position. The original image can be created by calculation.
【００３０】また、フーリエ変換像とは、被写体または
再生像の位置に係わらず、レンズアレイの焦点面におい
て形成される像である。記録する場合には、焦点面に記
録材料を置く。また、再生する場合にも焦点位置に原画
を置く。原画は計算により作成することも可能である。The Fourier transform image is an image formed on the focal plane of the lens array irrespective of the position of the object or the reproduced image. When recording, the recording material is placed on the focal plane. Also, when reproducing, the original image is placed at the focal position. The original picture can be created by calculation.
【００３１】このような３次元画像表示装置によれば、
原画を作成した際の被写体に対応した空中像を３次元像
として形成することができる。そして、視度差｜ＤL −
ＤI ｜が０．６より大きくなる条件を満足する構成とし
たことにより、観察者の焦点深度の０．６より上記視度
差が大きくなって、空中像と背景とを別々に視認できる
ようになる結果、３次元の空中像を観察し易い状態で表
示することが可能になる。According to such a three-dimensional image display device,
An aerial image corresponding to the subject at the time of creating the original image can be formed as a three-dimensional image. And the diopter difference | DL-
Is satisfied, the diopter difference becomes larger than the depth of focus of 0.6 of the observer, so that the aerial image and the background can be visually recognized separately. As a result, it is possible to display a three-dimensional aerial image in a state that is easy to observe.
【００３２】すなわち、空中像の奥に発光物体（光源に
より照射されている原画）の背景が存在していても、空
中像の視認性を損なわない環境を保つことが可能にな
り、３次元の空中像を観察し易い状態で表示することが
可能になる。That is, even if the background of the light-emitting object (original image illuminated by the light source) exists behind the aerial image, it is possible to maintain an environment in which the visibility of the aerial image is not impaired. It is possible to display an aerial image in a state that is easy to observe.
【００３３】（５）請求項５記載の発明は、複数のレン
ズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、このレ
ンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再生
像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは
表示されている原画とにより、原画に対応した空中像を
形成する３次元画像表示装置であって、レンズアレイ周
縁部で空中像の形成に寄与する光線の屈折角θについて θ＜３０° レンズアレイを構成するレンズ要素のＦナンバについて Ｆ＞４ なる条件を満足することを特徴とする３次元画像表示装
置。(5) According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Or a three-dimensional image display device that forms an aerial image corresponding to the original image by using an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein a refraction angle θ of a light beam contributing to the formation of an aerial image at the periphery of the lens array. Θ <30 ° The F-number of a lens element constituting a lens array, F> 4.
【００３４】ことを特徴とする３次元画像表示装置であ
る。このような３次元画像表示装置によれば、原画を作
成した際の被写体に対応した空中像を３次元像として形
成することができる。This is a three-dimensional image display device characterized by the following. According to such a three-dimensional image display device, an aerial image corresponding to a subject when an original image is created can be formed as a three-dimensional image.
【００３５】そして、レンズアレイ周縁部で空中像の形
成に寄与する光線の屈折角θについて、θ＜３０°の条
件を満足する構成としたことにより、レンズアレイ周縁
部のレンズ要素でも屈折角を小さく保つことが可能であ
り、非点収差やコマ収差の影響がなくなり、結像性能を
悪化させない環境を保つことができる。更に、レンズア
レイを構成するレンズ要素のＦナンバについて、Ｆ＞４
の条件を満足する構成としたことにより、球面収差を小
さく抑えることが可能になる。これにより、レンズアレ
イの結像性能の悪化を防止でき、鮮明な３次元の空中像
を表示することが可能になる。With respect to the refraction angle θ of the light beam contributing to the formation of the aerial image at the periphery of the lens array, the condition that θ <30 ° is satisfied. It can be kept small, the influence of astigmatism and coma aberration is eliminated, and an environment that does not deteriorate the imaging performance can be maintained. Further, regarding the F number of the lens element constituting the lens array, F> 4
By satisfying the above condition, it is possible to suppress spherical aberration to a small value. Thus, it is possible to prevent the imaging performance of the lens array from deteriorating, and it is possible to display a clear three-dimensional aerial image.
【００３６】（６）請求項６記載の発明は、複数のレン
ズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、このレ
ンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再生
像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは
表示されている原画とにより、原画に対応した空中像を
形成する３次元画像表示装置であって、レンズアレイ周
縁部で空中像の形成に寄与する光線の屈折角θ1 につい
て、レンズアレイが平面であるときの屈折角をθ0 とし
た場合、 θ1 ＜θ0 なる条件を満足するように、前記レンズアレイを曲面で
構成したことを特徴とする３次元画像表示装置である。(6) According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Or, a three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to the original image by using an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein a refraction angle θ1 of a light beam contributing to the formation of an aerial image at the periphery of the lens array. Is a three-dimensional image display device, wherein the lens array is formed of a curved surface so as to satisfy a condition of θ1 <θ0, where θ0 is a refraction angle when the lens array is a plane.
【００３７】この曲面としては、放物面の一部、円筒面
の一部、球面の一部など、平面以外の各種の面が該当す
る。このような３次元画像表示装置によれば、原画を作
成した際の被写体に対応した空中像を３次元像として形
成することができる。As the curved surface, various surfaces other than a flat surface, such as a part of a paraboloid, a part of a cylindrical surface, and a part of a spherical surface, are applicable. According to such a three-dimensional image display device, an aerial image corresponding to a subject when an original image is created can be formed as a three-dimensional image.
【００３８】そして、レンズアレイ周縁部で空中像の形
成に寄与する光線の屈折角θについて、θ1 ＜θ0 の条
件を満足する構成としたことにより、レンズアレイ周縁
部のレンズ要素でも屈折角を小さく保つことが可能であ
り、非点収差やコマ収差の影響がなくなり、結像性能を
悪化させない環境を保つことができる。これにより、レ
ンズアレイの結像性能の悪化を防止でき、鮮明な３次元
の空中像を表示することが可能になる。With respect to the refraction angle θ of the light beam contributing to the formation of the aerial image at the periphery of the lens array, the condition that θ1 <θ0 is satisfied. It is possible to maintain an environment in which the influence of astigmatism and coma aberration is eliminated, and the imaging performance is not deteriorated. Thus, it is possible to prevent the imaging performance of the lens array from deteriorating, and it is possible to display a clear three-dimensional aerial image.
【００３９】（７）請求項７記載の発明は、複数のレン
ズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、このレ
ンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再生
像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは
表示されている原画とにより、原画に対応した空中像を
形成する３次元画像表示装置であって、レンズアレイ周
縁部で空中像の形成に寄与する光線の屈折角θ1 につい
て、レンズアレイが平面であるときの屈折角をθ0 とし
た場合、 θ1 ＜θ0 なる条件を満足するように、前記レンズアレイを円筒面
若しくは球面で構成したことを特徴とする３次元画像表
示装置である。(7) According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Or, a three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to the original image by using an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein a refraction angle θ1 of a light beam contributing to the formation of an aerial image at the periphery of the lens array. A three-dimensional image display device, wherein the lens array is constituted by a cylindrical surface or a spherical surface so as to satisfy the condition of θ1 <θ0, where θ0 is the refraction angle when the lens array is a plane. It is.
【００４０】このような３次元画像表示装置によれば、
原画を作成した際の被写体に対応した空中像を３次元像
として形成することができる。そして、レンズアレイ周
縁部で空中像の形成に寄与する光線の屈折角θについ
て、θ1 ＜θ0 の条件を満足する構成としたことによ
り、レンズアレイ周縁部のレンズ要素でも屈折角を小さ
く保つことが可能であり、非点収差やコマ収差の影響が
なくなり、結像性能を悪化させない環境を保つことがで
きる。According to such a three-dimensional image display device,
An aerial image corresponding to the subject at the time of creating the original image can be formed as a three-dimensional image. With respect to the refraction angle θ of the light beam contributing to the formation of the aerial image at the peripheral portion of the lens array, the configuration is such that the condition of θ1 <θ0 is satisfied. It is possible to eliminate the influence of astigmatism and coma, and to maintain an environment that does not deteriorate the imaging performance.
【００４１】これにより、レンズアレイの結像性能の悪
化を防止でき、鮮明な３次元の空中像を表示することが
可能になる。また、円筒面または球面を用いたことで、
製造も容易に行えるようになる。As a result, it is possible to prevent the imaging performance of the lens array from deteriorating, and it is possible to display a clear three-dimensional aerial image. Also, by using a cylindrical or spherical surface,
It can be easily manufactured.
【００４２】（８）請求項８記載の発明は、請求項７記
載の３次元画像表示装置において、円筒面若しくは球面
で構成された前記レンズアレイの曲率半径をＲ、レンズ
アレイの中心部から空中像までの距離をａとした場合、 Ｒ≧ａ なる条件を満足することを特徴とする３次元画像表示装
置である。(8) The three-dimensional image display device according to the eighth aspect of the present invention is the three-dimensional image display device, wherein the radius of curvature of the lens array having a cylindrical surface or a spherical surface is R, and the center of the lens array is aerial from the center. A three-dimensional image display device characterized by satisfying a condition of R ≧ a, where a is a distance to an image.
【００４３】このような３次元画像表示装置によれば、
原画を作成した際の被写体に対応した空中像を３次元像
として形成することができ、そして、レンズアレイの曲
率半径Ｒを、レンズアレイの中心部から空中像までの距
離ａ以上になるように定めたことにより、レンズアレイ
周縁部のレンズ要素でも屈折角を小さく保つことが可能
であり、非点収差やコマ収差の影響がなくなり、結像性
能を悪化させない環境を保つことができる。According to such a three-dimensional image display device,
An aerial image corresponding to the subject at the time of creating the original image can be formed as a three-dimensional image, and the radius of curvature R of the lens array is set to be equal to or more than the distance a from the center of the lens array to the aerial image. With this setting, it is possible to keep the refraction angle small even at the lens elements at the periphery of the lens array, to eliminate the influence of astigmatism and coma, and to maintain an environment that does not deteriorate the imaging performance.
【００４４】すなわち、レンズアレイの曲率半径Ｒをレ
ンズアレイから空中像までの距離ａ以上に定めているた
め、レンズアレイの曲面が空中像を形成するに適した状
態になる。これにより、レンズアレイの結像性能の悪化
を防止でき、鮮明な３次元の空中像を表示することが可
能になる。That is, since the radius of curvature R of the lens array is set to be equal to or greater than the distance a from the lens array to the aerial image, the curved surface of the lens array is in a state suitable for forming an aerial image. Thus, it is possible to prevent the imaging performance of the lens array from deteriorating, and it is possible to display a clear three-dimensional aerial image.
【００４５】（９）請求項９記載の発明は、複数のレン
ズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、このレ
ンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再生
像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しくは
表示されている原画とにより、原画に対応した空中像を
形成する３次元画像表示装置であって、レンズアレイの
熱線膨張係数と原画を構成する主材料の熱線膨張係数と
が略等しくなるように構成したことを特徴とする３次元
画像表示装置である。(9) A ninth aspect of the present invention is a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Alternatively, a three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image from an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein a coefficient of linear thermal expansion of a lens array and a coefficient of linear thermal expansion of a main material constituting the original image are provided. And a substantially three-dimensional image display device.
【００４６】このような３次元画像表示装置によれば、
環境温度変化に起因する線熱膨張がレンズアレイと原画
とで略等しくなるため、レンズアレイの個々のレンズ要
素と原画との対応関係が保たれた状態を維持できる。従
って、空中像のボケ量を小さく保つことが可能になり、
鮮明な３次元の空中像を表示することが可能になる。According to such a three-dimensional image display device,
Since the linear thermal expansion caused by the environmental temperature change is substantially equal between the lens array and the original image, it is possible to maintain a state where the correspondence between the individual lens elements of the lens array and the original image is maintained. Therefore, it is possible to keep the amount of blur of the aerial image small,
A clear three-dimensional aerial image can be displayed.
【００４７】（１０）請求項１０記載の発明は、複数の
レンズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、こ
のレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して
再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若し
くは表示されている原画とにより、原画に対応した空中
像を形成する３次元画像表示装置であって、レンズアレ
イの熱線膨張係数ａL と原画を構成する主材料の熱線膨
張係数ａF とが、 ｜ａL −ａF ｜＜δｘ／（１０Ｌ） 但し、 δｘ＝（ｆ（１＋１／Ｍ）・ｄ・tan α）／ｔ ここで、ｆはレンズアレイの各レンズ要素の焦点距離、
ｔはレンズアレイの各レンズ要素の空中像側主平面から
空中像までの距離、Ｍは再生時の結像倍率（尚、Ｍ＞
０）、Ｌはレンズアレイの最大長、ｄは視点から空中像
までの距離、αは目がボケを認識可能な解像角、なる条
件を満足するように構成したことを特徴とする３次元画
像表示装置である。(10) According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Alternatively, a three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image by using an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein a linear expansion coefficient aL of a lens array and a thermal expansion of a main material constituting the original image are obtained. The coefficient aF is expressed as | aL−aF | <δx / (10L) where δx = (f (1 + 1 / M) · d · tan α) / t where f is the focal length of each lens element of the lens array,
t is the distance from the aerial image side main plane of each lens element of the lens array to the aerial image, and M is the imaging magnification during reproduction (where M>
0), L is the maximum length of the lens array, d is the distance from the viewpoint to the aerial image, α is the resolution angle at which the eyes can recognize blur, and three-dimensionally. An image display device.
【００４８】このような３次元画像表示装置によれば、
環境温度変化に起因する線熱膨張がレンズアレイと原画
とで略等しくなるため、レンズアレイの個々のレンズ要
素と原画との対応関係が保たれた状態を維持できる。According to such a three-dimensional image display device,
Since the linear thermal expansion caused by the environmental temperature change is substantially equal between the lens array and the original image, it is possible to maintain a state where the correspondence between the individual lens elements of the lens array and the original image is maintained.
【００４９】そして、レンズアレイの最大長Ｌ全体にお
いて、温度変化によって生じるボケ量δｘが、観察者の
目がボケを認識可能な解像角αより小さくなるため、空
中像のボケ量を許容範囲より小さく保つことが可能にな
り、鮮明な３次元の空中像を表示することが可能にな
る。Then, over the entire maximum length L of the lens array, the amount of blur δx caused by the temperature change becomes smaller than the resolution angle α at which the observer can recognize the blur, so that the amount of blur of the aerial image is within the allowable range. It is possible to keep it smaller and to display a clear three-dimensional aerial image.
【００５０】（１１）請求項１１記載の発明は、複数の
レンズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、こ
のレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して
再生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若し
くは表示されている原画とにより、原画に対応した空中
像を形成する３次元画像表示装置であって、レンズアレ
イの熱線膨張係数ａL と原画を構成する主材料の熱線膨
張係数ａF とが、 ｜ａL −ａF ｜＜δｘ／（１０Ｌc ） 但し、 δｘ＝（ｆ（１＋１／Ｍ）・ｄ・tan α）／ｔ ここで、ｆはレンズアレイの各レンズ要素の焦点距離、
Ｍは再生時の結像倍率（尚、Ｍ＞０）、Ｌc はレンズア
レイの最大長の１／３の長さ、ｄは視点から空中像まで
の距離、αは目がボケを認識可能な解像角、なる条件を
満足するように構成したことを特徴とする３次元画像表
示装置である。(11) According to the eleventh aspect of the present invention, there is provided a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Alternatively, a three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image by using an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein a linear expansion coefficient aL of a lens array and a thermal expansion of a main material constituting the original image are obtained. The coefficient aF is given by: | aL−aF | <δx / (10Lc) where δx = (f (1 + 1 / M) · d · tan α) / t where f is the focal length of each lens element of the lens array,
M is the imaging magnification at the time of reproduction (M> 0), Lc is 1/3 of the maximum length of the lens array, d is the distance from the viewpoint to the aerial image, and α is the blur of the eyes. A three-dimensional image display device characterized by satisfying a condition of a resolution angle.
【００５１】このような３次元画像表示装置によれば、
環境温度変化に起因する線熱膨張がレンズアレイと原画
とで略等しくなるため、レンズアレイの個々のレンズ要
素と原画との対応関係が保たれた状態を維持できる。According to such a three-dimensional image display device,
Since the linear thermal expansion caused by the environmental temperature change is substantially equal between the lens array and the original image, it is possible to maintain a state where the correspondence between the individual lens elements of the lens array and the original image is maintained.
【００５２】そして、レンズアレイの最大長Ｌの少なく
とも１／３の範囲（例えば、中央部付近）において、温
度変化によって生じるボケ量δｘが、観察者の目がボケ
を認識可能な解像角αより小さくなるため、空中像のボ
ケ量を許容範囲より小さく保つことが可能になり、鮮明
な３次元の空中像を表示することが可能になる。Then, in a range of at least 1/3 of the maximum length L of the lens array (for example, near the center), the blur amount δx caused by the temperature change becomes the resolution angle α at which the observer can recognize the blur. Since the size becomes smaller, the blur amount of the aerial image can be kept smaller than the allowable range, and a clear three-dimensional aerial image can be displayed.
【００５３】[0053]
【発明の実施の形態】本発明は、インテグラル・フォト
グラフィーに用いるハエの目レンズとして、 レンズ要素に適した材料を選択すること、 鮮明な３次元の空中像を形成するに適したレンズアレ
イと空中像との配置、 鮮明な３次元の空中像を形成するに適したレンズアレ
イの形状、 鮮明な３次元の空中像を形成するに適した熱線膨張係
数の材料の選択、 についての最適な条件，関係を定めたことを特徴として
いる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention provides a fly-eye lens used for integral photography, which selects a material suitable for a lens element, and a lens array suitable for forming a clear three-dimensional aerial image. And the aerial image, the shape of the lens array suitable for forming a clear three-dimensional aerial image, and the selection of a material having a linear thermal expansion coefficient suitable for forming a clear three-dimensional aerial image. It is characterized by defining conditions and relationships.
【００５４】以下、それぞれの特徴を各実施の形態例に
沿って説明を行う。 ＜第１の実施の形態例＞図１はレンズアレイの断面と空
中像並びに観察者の視点の様子を模式的に示す説明図で
ある。Hereinafter, each feature will be described in accordance with each embodiment. <First Embodiment> FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a cross section of a lens array, an aerial image, and a viewpoint of a viewer.
【００５５】尚、この図１では説明を簡単にするため縦
方向に７個のレンズ要素からなるレンズアレイ１０を示
しているが、実際のレンズアレイは更に多数のレンズ要
素が紙面垂直方向も含めて２次元的に配置される。Although FIG. 1 shows a lens array 10 composed of seven lens elements in the vertical direction for the sake of simplicity of explanation, an actual lens array has a larger number of lens elements even in the direction perpendicular to the paper. Are arranged two-dimensionally.
【００５６】また、レンズアレイ１０の背面（視点５０
の反対側）には原画２０が配置されており、この原画２
０にはレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応
して再生像（再生すべき空中像）の微小倒立像若しくは
フーリエ変換像が記録若しくは表示されている。The back of the lens array 10 (viewpoint 50)
On the other side), an original picture 20 is arranged.
In 0, a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image (aerial image to be reproduced) is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array.
【００５７】そして、原画２０の背面には光源３０が配
置されており、視点５０から見て背面より原画２０を均
一に照射して、視点５０側の所定の位置に３次元の空中
像４０を形成せしめる。A light source 30 is disposed on the back of the original image 20, and the original image 20 is uniformly illuminated from the back as viewed from the viewpoint 50, and a three-dimensional aerial image 40 is formed at a predetermined position on the viewpoint 50 side. Let it form.
【００５８】尚、図１の例ではレンズアレイ１０の凸面
が視点側に向けているが、非球面等を用いて収差を補正
することで逆に向けることも可能である。ここで、図１
（ａ）は本実施の形態例により色収差のない空中像を形
成した場合を示しており、図１（ｂ）は色収差を有する
レンズアレイを用いて空中像を形成した場合を示してい
る。In the example shown in FIG. 1, the convex surface of the lens array 10 is directed toward the viewpoint, but it can be reversed by correcting aberration using an aspheric surface or the like. Here, FIG.
FIG. 1A shows a case where an aerial image without chromatic aberration is formed according to the present embodiment, and FIG. 1B shows a case where an aerial image is formed using a lens array having chromatic aberration.
【００５９】図１（ｂ）に示したように、アッベ数νd
が２８未満のレンズ材料を用いた場合には大きな色収差
が発生するため、空中像が不鮮明になる。この場合、２
次元の画像を形成する写真機や映写機などとは異なり、
３次元の空中像を形成するため、色収差によるボケや色
にじみが２次元平面内だけでなく奥行き方向にも及ぶた
め、解像力が著しく低下するという３次元画像表示装置
特有の問題が発生することを本件出願の発明者は見出し
た。As shown in FIG. 1B, the Abbe number νd
When a lens material having a ratio of less than 28 is used, large chromatic aberration occurs, and the aerial image becomes unclear. In this case, 2
Unlike cameras and projectors that form two-dimensional images,
Since a three-dimensional aerial image is formed, blurs and color blur due to chromatic aberration extend not only in a two-dimensional plane but also in a depth direction, which causes a problem unique to a three-dimensional image display device that resolving power is significantly reduced. The inventor of the present application has found.
【００６０】尚、通常の写真レンズにおいては、絞り径
を小さくすることによって色収差を軽減できることが知
られている。この場合、絞りを小さくしても画像の大き
さには変化は生じない。すなわち、画像の大きさが変わ
らないように絞りの位置が設定されている。It is known that chromatic aberration can be reduced in a normal photographic lens by reducing the aperture diameter. In this case, the size of the image does not change even if the aperture is reduced. That is, the aperture position is set so that the size of the image does not change.
【００６１】しかし、インテグラル・フォトグラフィー
のハエの目レンズの場合には、以上のような位置に絞り
を置くことは困難である。仮に配列要素を用いて適当な
位置に絞りを置けたとしても、像が暗くなって好ましく
ない。However, in the case of the fly-eye lens of integral photography, it is difficult to place the stop at the above position. Even if the stop could be placed at an appropriate position using an array element, the image would be dark, which is not preferable.
【００６２】また、絞りを用いずに光束を制限し、かつ
明るさを保つには、隣り合うレンズとの間隔を詰めるよ
うにすればよい。しかし、このようにした場合には、元
画像の大きさが制限されてしまうため、好ましくない。Further, in order to restrict the luminous flux and maintain the brightness without using an aperture, it is only necessary to reduce the distance between adjacent lenses. However, this is not preferable because the size of the original image is limited.
【００６３】以上のような理由により、均質材料の凸レ
ンズによるハエの目レンズでは、絞りによる色収差の軽
減は困難である。このような場合に、アッベ数の規定に
よる色収差の軽減が特に有効であることが発明者の研究
によって見出された。For the above reasons, it is difficult to reduce the chromatic aberration by the stop in the fly-eye lens using the convex lens of the homogeneous material. In such a case, the inventors have found that the reduction of chromatic aberration by defining the Abbe number is particularly effective.
【００６４】そこで、本実施の形態例では、アッベ数ν
d が所定の値以上のレンズ材料を用いて、屈折率が均一
なレンズ要素を構成する。このような材料によりレンズ
を構成したことにより、実質的に色収差を抑えることが
可能になる。従って、ずれることのない鮮明な３次元の
空中像の表示を行うことが可能になる。Therefore, in the present embodiment, the Abbe number ν
A lens element having a uniform refractive index is formed by using a lens material having d equal to or larger than a predetermined value. By configuring the lens with such a material, it is possible to substantially suppress chromatic aberration. Therefore, it is possible to display a clear three-dimensional aerial image without displacement.
【００６５】そして、このような問題を解決するには、
アッベ数νd が２８以上あれば十分であることを本件出
願の発明者は見出した。この条件を満たすレンズ材料と
しては、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ：νd ＝３
０）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：νd ＝５
８）、ＡＲＴＯＮ（νd ＝５７、日本合成ゴム株式会社
の光学樹脂の商品名）等が知られている。To solve such a problem,
The inventor of the present application has found that an Abbe number νd of 28 or more is sufficient. As a lens material satisfying this condition, for example, polycarbonate (PC: νd = 3)
0), polymethyl methacrylate (PMMA: νd = 5)
8), ARTON (νd = 57, trade name of optical resin of Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.) and the like are known.
【００６６】以上説明したように、アッベ数νd が２８
以上のレンズ材料を用いて３次元画像表示装置のレンズ
アレイを構成することにより、原画に忠実で鮮明な３次
元の空中像の表示を行うことが可能になる。As described above, the Abbe number νd is 28
By forming a lens array of a three-dimensional image display device using the above lens materials, it is possible to display a clear three-dimensional aerial image faithful to the original image.
【００６７】尚、この実施の形態例では、３次元画像表
示装置のレンズ材料として光学樹脂を用いることにして
いる。尚、光学樹脂とは、無色，透明な合成樹脂のこと
である。このように、光学樹脂によってレンズアレイ１
０を形成することで、成形によるレンズアレイ１０の量
産が可能になって、製造が容易になるという利点を有す
る。In this embodiment, an optical resin is used as a lens material of the three-dimensional image display device. The optical resin is a colorless and transparent synthetic resin. Thus, the lens array 1 is made of the optical resin.
By forming 0, it is possible to mass-produce the lens array 10 by molding, and there is an advantage that manufacturing becomes easy.
【００６８】以上説明したように、光学樹脂によるアッ
ベ数νd が２８以上のレンズ材料を用いて３次元画像表
示装置のレンズアレイを構成することにより、製造が容
易で原画に忠実で鮮明な３次元の空中像の表示を行うこ
とが可能になる。As described above, by forming a lens array of a three-dimensional image display device using a lens material having an Abbe number νd of 28 or more made of an optical resin, the three-dimensional image display device is easy to manufacture and faithful to the original image. Can be displayed.
【００６９】また、以上の実施の形態例で示したアッベ
数νd が２８以上の物質としては、上述した物質以外で
あってもアッベ数νd の条件を満たす材料は使用可能で
ある。例えば、ジエチレングリコールビスアリルカーボ
ネート（ＣＲ−３９：商品名，νd ＝５８）、ジアリル
イソフタレート（ＤＡＩ：化学名の略称，νd ＝３
５）、シアリルテレフタレート（ＤＡＴ：化学名の略
称，νd ＝３５）等が挙げられる。Further, as the substance having an Abbe number νd of 28 or more shown in the above embodiment, any material other than the above-mentioned substances that satisfies the condition of Abbe number νd can be used. For example, diethylene glycol bisallyl carbonate (CR-39: trade name, νd = 58), diallyl isophthalate (DAI: abbreviation of chemical name, νd = 3)
5), sialyl terephthalate (DAT: abbreviation of chemical name, vd = 35) and the like.
【００７０】また、この実施の形態例では、３次元画像
表示装置のレンズアレイ１０の少なくとも一方のレンズ
面を非球面としたところ、球面収差を始めとする各種収
差を良好に補正することができ、結果として鮮明な３次
元の空中像を形成することができた。In this embodiment, when at least one lens surface of the lens array 10 of the three-dimensional image display device is made aspherical, various aberrations including spherical aberration can be corrected well. As a result, a clear three-dimensional aerial image could be formed.
【００７１】特に、各種収差が残存している場合には、
３次元の空中像が鮮明でなくなるという問題が生じるこ
とを新たに見出し、かつ、非球面を用いることでそのよ
うな問題を回避できることも新たに見出した。In particular, when various aberrations remain,
It has been newly found that a problem that a three-dimensional aerial image is not clear occurs, and that it is possible to avoid such a problem by using an aspheric surface.
【００７２】以上説明したように、アッベ数νd が２８
以上のレンズ材料を用いて非球面のレンズアレイを構成
することにより、原画に忠実で鮮明な３次元の空中像の
表示を行うことが可能になる。As described above, the Abbe number νd is 28
By forming an aspherical lens array using the above lens materials, it is possible to display a clear three-dimensional aerial image that is faithful to the original image.
【００７３】＜第２の実施の形態例＞図２はレンズアレ
イの断面と空中像並びに観察者の視点の位置関係の様子
を模式的に示す説明図である。<Second Embodiment> FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the positional relationship between the cross section of the lens array, the aerial image, and the viewpoint of the observer.
【００７４】尚、この図２では説明を簡単にするため縦
方向に７個のレンズ要素からなるレンズアレイ１０を示
しているが、実際のレンズアレイは更に多数のレンズ要
素が紙面垂直方向も含めて２次元的に配置される。Although FIG. 2 shows the lens array 10 composed of seven lens elements in the vertical direction for the sake of simplicity of explanation, the actual lens array has a larger number of lens elements in the vertical direction as well. Are arranged two-dimensionally.
【００７５】また、レンズアレイ１０の背面（視点５０
の反対側）には原画２０が配置されており、この原画２
０にはレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応
して再生像（再生すべき空中像）の微小倒立像若しくは
フーリエ変換像が記録若しくは表示されている。The back of the lens array 10 (viewpoint 50)
On the other side), an original picture 20 is arranged.
In 0, a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image (aerial image to be reproduced) is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array.
【００７６】そして、原画２０の背面には光源３０が配
置されており、視点５０から見て背面より原画２０を均
一に照射して、視点５０側の所定の位置に３次元の空中
像４０を形成せしめる。A light source 30 is arranged on the back of the original image 20, and the original image 20 is uniformly illuminated from the back as viewed from the viewpoint 50, and a three-dimensional aerial image 40 is formed at a predetermined position on the viewpoint 50 side. Let it form.
【００７７】尚、図２の例ではレンズアレイ１０の凸面
が視点側に向けているが、非球面等を用いて収差を補正
することで逆に向けることも可能である。ここで、原画
２０から空中像４０までの距離をａ［ｍ］、空中像４０
から視点５０までの距離をｂ［ｍ］とする。この場合、
レンズアレイの視度ＤL はＤL ＝−１／（ａ＋ｂ）、空
中像の視度ＤI はＤI ＝−１／ｂ、と表すことができ
る。In the example shown in FIG. 2, the convex surface of the lens array 10 is directed to the viewpoint side. However, the lens array 10 can be reversed by correcting aberration using an aspheric surface or the like. Here, the distance from the original image 20 to the aerial image 40 is a [m], and the aerial image 40
The distance from to the viewpoint 50 is b [m]. in this case,
The diopter DL of the lens array can be expressed as DL = -1 / (a + b), and the diopter DI of the aerial image can be expressed as DI = -1 / b.
【００７８】このような配置の３次元画像表示装置にお
いて、観察者は空中像４０の奥（同一方向）に光源３０
により照射されている原画２０及びレンズアレイ１０を
見ていることになる。この場合に、視点５０と空中像４
０と原画２０及びレンズアレイ１０との位置関係によっ
ては、空中像４０を視認しづらいという３次元画像表示
装置特有の問題が発生することを本件出願の発明者は見
出した。In the three-dimensional image display device having such an arrangement, the observer moves the light source 30 in the back (in the same direction) of the aerial image 40.
Sees the original image 20 and the lens array 10 which are being illuminated. In this case, the viewpoint 50 and the aerial image 4
The inventor of the present application has found that a problem unique to the three-dimensional image display device occurs that it is difficult to visually recognize the aerial image 40 depending on the positional relationship between the original image 20 and the lens array 10.
【００７９】そして、このような視認しずらくなる問題
を解決するための最適な位置関係をも新たに見出した。
すなわち、上述したレンズアレイの視度ＤL と空中像の
視度ＤI との関係における視度差｜ＤL −ＤI ｜につい
て、 ｜ＤL −ＤI ｜＞０．６ なる条件を満足することで、空中像４０の奥に発光物体
（光源３０により照射されている原画２０及びレンズア
レイ１０）が存在していても、視認性を損なわない環境
を保つことが可能になる。Then, an optimum positional relationship for solving such a problem that it is difficult to visually recognize is newly found.
That is, when the diopter difference | DL−DI | in the relationship between the diopter DL of the lens array and the diopter DI of the aerial image satisfies the condition of | DL−DI |> 0.6, the aerial image is obtained. Even if a light-emitting object (the original image 20 and the lens array 10 illuminated by the light source 30) exists in the back of the space 40, an environment that does not impair visibility can be maintained.
【００８０】尚、ここで、この視度差について説明を行
う。観察者の目の焦点深度ΔＤ［ディオプター］は、瞳
孔径をｒ［mm］、網膜上の解像力をε［mm］、目の屈折
力をＤ［ディオプター］として、 ΔＤ＝（ε／ｒ）Ｄ で与えられる。Here, the diopter difference will be described. The depth of focus ΔD [diopter] of the observer's eye is ΔD = (ε / r) D, where r is the pupil diameter, r is the resolving power on the retina, and D is the diopter of the eye. Given by
【００８１】尚、このことは応用物理学会光学懇話会編
「生理光学」（１９７５年，株式会社朝倉書店発行）の
第２１４頁に記載されている。ここで、 Ｄ＝６０［ディオプター］、 ｒ＝１．５〜８．０［mm］、 ε＝０．０１５［mm］ である。すなわち、ｒ＝１．５［mm］のとき、ΔＤは最
大値の０．６になる。This is described on page 214 of “Physiological Optics” (published by Asakura Shoten Co., Ltd. in 1975), edited by the Society of Applied Physics of the Optical Society. Here, D = 60 [diopter], r = 1.5 to 8.0 [mm], and ε = 0.015 [mm]. That is, when r = 1.5 [mm], ΔD becomes the maximum value of 0.6.
【００８２】尚、以上のＤ，ｒ，εについては応用物理
学会光学懇話会編「生理光学」（１９７５年株式会社朝
倉書店発行）の第４０頁、同第５５頁、畑田豊彦著「見
るしくみ」（MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY，Vol.12, N
o.4, July, 1994）の第３１２頁にそれぞれ記載されて
いる。The above D, r, and ε are described in “Physiological Optics” edited by Optical Society of Japan Society of Applied Physics (Physical Optics) (published by Asakura Shoten Co., Ltd. in 1975), p. (MEDICAL IMAGING TECHNOLOGY, Vol.12, N
o.4, July, 1994) on page 312.
【００８３】従って、空中像の視度差｜ＤL −ＤI ｜を
０．６より大きくしておけば、観察者の目の焦点は空中
像のみに合うようになることを、発明者が新たに見出し
た。この結果、空中像を観察している場合には背景のレ
ンズアレイの細かな様子は把握できなくなり、煩わしさ
を感じることがなくなって鮮明な３次元の空中像が得ら
れる。Therefore, if the diopter difference | DL−DI | of the aerial image is set to be larger than 0.6, the inventor has newly shown that the eye of the observer can focus only on the aerial image. I found it. As a result, when observing the aerial image, it is not possible to grasp the details of the background lens array, and it is possible to obtain a clear three-dimensional aerial image without any inconvenience.
【００８４】このように、視度差｜ＤL −ＤI ｜が０．
６より大きくなる条件を満足する構成としたことによ
り、観察者の焦点深度の０．６より上記視度差が大きく
なって、空中像と背景とを別々に視認できるようになる
結果、３次元の空中像を観察し易い状態で表示すること
が可能になる。Thus, the diopter difference | DL-DI |
By satisfying the condition of being larger than 6, the diopter difference becomes larger than 0.6 of the depth of focus of the observer, and the aerial image and the background can be visually recognized separately. Can be displayed in a state where it is easy to observe the aerial image.
【００８５】すなわち、空中像の奥に発光物体（光源に
より照射されている原画２０及びレンズアレイ１０）の
背景が存在していても、空中像の視認性を損なわない環
境を保つことが可能になり、３次元の空中像を観察し易
い状態で表示することが可能になる。That is, even if the background of the light emitting object (the original image 20 and the lens array 10 illuminated by the light source) exists behind the aerial image, it is possible to maintain an environment that does not impair the visibility of the aerial image. That is, it is possible to display a three-dimensional aerial image in an easily observable state.
【００８６】例えば、ａ＝１［ｍ］に設計されている３
次元画像表示装置の場合には、空中像４０から視点５０
までの距離ｂを０．８８［ｍ］未満とすることで、この
条件を満たして視認性を損なわない環境を保つことが可
能になる。すなわち、空中像４０を形成する距離ａと、
その空中像４０からｂの距離未満にある適正な観察すべ
き位置とを定めることで、良好な３次元画像の空中像が
鮮明な状態で観察可能になる。For example, 3 which is designed for a = 1 [m]
In the case of a three-dimensional image display device, a viewpoint 50
By setting the distance b to be less than 0.88 [m], it is possible to satisfy this condition and maintain an environment in which visibility is not impaired. That is, the distance a for forming the aerial image 40,
By determining an appropriate position to be observed that is less than the distance b from the aerial image 40, a good aerial image of a three-dimensional image can be observed in a clear state.
【００８７】＜第３の実施の形態例＞図３はレンズアレ
イの断面と空中像並びに観察者の視点の位置関係の様
子、並びにレンズアレイ周縁部で空中像の形成に寄与す
る光線の屈折角θの様子を模式的に示す説明図である。<Third Embodiment> FIG. 3 shows the positional relationship between the cross section of the lens array, the aerial image, and the viewpoint of the observer, and the refraction angle of the light beam contributing to the formation of the aerial image at the periphery of the lens array. FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing the state of θ.
【００８８】尚、この図３では説明を簡単にするため縦
方向に７個のレンズ要素からなるレンズアレイ１０を示
しているが、実際のレンズアレイは更に多数のレンズ要
素が紙面垂直方向も含めて２次元的に配置される。Although FIG. 3 shows the lens array 10 composed of seven lens elements in the vertical direction for the sake of simplicity of explanation, the actual lens array has a greater number of lens elements, including those in the direction perpendicular to the paper. Are arranged two-dimensionally.
【００８９】また、レンズアレイ１０の背面（視点５０
の反対側）には原画２０が配置されており、この原画２
０にはレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応
して再生像（再生すべき空中像）の微小倒立像若しくは
フーリエ変換像が記録若しくは表示されている。The back of the lens array 10 (viewpoint 50)
On the other side), an original picture 20 is arranged.
In 0, a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image (aerial image to be reproduced) is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array.
【００９０】そして、原画２０の背面には光源３０が配
置されており、視点５０から見て背面より原画２０を均
一に照射して、視点５０側の所定の位置に３次元の空中
像４０を形成せしめる。A light source 30 is disposed on the back of the original image 20, and the original image 20 is uniformly illuminated from the back as viewed from the viewpoint 50, and a three-dimensional aerial image 40 is formed at a predetermined position on the viewpoint 50 side. Let it form.
【００９１】尚、図３の例ではレンズアレイ１０の凸面
が視点側に向けているが、非球面等を用いて収差を補正
することで逆に向けることも可能である。このような配
置の３次元画像表示装置において、レンズアレイ周縁部
で空中像４０の形成に寄与する光線の屈折角が大きくな
るため、コマ収差や非点収差の影響が無視できなくなっ
て結像性能が悪化するという３次元画像表示装置特有の
問題が発生することを本件出願の発明者は見出した。In the example shown in FIG. 3, the convex surface of the lens array 10 faces the viewpoint, but the lens array 10 can be reversed by correcting aberrations using an aspheric surface or the like. In the three-dimensional image display device having such an arrangement, since the refraction angle of the light beam contributing to the formation of the aerial image 40 at the periphery of the lens array becomes large, the influence of coma and astigmatism cannot be ignored, and the imaging performance is not negligible. The inventor of the present application has found that a problem unique to the three-dimensional image display device occurs that the image quality deteriorates.
【００９２】更に、レンズアレイを構成するレンズ要素
のＦナンバが小さい場合にも、レンズ要素の残存収差が
存在する場合に、空中像の形成にそれらの収差の影響が
無視できなくなるといった３次元画像表示装置特有の問
題が発生することを本件出願の発明者は見出した。Further, even when the F-number of the lens elements constituting the lens array is small, if there is residual aberration of the lens elements, the influence of those aberrations on the formation of the aerial image cannot be ignored when the residual aberration of the lens elements exists. The inventor of the present application has found that a problem specific to a display device occurs.
【００９３】そして、このような問題の存在と共に、こ
れらを解決するための最適な光線の関係をも新たに見出
した。すなわち、レンズアレイ１０周縁部で空中像４０
の形成に寄与する光線の屈折角θについて、 θ＜３０° なる条件を満足することで、レンズアレイ周縁部のレン
ズ要素でも屈折角を小さく保つことが可能であり、非点
収差やコマ収差の影響がなくなり、結像性能を悪化させ
ない環境を保つことができる。In addition to the existence of such problems, the present inventors have newly found an optimal relation between light rays for solving the problems. That is, the aerial image 40 is formed around the periphery of the lens array 10.
By satisfying the condition of θ <30 ° with respect to the refraction angle θ of the light beam contributing to the formation of the lens, it is possible to keep the refraction angle small even at the lens element at the periphery of the lens array, and to reduce astigmatism and coma. There is no influence, and an environment that does not deteriorate the imaging performance can be maintained.
【００９４】すなわち、レンズアレイ周縁部で空中像４
０の形成に寄与する光線の屈折角θについて、θ＜３０
°の条件を満足する構成としたことにより、レンズアレ
イ周縁部の結像性能の劣化を抑えることができるように
なる。That is, the aerial image 4 at the periphery of the lens array
For the refraction angle θ of the light beam contributing to the formation of 0, θ <30
With the configuration that satisfies the condition of °, it is possible to suppress the deterioration of the imaging performance at the peripheral portion of the lens array.
【００９５】そして、レンズアレイを構成するレンズ要
素のＦナンバについて、 Ｆ＞４ なる条件を満足することで、レンズ要素に残存収差が存
在する場合にも、空中像の形成にそれらの収差の影響を
無視できる環境を保つことが可能になる。By satisfying the condition of F> 4 with respect to the F number of the lens elements constituting the lens array, even when residual aberrations exist in the lens elements, the influence of these aberrations on the formation of an aerial image is obtained. It is possible to maintain an environment in which can be ignored.
【００９６】すなわち、レンズアレイを構成するレンズ
要素のＦナンバについて、Ｆ＞４の条件を満足する構成
としたことにより、球面収差を始めとした各種収差を小
さく抑えることが可能になる。That is, by adopting a configuration that satisfies the condition of F> 4 with respect to the F number of the lens element constituting the lens array, various aberrations including spherical aberration can be suppressed to a small value.
【００９７】これにより、レンズアレイの結像性能の悪
化を防止でき、鮮明な３次元の空中像を表示することが
可能になる。 ＜第４の実施の形態例＞図４はレンズアレイの断面と空
中像並びに観察者の視点の位置関係の様子を模式的に示
す説明図である。Thus, deterioration of the imaging performance of the lens array can be prevented, and a clear three-dimensional aerial image can be displayed. <Fourth Embodiment> FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a state of a positional relationship between a cross section of a lens array, an aerial image, and a viewpoint of an observer.
【００９８】尚、この図４では説明を簡単にするため縦
方向に７個のレンズ要素からなるレンズアレイ１０を示
しているが、実際のレンズアレイは更に多数のレンズ要
素が紙面垂直方向も含めて２次元的に配置される。Although FIG. 4 shows the lens array 10 composed of seven lens elements in the vertical direction for the sake of simplicity of explanation, an actual lens array has a larger number of lens elements in the vertical direction of the drawing. Are arranged two-dimensionally.
【００９９】また、レンズアレイ１０の背面（視点５０
の反対側）には原画２０が配置されており、この原画２
０にはレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応
して再生像（再生すべき空中像）の微小倒立像若しくは
フーリエ変換像が記録若しくは表示されている。The back of the lens array 10 (viewpoint 50)
On the other side), an original picture 20 is arranged.
In 0, a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image (aerial image to be reproduced) is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array.
【０１００】そして、原画２０の背面には光源３０が配
置されており、視点５０から見て背面より原画２０を均
一に照射して、視点５０側の所定の位置に３次元の空中
像４０を形成せしめる。A light source 30 is disposed on the back of the original image 20. The original image 20 is uniformly illuminated from the back as viewed from the viewpoint 50, and a three-dimensional aerial image 40 is formed at a predetermined position on the viewpoint 50 side. Let it form.
【０１０１】尚、図４の例ではレンズアレイ１０の凸面
が視点側に向けているが、非球面等を用いて収差を補正
することで逆に向けることも可能である。このような配
置の３次元画像表示装置において、レンズアレイ周縁部
で空中像４０の形成に寄与する光線の屈折角が大きくな
るため、コマ収差や非点収差の影響が無視できなくなっ
て結像性能が悪化するという３次元画像表示装置特有の
問題が発生することを本件出願の発明者は見出した。In the example shown in FIG. 4, the convex surface of the lens array 10 is directed to the viewpoint side. However, the convex surface can be reversed by correcting aberration using an aspheric surface or the like. In the three-dimensional image display device having such an arrangement, since the refraction angle of the light beam contributing to the formation of the aerial image 40 at the periphery of the lens array becomes large, the influence of coma and astigmatism cannot be ignored, and the imaging performance is not negligible. The inventor of the present application has found that a problem unique to the three-dimensional image display device occurs that the image quality deteriorates.
【０１０２】更に、レンズアレイを構成するレンズ要素
のＦナンバが小さい場合にも、レンズ要素の残存収差が
存在する場合に、空中像の形成にそれらの収差の影響が
無視できなくなるといった３次元画像表示装置特有の問
題が発生することを本件出願の発明者は見出した。Furthermore, even when the F number of the lens elements constituting the lens array is small, if there is residual aberration of the lens elements, the effect of these aberrations on the formation of the aerial image cannot be ignored. The inventor of the present application has found that a problem specific to a display device occurs.
【０１０３】そして、このような問題の存在と共に、こ
れらを解決するための最適な光線の関係をも新たに見出
した。すなわち、レンズアレイ周縁部で空中像４０の形
成に寄与する光線の屈折角θ1 について、レンズアレイ
が平面であるときの屈折角をθ0 とした場合、 θ1 ＜θ0 なる条件を満足することで、レンズアレイ周縁部のレン
ズ要素でも屈折角を小さく保つことが可能であり、非点
収差やコマ収差の影響がなくなり、結像性能を悪化させ
ない環境を保つことができる。In addition to the existence of such problems, the present inventors have newly found an optimal relation between light rays for solving the problems. That is, regarding the refraction angle θ1 of the light beam contributing to the formation of the aerial image 40 at the periphery of the lens array, when the refraction angle when the lens array is a plane is θ0, the condition that θ1 <θ0 is satisfied. It is possible to keep the refraction angle small even with the lens elements at the periphery of the array, to eliminate the effects of astigmatism and coma, and to maintain an environment that does not degrade imaging performance.
【０１０４】これにより、レンズアレイの結像性能の悪
化を防止でき、鮮明な３次元の空中像を表示することが
可能になる。尚、このような構成を実現する場合におい
て、レンズアレイ１０，原画２０及び光源３０を、曲面
で構成すればよい。この曲面としては、放物面の一部、
円筒面の一部、球面の一部であればよい。但し、円筒面
の一部や球面の一部とすることで、容易に製造できて好
ましい。Thus, it is possible to prevent the imaging performance of the lens array from deteriorating, and it is possible to display a clear three-dimensional aerial image. When such a configuration is realized, the lens array 10, the original image 20, and the light source 30 may be configured with curved surfaces. As this curved surface, part of the paraboloid,
It may be a part of a cylindrical surface or a part of a spherical surface. However, it is preferable to use a part of a cylindrical surface or a part of a spherical surface because it can be easily manufactured.
【０１０５】＜第５の実施の形態例＞図５はレンズアレ
イの断面と空中像並びに観察者の視点の位置関係の様子
を模式的に示す説明図である。<Fifth Embodiment> FIG. 5 is an explanatory view schematically showing the state of the positional relationship between the cross section of the lens array, the aerial image, and the viewpoint of the observer.
【０１０６】尚、この図５では説明を簡単にするため縦
方向に７個のレンズ要素からなるレンズアレイ１０を示
しているが、実際のレンズアレイは更に多数のレンズ要
素が紙面垂直方向も含めて２次元的に配置される。Although FIG. 5 shows the lens array 10 composed of seven lens elements in the vertical direction for the sake of simplicity of explanation, the actual lens array has a greater number of lens elements including the direction perpendicular to the paper. Are arranged two-dimensionally.
【０１０７】また、レンズアレイ１０の背面（視点５０
の反対側）には原画２０が配置されており、この原画２
０にはレンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応
して再生像（再生すべき空中像）の微小倒立像若しくは
フーリエ変換像が記録若しくは表示されている。The back of the lens array 10 (viewpoint 50)
On the other side), an original picture 20 is arranged.
In 0, a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image (aerial image to be reproduced) is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array.
【０１０８】そして、原画２０の背面には光源３０が配
置されており、視点５０から見て背面より原画２０を均
一に照射して、視点５０側の所定の位置に３次元の空中
像４０を形成せしめる。The light source 30 is disposed on the back of the original image 20, and the original image 20 is uniformly illuminated from the back as viewed from the viewpoint 50, and a three-dimensional aerial image 40 is formed at a predetermined position on the viewpoint 50 side. Let it form.
【０１０９】尚、図５の例ではレンズアレイ１０の凸面
が視点側に向けているが、非球面等を用いて収差を補正
することで逆に向けることも可能である。このような配
置の３次元画像表示装置において、レンズアレイ周縁部
で空中像４０の形成に寄与する光線の屈折角が大きくな
るため、コマ収差や非点収差の影響が無視できなくなっ
て結像性能が悪化するという３次元画像表示装置特有の
問題が発生することを本件出願の発明者は見出した。In the example shown in FIG. 5, the convex surface of the lens array 10 is directed to the viewpoint side. However, it is also possible to reverse the convex surface by correcting aberration using an aspheric surface or the like. In the three-dimensional image display device having such an arrangement, since the refraction angle of the light beam contributing to the formation of the aerial image 40 at the periphery of the lens array becomes large, the influence of coma and astigmatism cannot be ignored, and the imaging performance is not negligible. The inventor of the present application has found that a problem unique to the three-dimensional image display device occurs that the image quality deteriorates.
【０１１０】そして、このような問題の存在と共に、こ
れらを解決するための最適な光線の関係をも新たに見出
した。すなわち、レンズアレイ１０，原画２０及び光源
３０を、曲面（放物面の一部、円筒面の一部、球面の一
部）で構成すると共に、レンズアレイ周縁部で空中像４
０の形成に寄与する光線の屈折角θ1 について、円筒面
若しくは球面で構成された前記レンズアレイの曲率半径
をＲ、レンズアレイの中心部から空中像までの距離をａ
とした場合、 Ｒ≧ａ なる条件を満足するように構成する。[0110] In addition to the existence of such problems, the present inventors have also newly found an optimum relation of light rays for solving the problems. That is, the lens array 10, the original image 20, and the light source 30 are formed of curved surfaces (a part of a paraboloid, a part of a cylindrical surface, and a part of a spherical surface), and the aerial image 4 is formed around the lens array.
For the refraction angle θ1 of the light beam contributing to the formation of 0, the radius of curvature of the lens array constituted by a cylindrical surface or a spherical surface is R, and the distance from the center of the lens array to the aerial image is a.
In this case, the configuration is such that the condition of R ≧ a is satisfied.
【０１１１】このように構成することで、レンズアレイ
周縁部のレンズ要素でも屈折角を小さく保つことが可能
であり、非点収差やコマ収差の影響がなくなり、結像性
能を悪化させない環境を保つことができる。With this configuration, it is possible to keep the refraction angle small even at the lens element at the periphery of the lens array, to eliminate the influence of astigmatism and coma, and to maintain an environment that does not deteriorate the imaging performance. be able to.
【０１１２】そして、レンズアレイの曲率半径Ｒを、レ
ンズアレイの中心部から空中像までの距離ａ以上になる
ように定めたことにより、レンズアレイ周縁部のレンズ
要素と中心のレンズ要素とで大きな違いが無い状態で空
中像に対して光線を出射することができる。すなわち、
レンズアレイの曲率半径Ｒをレンズアレイから空中像ま
での距離ａ以上に定めているため、レンズアレイの曲面
が空中像を形成するに適した状態になる。Since the radius of curvature R of the lens array is set to be equal to or greater than the distance a from the center of the lens array to the aerial image, the lens element at the periphery of the lens array and the lens element at the center are large. Light rays can be emitted to the aerial image without any difference. That is,
Since the radius of curvature R of the lens array is set to be equal to or longer than the distance a from the lens array to the aerial image, the curved surface of the lens array is in a state suitable for forming an aerial image.
【０１１３】これにより、レンズアレイの結像性能の悪
化を防止でき、鮮明な３次元の空中像を表示することが
可能になる。この場合、Ｒ＝ａのときに、前述したθ1
＝０となるため、レンズアレイ周縁部のレンズ要素でも
屈折角を０に保つことが可能であり、レンズアレイ周縁
部のレンズ要素と中心のレンズ要素との屈折角の違いが
全く無い状態で空中像に対して光線を出射することがで
き、最大の効果が得られる。また、Ｒ＜ａとなると、屈
折角θ1 の向きが逆になり、逆効果になるため好ましく
ない。Thus, it is possible to prevent the imaging performance of the lens array from deteriorating, and it is possible to display a clear three-dimensional aerial image. In this case, when R = a, the aforementioned θ1
Since = 0, it is possible to keep the refraction angle at 0 even at the lens elements at the peripheral portion of the lens array, and the lens element at the peripheral portion of the lens array and the central lens element have no difference in the refraction angle. Light rays can be emitted to the image, and the maximum effect can be obtained. On the other hand, when R <a, the direction of the refraction angle .theta.1 is reversed, which is not preferable because it has the opposite effect.
【０１１４】尚、このような構成において、レンズアレ
イ１０，原画２０及び光源３０は、放物面の一部、円筒
面の一部、球面の一部であればよい。但し、製造する上
では、円筒面の一部や球面の一部であることが好まし
い。In such a configuration, the lens array 10, the original image 20, and the light source 30 may be part of a paraboloid, part of a cylindrical surface, or part of a spherical surface. However, in manufacturing, it is preferable that it is a part of a cylindrical surface or a part of a spherical surface.
【０１１５】＜第６の実施の形態例＞図６はレンズアレ
イ１０の熱線膨張係数ａL と原画２０の熱線膨張係数ａ
F との違いにより、レンズアレイ１０と原画２０とにズ
レが生じた時に発生する空中像４０のボケ量の様子を模
式的に示す説明図である。<Sixth Embodiment> FIG. 6 shows the linear thermal expansion coefficient aL of the lens array 10 and the linear thermal expansion coefficient a of the original 20.
FIG. 4 is an explanatory diagram schematically showing a state of a blur amount of an aerial image generated when a difference occurs between a lens array and an original image due to a difference from F.
【０１１６】この図では、双方の熱線膨張係数の差｜ａ
L −ａF ｜によって周縁部でδｘの伸び量の差が生じて
いる場合を例示している。、このδｘにより、レンズア
レイ１０の個々のレンズ要素と原画２０との間で対応関
係が崩れ、空中像４０にΔＸのボケが発生することにな
る。In this figure, the difference | a
This example illustrates a case where a difference in the amount of elongation of δx occurs at the peripheral portion due to L−aF |. Due to this δx, the correspondence between individual lens elements of the lens array 10 and the original image 20 is broken, and the aerial image 40 is blurred by ΔX.
【０１１７】ここで、ｆをレンズアレイの焦点距離［m
m］、ｔをレンズアレイから空中像側主平面から空中像
までの距離［mm］、Ｍを再生時の結像倍率（尚、Ｍ＞
０）、Ｌをレンズアレイの最大長（例えば対角線方向）
［mm］、ｄを視点から空中像までの距離［mm］、αは観
察者の目がボケを認識可能な解像角［′］、と定義す
る。Here, f is the focal length of the lens array [m
m] and t are the distance [mm] from the lens array to the aerial image from the aerial image side main plane, and M is the imaging magnification during reproduction (M>
0), L is the maximum length of the lens array (eg, diagonal direction)
[Mm] and d are the distance [mm] from the viewpoint to the aerial image, and α is the resolution angle ['] at which the observer can recognize blur.
【０１１８】この場合において、上記δｘの伸び量の差
が生じている時の空中像４０のボケ量ΔＸは、 ΔＸ≒ｔ・（δｘ／（ｆ（１＋（１／Ｍ）））） … 但し、フーリエ変換像のときにはＭ→０、と表すことが
できる。In this case, the blur amount ΔX of the aerial image 40 when there is a difference in the elongation amount of δx is ΔX ≒ t · (δx / (f (1+ (1 / M)))) , For a Fourier transform image, M → 0.
【０１１９】尚、一般的にはα＝３′であることが知ら
れている。従って、距離ｄ［mm］において許容できる
（気付かない程度の）ボケ量ΔＸは、 ΔＸ＝ｄ・tan α＝ｄ・tan ３′ … と表すことができる。It is generally known that α = 3 ′. Therefore, the allowable (not noticeable) blur amount ΔX at the distance d [mm] can be expressed as ΔX = d · tan α = d · tan 3 ′.
【０１２０】従って、上記及びより、許容される最
大のδｘは、 ｔ・（δｘ／（ｆ（１＋（１／Ｍ））））＝ｄ・tan
３′ 従って、 δｘ＝（ｆ（１＋（１／Ｍ））・ｄ・tan ３′／ｔ … ここで、環境温度が設定値より±１０℃変化したときで
も上記条件を満たすように、熱線膨張係数を求めると、 Ｌ・｜ａL −ａF ｜・１０＜δｘ となる。Therefore, the maximum allowable δx as described above and above is t · (δx / (f (1+ (1 / M)))) = d · tan
3 ′ Therefore, δx = (f (1+ (1 / M)) · d · tan 3 ′ / t... Here, even when the environmental temperature changes from the set value by ± 10 ° C., the thermal linear expansion is satisfied so as to satisfy the above condition. When the coefficients are obtained, L · | aL−aF | · 10 <δx.
【０１２１】すなわち、 ｜ａL −ａF ｜＜δｘ／（１０Ｌ） … となる。That is, | aL−aF | <δx / (10L).
【０１２２】このように熱線膨張係数を近づけること、
すなわち、上記式を満たす熱線膨張係数を備えた材料
をレンズアレイ１０と原画２０とで選択することで、環
境温度の変化によって結像性能の劣化を生じない３次元
画像表示装置を実現することができる。As described above, making the thermal expansion coefficients close to each other,
That is, by selecting a material having a coefficient of linear thermal expansion that satisfies the above equation for the lens array 10 and the original 20, it is possible to realize a three-dimensional image display device in which imaging performance does not deteriorate due to a change in environmental temperature. it can.
【０１２３】尚、上記〜式の説明では、レンズアレ
イ１０の対角線の最大長をＬとしていたが、レンズアレ
イ１０全体ではなく、例えばレンズアレイ１０の中央部
分にのみ着目して上記条件を満たすように構成しても構
わない。In the above description, the maximum length of the diagonal line of the lens array 10 is L, but the above condition is satisfied not by focusing on the entire lens array 10 but, for example, only on the central portion of the lens array 10. May be configured.
【０１２４】すなわち、レンズアレイ１０の中央部（例
えば、全体の１／３程度の領域）が空中像の形成に特に
重要であることに鑑みて、この部分Ｌc （Ｌc ＝Ｌ／
３）によって上記式を満たすように構成することも可
能である。That is, in view of the fact that the central portion of the lens array 10 (for example, about one third of the entire area) is particularly important for forming an aerial image, this portion Lc (Lc = L /
It is also possible to configure so as to satisfy the above equation according to 3).
【０１２５】ここで、上記式において、具体例を用い
て説明を行う。 式の右辺について、ｆ＝２０［mm］、ｔ＝４００［m
m］、Ｍ＝２１、Ｌ＝３００［mm］、ｄ＝３００［mm］
のとき、 ｜ａL −ａF ｜＝δｘ／（１０Ｌ） であるため、これに上記式を代入し、 δｘ／（１０Ｌ） ＝（ｆ（１＋（１／Ｍ））・ｄ・tan ３′／（１０Ｌ・ｔ） ＝４．６×１０-6 … 従って、上記の条件の場合にはの値より｜ａL −ａF
｜が小さくなるように材料を選択することで、ボケ量の
許容範囲を満たして鮮明な空中像を形成することが可能
になる。Here, the above equation will be described using a specific example. For the right side of the equation, f = 20 [mm], t = 400 [m
m], M = 21, L = 300 [mm], d = 300 [mm]
In the case of | aL−aF | = δx / (10L), the above equation is substituted into this, and δx / (10L) = (f (1+ (1 / M)) · d · tan 3 ′ / ( 10L · t) = 4.6 × 10 −6 . Therefore, in the case of the above condition, | aL−aF
By selecting a material so that | becomes small, it becomes possible to form a clear aerial image while satisfying the allowable range of the blur amount.
【０１２６】例えば、レンズアレイ１０の材料としてポ
リメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ：ａL ＝７．０×１
０-5）、原画２０のフィルムのベース材料としてポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ：ａL ＝７．０×１
０-5）を用いることで、上記及びの条件を満たすこ
とができる。For example, as a material of the lens array 10, polymethyl methacrylate (PMMA: aL = 7.0 × 1)
0 -5 ), polyethylene terephthalate (PET: aL = 7.0 × 1) as a base material of the film of the original 20
0 -5) By using the can above and satisfy the.
【０１２７】以上のように、この実施の形態例のような
３次元画像表示装置によれば、環境温度変化に起因する
線熱膨張がレンズアレイ１０と原画４０とで略等しくな
るため、レンズアレイ１０の個々のレンズ要素と原画と
の対応関係が保たれた状態を維持できる。As described above, according to the three-dimensional image display device of this embodiment, the linear thermal expansion caused by the environmental temperature change is substantially equal between the lens array 10 and the original image 40. The state in which the correspondence between the ten individual lens elements and the original image is maintained can be maintained.
【０１２８】そして、レンズアレイの最大長Ｌ全体にお
いて、温度変化によって生じるボケ量δｘが、観察者の
目がボケを認識可能な解像角αより小さくなるため、空
中像のボケ量を許容範囲より小さく保つことが可能にな
り、鮮明な３次元の空中像を表示することが可能にな
る。Then, over the entire maximum length L of the lens array, the blurring amount δx caused by the temperature change becomes smaller than the resolution angle α at which the observer can recognize the blurring. It is possible to keep it smaller and to display a clear three-dimensional aerial image.
【０１２９】[0129]
【発明の効果】以上実施の形態例と共に詳細に説明した
ように、この明細書記載の各発明によれば以下のような
効果が得られる。As described above in detail with the embodiments, according to the inventions described in this specification, the following effects can be obtained.
【０１３０】（１）請求項１記載の発明では、複数のレ
ンズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、この
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再
生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しく
は表示されている原画とにより、原画に対応した空中像
を形成する３次元画像表示装置で、レンズ要素毎に屈折
率が均一であってアッベ数νd が２８以上のレンズ材料
を用いてレンズ要素を構成したことにより、波長毎の分
散の違いが小さくなるため色収差を抑えることが可能に
なり、鮮明な３次元の空中像の表示を行うことが可能に
なる。(1) According to the first aspect of the present invention, a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Alternatively, a three-dimensional image display device that forms an aerial image corresponding to an original image from an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein a lens having a uniform refractive index for each lens element and an Abbe number νd of 28 or more Since the lens element is formed using the material, the difference in dispersion for each wavelength is reduced, so that chromatic aberration can be suppressed, and a clear three-dimensional aerial image can be displayed.
【０１３１】（２）請求項２記載の発明では、請求項１
記載の３次元画像表示装置のレンズ材料を光学樹脂とし
たことにより、原画を作成した際の被写体に対応した空
中像を３次元像として形成することができ、そして、レ
ンズ材料として光学樹脂を用いたことにより、成形によ
るレンズアレイの大量生産が可能になり製造コストを低
減することが可能になる。(2) According to the second aspect of the present invention, the first aspect
By using an optical resin as the lens material of the three-dimensional image display device described above, it is possible to form an aerial image corresponding to the subject at the time of creating the original image as a three-dimensional image, and use an optical resin as the lens material. As a result, mass production of lens arrays by molding becomes possible, and manufacturing costs can be reduced.
【０１３２】（３）請求項３記載の発明では、請求項１
又は２のいずれかに記載の３次元画像表示装置のレンズ
要素の少なくとも一つの面を非球面としたことにより、
各種収差を小さくすることができ、空中像のコントラス
トが低下や観察しずらいといった問題を防止することが
でき、鮮明な３次元の空中像の表示を行うことが可能に
なる。(3) According to the third aspect of the present invention,
Or by making at least one surface of the lens element of the three-dimensional image display device according to
Various aberrations can be reduced, problems such as reduction in contrast of the aerial image and difficulty in observation can be prevented, and a clear three-dimensional aerial image can be displayed.
【０１３３】（４）請求項４記載の発明では、複数のレ
ンズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、この
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再
生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しく
は表示されている原画とにより、原画に対応した空中像
を形成する３次元画像表示装置であって、レンズアレイ
から空中像までの距離をａ［ｍ］、空中像から観察位置
までの距離をｂ［ｍ］、レンズアレイの視度ＤL につい
てＤL ＝−１／（ａ＋ｂ）、空中像の視度ＤIについて
ＤI ＝−１／ｂ、としたとき、視度差｜ＤL −ＤI ｜＞
０．６なる条件を満足するように構成したことにより、
観察者の焦点深度の０．６より上記視度差が大きくなっ
て、空中像と背景とを別々に視認できるようになる結
果、３次元の空中像を観察し易い状態で表示することが
可能になる。(4) According to the fourth aspect of the present invention, a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Alternatively, a three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image by using an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein the distance from the lens array to the aerial image is a [m], When the distance to the observation position is b [m], the diopter DL of the lens array is DL = -1 / (a + b), and the diopter DI of the aerial image is DI = -1 / b, the diopter difference | DL −DI |>
By satisfying the condition of 0.6,
The diopter difference becomes larger than the depth of focus of 0.6 of the observer, so that the aerial image and the background can be visually recognized separately. As a result, it is possible to display the three-dimensional aerial image in an easily observable state. become.
【０１３４】すなわち、空中像の奥に発光物体（光源に
より照射されている原画及びレンズアレイ）が存在して
いても、視認性を損なわない環境を保つことが可能にな
り、３次元の空中像を観察し易い状態で表示することが
可能になる。That is, even if a light-emitting object (the original image and the lens array illuminated by the light source) exists behind the aerial image, it is possible to maintain an environment in which visibility is not impaired, and the three-dimensional aerial image can be maintained. Can be displayed in an easily observable state.
【０１３５】（５）請求項５記載の発明では、複数のレ
ンズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、この
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再
生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しく
は表示されている原画とにより、原画に対応した空中像
を形成する３次元画像表示装置であって、レンズアレイ
周縁部で空中像の形成に寄与する光線の屈折角θについ
て、θ＜３０°、かつ、レンズアレイを構成するレンズ
要素のＦナンバについて、Ｆ＞４なる条件を満足させる
ことにより、レンズアレイ周縁部のレンズ要素でも屈折
角を小さく保つことが可能であり、更に、球面収差を小
さく抑えることが可能になる。これにより、レンズアレ
イの結像性能の悪化を防止でき、鮮明な３次元の空中像
を表示することが可能になる。(5) According to the fifth aspect of the present invention, a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Or a three-dimensional image display device that forms an aerial image corresponding to the original image by using an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, wherein a refraction angle θ of a light beam contributing to the formation of an aerial image at the periphery of the lens array. By satisfying the condition of F> 4 with respect to θ <30 ° and the F number of the lens element constituting the lens array, it is possible to keep the refraction angle small even at the lens element at the periphery of the lens array. Further, it is possible to reduce spherical aberration. Thus, it is possible to prevent the imaging performance of the lens array from deteriorating, and it is possible to display a clear three-dimensional aerial image.
【０１３６】（６）請求項６記載の発明では、複数のレ
ンズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、この
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再
生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しく
は表示されている原画とにより、原画に対応した空中像
を形成する３次元画像表示装置で、レンズアレイ周縁部
で空中像の形成に寄与する光線の屈折角θ1 について、
レンズアレイが平面であるときの屈折角をθ0 とした場
合、θ1 ＜θ0 なる条件を満足するように、前記レンズ
アレイを円筒面若しくは球面で構成したことで、レンズ
アレイ周縁部のレンズ要素でも屈折角を小さく保つこと
が可能になり、非点収差やコマ収差の影響がなくなり、
結像性能を悪化させない環境を保つことができ、レンズ
アレイの結像性能の悪化を防止した鮮明な３次元の空中
像を表示することが可能になる。(6) According to the sixth aspect of the invention, a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Alternatively, in a three-dimensional image display device that forms an aerial image corresponding to the original image with an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, the refraction angle θ1 of a light beam contributing to the formation of an aerial image at the periphery of the lens array is
When the refraction angle when the lens array is a plane is θ0, the lens array is formed of a cylindrical surface or a spherical surface so as to satisfy the condition of θ1 <θ0. It is possible to keep the angle small, the effect of astigmatism and coma aberration disappears,
An environment in which the imaging performance is not deteriorated can be maintained, and a clear three-dimensional aerial image in which the imaging performance of the lens array is prevented can be displayed.
【０１３７】（７）請求項７記載の発明では、複数のレ
ンズ要素が２次元的に配置されたレンズアレイと、この
レンズアレイを構成する個々のレンズ要素に対応して再
生像の微小倒立像若しくはフーリエ変換像が記録若しく
は表示されている原画とにより、原画に対応した空中像
を形成する３次元画像表示装置で、レンズアレイ周縁部
で空中像の形成に寄与する光線の屈折角θ1 について、
レンズアレイが平面であるときの屈折角をθ0 とした場
合、θ1 ＜θ0 なる条件を満足するように、前記レンズ
アレイを円筒面若しくは球面で構成したことで、レンズ
アレイ周縁部のレンズ要素でも屈折角を小さく保つこと
が可能になり、非点収差やコマ収差の影響がなくなる。(7) According to the seventh aspect of the invention, a lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image of a reproduced image corresponding to each lens element constituting the lens array. Alternatively, in a three-dimensional image display device that forms an aerial image corresponding to the original image with an original image on which a Fourier transform image is recorded or displayed, the refraction angle θ1 of a light beam contributing to the formation of an aerial image at the periphery of the lens array is
When the refraction angle when the lens array is a plane is θ0, the lens array is formed of a cylindrical surface or a spherical surface so as to satisfy the condition of θ1 <θ0. The angle can be kept small, and the effects of astigmatism and coma are eliminated.
【０１３８】これにより、レンズアレイの結像性能の悪
化を防止でき、鮮明な３次元の空中像を表示することが
可能になる。また、円筒面または球面を用いたことで、
製造も容易に行えるようになる。Thus, it is possible to prevent the imaging performance of the lens array from deteriorating, and it is possible to display a clear three-dimensional aerial image. Also, by using a cylindrical or spherical surface,
It can be easily manufactured.
【０１３９】（８）請求項８記載の発明では、請求項７
記載の３次元画像表示装置において、円筒面若しくは球
面で構成された前記レンズアレイの曲率半径をＲ、レン
ズアレイの中心部から空中像までの距離をａとした場
合、Ｒ≧ａなる条件を満足させることで、レンズアレイ
周縁部のレンズ要素でも屈折角を小さく保つことが可能
であり、非点収差やコマ収差の影響がなくなり、結像性
能を悪化させない環境を保つことができる。(8) According to the invention described in claim 8, claim 7
In the three-dimensional image display device described above, when a radius of curvature of the lens array having a cylindrical surface or a spherical surface is R, and a distance from a center of the lens array to an aerial image is a, a condition of R ≧ a is satisfied. By doing so, it is possible to keep the refraction angle small even at the lens elements at the peripheral portion of the lens array, eliminate the influence of astigmatism and coma, and maintain an environment that does not deteriorate the imaging performance.
【０１４０】すなわち、レンズアレイの曲率半径Ｒをレ
ンズアレイから空中像までの距離ａ以上に定めているた
め、レンズアレイの曲面が空中像を形成するに適した状
態になる。これにより、レンズアレイの結像性能の悪化
を防止でき、鮮明な３次元の空中像を表示することが可
能になる。That is, since the radius of curvature R of the lens array is set to be equal to or longer than the distance a from the lens array to the aerial image, the curved surface of the lens array is in a state suitable for forming an aerial image. Thus, it is possible to prevent the imaging performance of the lens array from deteriorating, and it is possible to display a clear three-dimensional aerial image.
【０１４１】（９）請求項９記載の発明では、環境温度
変化に起因する線熱膨張がレンズアレイと原画とで略等
しくなるようにしているため、レンズアレイの個々のレ
ンズ要素と原画との対応関係が保たれた状態を維持で
き、空中像のボケ量を小さく保つことが可能になり、鮮
明な３次元の空中像を表示することが可能になる。(9) According to the ninth aspect of the invention, the linear thermal expansion caused by the environmental temperature change is made substantially equal between the lens array and the original image. The state in which the correspondence is maintained can be maintained, the blur amount of the aerial image can be kept small, and a clear three-dimensional aerial image can be displayed.
【０１４２】（１０）請求項１０記載の発明では、レン
ズアレイの最大長Ｌ全体において、温度変化によって生
じるボケ量δｘが、観察者の目がボケを認識可能な解像
角αより小さくなるようにしているため、空中像のボケ
量を許容範囲より小さく保つことが可能になり、レンズ
アレイの個々のレンズ要素と原画との対応関係が保たれ
た状態を維持でき、鮮明な３次元の空中像を表示するこ
とが可能になる。(10) According to the tenth aspect, over the entire maximum length L of the lens array, the blur amount δx caused by the temperature change is smaller than the resolution angle α at which the observer can recognize the blur. Therefore, it is possible to keep the amount of blur of the aerial image smaller than the allowable range, to maintain the state where the correspondence between the individual lens elements of the lens array and the original image is maintained, and to obtain a clear three-dimensional aerial image. It becomes possible to display an image.
【０１４３】（１１）請求項１１記載の発明では、レン
ズアレイの最大長Ｌの少なくとも１／３の範囲（例え
ば、中央部付近）において、温度変化によって生じるボ
ケ量δｘが、観察者の目がボケを認識可能な解像角αよ
り小さくなるようにしているため、空中像のボケ量を許
容範囲より小さく保つことが可能になり、レンズアレイ
の個々のレンズ要素と原画との対応関係が保たれた状態
を維持でき、鮮明な３次元の空中像を表示することが可
能になる。(11) According to the eleventh aspect of the present invention, the amount of blur δx caused by a temperature change in the range of at least 1/3 of the maximum length L of the lens array (for example, near the center) is reduced by the observer's eyes. Since the blur angle is set to be smaller than the resolution angle α at which the blur can be recognized, the blur amount of the aerial image can be kept smaller than an allowable range, and the correspondence between each lens element of the lens array and the original image is maintained. The leaned state can be maintained, and a clear three-dimensional aerial image can be displayed.
【図１】本発明の実施の形態におけるアッベ数νd が２
８以上のレンズ材料を用いた３次元画像表示装置とアッ
ベ数νd が２８未満のレンズ材料を用いた３次元画像表
示装置との比較を示す説明図である。FIG. 1 shows an Abbe number νd of 2 in an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a comparison between a three-dimensional image display device using eight or more lens materials and a three-dimensional image display device using a lens material having an Abbe number νd of less than 28.
【図２】本発明の実施の形態例のレンズアレイの断面と
空中像並びに観察者の視点の位置関係の様子を模式的に
示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a state of a positional relationship between a cross section of a lens array, an aerial image, and a viewpoint of an observer according to an embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の形態例のレンズアレイの断面と
空中像並びに観察者の視点の位置関係の様子、並びにレ
ンズアレイ周縁部で空中像の形成に寄与する光線の屈折
角θの様子を模式的に示す説明図である。FIG. 3 shows the positional relationship between the cross section of the lens array, the aerial image, and the viewpoint of the observer according to the embodiment of the present invention, and the state of the refraction angle θ of light rays contributing to the formation of the aerial image at the periphery of the lens array. It is explanatory drawing which shows typically.
【図４】本発明の実施の形態例のレンズアレイの断面と
空中像並びに観察者の視点の位置関係の様子を模式的に
示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically illustrating a state of a positional relationship between a cross section of a lens array, an aerial image, and a viewpoint of an observer according to an embodiment of the present invention.
【図５】本発明の実施の形態例のレンズアレイの断面と
空中像並びに観察者の視点の位置関係の様子を模式的に
示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram schematically showing a state of a positional relationship between a cross section of the lens array according to the embodiment of the present invention, an aerial image, and a viewpoint of an observer.
【図６】本発明の熱線膨張係数に配慮した実施の形態例
の様子を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a state of an embodiment of the present invention in which a coefficient of linear thermal expansion is considered.
【図７】従来の凸レンズを使用した２次元レンズアレイ
の外観構成を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing an external configuration of a two-dimensional lens array using a conventional convex lens.
【図８】インテグラル・フォトグラフィーの記録を、従
来の凸レンズを使用した２次元レンズアレイによる結像
の様子によって模式的に説明した模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram schematically illustrating recording of integral photography by a state of image formation by a two-dimensional lens array using a conventional convex lens.
【図９】インテグラル・フォトグラフィーの再生を、従
来の凸レンズを使用した２次元レンズアレイによる結像
の様子によって模式的に説明した模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram schematically illustrating reproduction of integral photography based on a state of image formation by a two-dimensional lens array using a conventional convex lens.
１０ レンズアレイ ２０ 原画 ３０ 光源 ４０ 空中像 ５０ 視点 Reference Signs List 10 lens array 20 original 30 light source 40 aerial image 50 viewpoint
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関口 敦史 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ株 式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Atsushi Sekiguchi 2970 Ishikawacho, Hachioji-shi, Tokyo Inside Konica Corporation
Claims (11)
たレンズアレイと、このレンズアレイを構成する個々の
レンズ要素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフー
リエ変換像が記録若しくは表示されている原画とによ
り、原画に対応した空中像を形成する３次元画像表示装
置であって、 前記レンズ要素毎に屈折率が均一であり、アッベ数νd
が２８以上のレンズ材料を用いてレンズ要素を構成した
ことを特徴とする３次元画像表示装置。1. A lens array in which a plurality of lens elements are arranged two-dimensionally, and a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array. A three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to the original image by using the original image, wherein the refractive index is uniform for each lens element, and the Abbe number νd
Characterized in that the lens element is constituted by using a lens material of 28 or more.
特徴とする請求項１記載の３次元画像表示装置。2. The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein said lens material is an optical resin.
非球面であることを特徴とする請求項１又は請求項２の
いずれかに記載の３次元画像表示装置。3. The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein at least one surface of the lens element is an aspheric surface.
たレンズアレイと、このレンズアレイを構成する個々の
レンズ要素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフー
リエ変換像が記録若しくは表示されている原画とによ
り、原画に対応した空中像を形成する３次元画像表示装
置であって、 レンズアレイから空中像までの距離をａ［ｍ］、 空中像から観察位置までの距離をｂ［ｍ］、 レンズアレイの視度ＤL についてＤL ＝−１／（ａ＋
ｂ）、 空中像の視度ＤI についてＤI ＝−１／ｂ、としたと
き、 視度差｜ＤL −ＤI ｜が ｜ＤL −ＤI ｜＞０．６ なる条件を満足することを特徴とする３次元画像表示装
置。4. A lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array. A three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image by using an original image, wherein the distance from the lens array to the aerial image is a [m], and the distance from the aerial image to the observation position is b [m ], For the diopter DL of the lens array, DL = -1 / (a +
b) When the diopter of the aerial image DI is set to DI = -1 / b, the diopter difference | DL−DI | satisfies the condition of | DL−DI |> 0.6. Dimensional image display device.
たレンズアレイと、このレンズアレイを構成する個々の
レンズ要素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフー
リエ変換像が記録若しくは表示されている原画とによ
り、原画に対応した空中像を形成する３次元画像表示装
置であって、 レンズアレイ周縁部で空中像の形成に寄与する光線の屈
折角θについて θ＜３０° レンズアレイを構成するレンズ要素のＦナンバについて Ｆ＞４ なる条件を満足することを特徴とする３次元画像表示装
置。5. A lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array. A three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image from an original image, wherein a lens array is configured such that a refraction angle θ of a light beam contributing to the formation of an aerial image at a peripheral portion of the lens array θ <30 ° A three-dimensional image display device characterized by satisfying the following condition: F> 4
配置されたレンズアレイと、このレンズアレイを構成す
る個々のレンズ要素に対応して再生像の微小倒立像若し
くはフーリエ変換像が記録若しくは表示されている原画
とにより、原画に対応した空中像を形成する３次元画像
表示装置であって、 レンズアレイ周縁部で空中像の形成に寄与する光線の屈
折角θ1 について、レンズアレイが平面であるときの屈
折角をθ0 とした場合、 θ1 ＜θ0 なる条件を満足するように、前記レンズアレイを曲面で
構成したことを特徴とする３次元画像表示装置。6. A lens array in which a plurality of lens elements are arranged so as to form a surface, and a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image is recorded or recorded corresponding to each lens element constituting the lens array. A three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image from a displayed original image, wherein a lens array has a flat surface with respect to a refraction angle θ1 of a light beam contributing to the formation of an aerial image at a peripheral portion of the lens array. A three-dimensional image display device, wherein the lens array is formed of a curved surface so as to satisfy a condition of θ1 <θ0 when a certain refraction angle is θ0.
配置されたレンズアレイと、このレンズアレイを構成す
る個々のレンズ要素に対応して再生像の微小倒立像若し
くはフーリエ変換像が記録若しくは表示されている原画
とにより、原画に対応した空中像を形成する３次元画像
表示装置であって、 レンズアレイ周縁部で空中像の形成に寄与する光線の屈
折角θ1 について、レンズアレイが平面であるときの屈
折角をθ0 とした場合、 θ1 ＜θ0 なる条件を満足するように、前記レンズアレイを円筒面
若しくは球面で構成したことを特徴とする３次元画像表
示装置。7. A lens array in which a plurality of lens elements are arranged so as to form a surface, and a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image is recorded or recorded corresponding to each lens element constituting the lens array. A three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to an original image from a displayed original image, wherein a lens array has a flat surface with respect to a refraction angle θ1 of a light beam contributing to the formation of an aerial image at a peripheral portion of the lens array. A three-dimensional image display device, wherein the lens array is formed of a cylindrical surface or a spherical surface so as to satisfy a condition of θ1 <θ0 when a certain refraction angle is θ0.
ンズアレイの曲率半径をＲ、レンズアレイの中心部から
空中像までの距離をａとした場合、 Ｒ≧ａ なる条件を満足することを特徴とする請求項６若しくは
請求項７のいずれかに記載の３次元画像表示装置。8. A lens array comprising a cylindrical surface or a spherical surface, wherein the radius of curvature is R, and the distance from the center of the lens array to the aerial image is a. The three-dimensional image display device according to any one of claims 6 and 7.
たレンズアレイと、このレンズアレイを構成する個々の
レンズ要素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフー
リエ変換像が記録若しくは表示されている原画とによ
り、原画に対応した空中像を形成する３次元画像表示装
置であって、 レンズアレイの熱線膨張係数と原画を構成する主材料の
熱線膨張係数とが略等しくなるように構成したことを特
徴とする３次元画像表示装置。9. A lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array. A three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to the original image with the original image, wherein the coefficient of linear thermal expansion of the lens array is substantially equal to the coefficient of linear expansion of the main material constituting the original image. A three-dimensional image display device characterized by the above-mentioned.
れたレンズアレイと、このレンズアレイを構成する個々
のレンズ要素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフ
ーリエ変換像が記録若しくは表示されている原画とによ
り、原画に対応した空中像を形成する３次元画像表示装
置であって、 レンズアレイの熱線膨張係数ａL と原画を構成する主材
料の熱線膨張係数ａFとが、 ｜ａL −ａF ｜＜δｘ／（１０Ｌ） 但し、 δｘ＝（ｆ（１＋１／Ｍ）・ｄ・tan α）／ｔ ここで、 ｆはレンズアレイの各レンズ要素の焦点距離、 ｔはレンズアレイの各レンズ要素の空中像側主平面から
空中像までの距離、 Ｍは再生時の結像倍率（尚、Ｍ＞０）、 Ｌはレンズアレイの最大長、 ｄは視点から空中像までの距離、 αはボケを認識可能な解像角、 なる条件を満足するように構成したことを特徴とする３
次元画像表示装置。10. A lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array. A three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to the original image by using the original image, wherein the coefficient of linear thermal expansion aL of the lens array and the coefficient of linear thermal expansion aF of the main material constituting the original image are: | aL-aF | <Δx / (10L) where δx = (f (1 + 1 / M) · d · tan α) / t where f is the focal length of each lens element in the lens array, and t is the focal length of each lens element in the lens array. The distance from the aerial image side main plane to the aerial image, M is the imaging magnification at the time of reproduction (M> 0), L is the maximum length of the lens array, d is the distance from the viewpoint to the aerial image, and α is the blur Recognizable resolution angle, 3, characterized by being configured such that the foot
Dimensional image display device.
れたレンズアレイと、このレンズアレイを構成する個々
のレンズ要素に対応して再生像の微小倒立像若しくはフ
ーリエ変換像が記録若しくは表示されている原画とによ
り、原画に対応した空中像を形成する３次元画像表示装
置であって、 レンズアレイの熱線膨張係数ａL と原画を構成する主材
料の熱線膨張係数ａFとが、 ｜ａL −ａF ｜＜δｘ／（１０Ｌc ） 但し、 δｘ＝ｆ（１＋１／Ｍ）・ｄ・tan α／ｔ ここで、 ｆはレンズアレイの各レンズ要素の焦点距離、 ｔはレンズアレイの各レンズ要素の空中像側主平面から
空中像までの距離、 Ｍは再生時の結像倍率（尚、Ｍ＞０）、 Ｌc はレンズアレイの最大長の１／３の長さ、 ｄは視点から空中像までの距離、 αはボケを認識可能な解像角、 なる条件を満足するように構成したことを特徴とする３
次元画像表示装置。11. A lens array in which a plurality of lens elements are two-dimensionally arranged, and a minute inverted image or a Fourier transform image of a reproduced image is recorded or displayed corresponding to each lens element constituting the lens array. A three-dimensional image display device for forming an aerial image corresponding to the original image by using the original image, wherein the coefficient of linear thermal expansion aL of the lens array and the coefficient of linear thermal expansion aF of the main material constituting the original image are: | aL-aF | <Δx / (10Lc) where δx = f (1 + 1 / M) · d · tan α / t where f is the focal length of each lens element of the lens array, and t is an aerial image of each lens element of the lens array. Distance from the side principal plane to the aerial image, M is the imaging magnification during reproduction (M> 0), Lc is １ ／ of the maximum length of the lens array, d is the distance from the viewpoint to the aerial image , Α is the resolution angle at which blur can be recognized 3, characterized by being configured to satisfy the following condition
Dimensional image display device.
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