JPH1020246A - Stereoscopic picture display device - Google Patents

Stereoscopic picture display device

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Publication number
JPH1020246A
JPH1020246A JP8171513A JP17151396A JPH1020246A JP H1020246 A JPH1020246 A JP H1020246A JP 8171513 A JP8171513 A JP 8171513A JP 17151396 A JP17151396 A JP 17151396A JP H1020246 A JPH1020246 A JP H1020246A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image display
microlens
micro lens
display panel
array
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8171513A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiichi Takamoto
喜一 高本
Koji Idogaki
孝治 井戸垣
Tadashi Hattori
服部  正
Original Assignee
Denso Corp
株式会社デンソー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, 株式会社デンソー filed Critical Denso Corp
Priority to JP8171513A priority Critical patent/JPH1020246A/en
Publication of JPH1020246A publication Critical patent/JPH1020246A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stereoscopic picture display device easy to observe without requiring spectacles by improving the installing constitution and the optical characteristics of both microlens arrays for a picture display panel. SOLUTION: This device is provided with a microlens array 110 arranged on the front side of the picture display panel 100 and the microlens array 120 arranged on the front side of the microlens array 110. In this case, the picture of the picture display panel 100 is displayed as two videos having different parallax by passing through both microlens arrays 110 and 120. Then, the microlens array 120 is at the position of mutually conjugating relation with the picture display panel 100 with respect to image-formation in the vicinity of a lens center surface.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、立体映像表示装置
に関する。
[0001] The present invention relates to a stereoscopic video display device.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、立体映像表示装置には、液晶シャ
ッター方式や偏光方式のように立体視用眼鏡を用いる方
式と、パララックスバリア方式やレンチキュラ方式のよ
うに立体視用眼鏡を必要としない方式がある。ここで、
眼鏡を用いる方式は、眼鏡装着に対する不快感や衛生上
の問題があるため、眼鏡を必要としない方式の実用化が
要請されている。
2. Description of the Related Art At present, a stereoscopic image display apparatus does not require stereoscopic glasses such as a liquid crystal shutter system or a polarizing system, and a stereoscopic glasses system such as a parallax barrier system or a lenticular system. There is a method. here,
Since the method using glasses has an unpleasant feeling for wearing glasses and a problem in hygiene, practical use of a method that does not require glasses is required.
【0003】この要請に対し、眼鏡を必要としない方式
において、パララックスバリア方式に属するイメージス
プリッタ方式を利用した立体映像表示装置が開発されて
いる(日刊工業新聞社発行による電子技術、1995−
12、pp.79−83参照)。このイメージスプリッ
タ方式では、遮光性のある黒色の線状パターンを一定の
間隔をもってガラス基板にスダレ状に形成したイメージ
スプリッタを採用し、このイメージスプリッタを、右目
用及び左目用の各映像を表示する映像パネルの前面に設
置している。
In response to this request, a stereoscopic image display device using an image splitter system belonging to a parallax barrier system has been developed in a system which does not require glasses (Electronic technology published by Nikkan Kogyo Shimbun, 1995-
12, pp. 79-83). In this image splitter method, an image splitter is used in which a black linear pattern having a light-shielding property is formed in a flat shape on a glass substrate at regular intervals, and this image splitter displays images for the right eye and the left eye. Installed in front of the video panel.
【0004】これにより、観察者は、イメージスプリッ
タの各線状パターンの間を通して、右目及び左目でもっ
て、視差の異なる映像をそれぞれ見ることができる。こ
こで、観察者が立体映像表示装置を最適観察位置に置い
て観察しているとき、観察者が左右に移動した際に立体
視できる左右限界を、立体視可能範囲と定義している。
そして、この立体視可能範囲が広い程、立体映像表示装
置を観察し易い。
[0004] Thus, an observer can see images having different parallaxes with the right and left eyes through each linear pattern of the image splitter. Here, when the observer observes the stereoscopic video display device at the optimal observation position and observes the stereoscopic image when the observer moves left and right, the right and left limit is defined as a stereoscopically viewable range.
And the wider the stereoscopic viewable range is, the easier it is to observe the stereoscopic video display device.
【0005】また、このイメージスプリッタ方式では、
立体視可能範囲が最大になるように、イメージスプリッ
タ水平方向開口率を小さく設定すると、立体映像表示装
置の画面の明るさが、開口率を充分に大きくした場合に
対して約60%になる。このため、立体視可能範囲を狭
めることによって、画面の明るさが低下する割合を抑え
ている。
[0005] In this image splitter system,
When the horizontal aperture ratio of the image splitter is set to be small so that the stereoscopic viewable range is maximized, the brightness of the screen of the stereoscopic video display device becomes about 60% as compared with the case where the aperture ratio is sufficiently increased. For this reason, the rate at which the brightness of the screen decreases is reduced by narrowing the stereoscopic viewable range.
【0006】次に、レンチキュラ方式の原理を図11に
示す。この図において、符号1000は画素を配列した
パネルを示す。また、符号1010はガラス基板を示
し、符号1020はレンチキュラレンズを示す。パネル
1000において、各符号R、Lは、それぞれ、右目
用、左目用の各画素を示す。レンチキュラレンズ102
0は円筒型レンズをシート状に並べたものであり、この
レンチキュラレンズ1020を構成する各レンズ102
0aは、右目用画素、左目用画素による映像をそれぞれ
右目、左目で見ることができるように分離する作用を発
揮する。
Next, the principle of the lenticular system is shown in FIG. In this figure, reference numeral 1000 denotes a panel on which pixels are arranged. Reference numeral 1010 indicates a glass substrate, and reference numeral 1020 indicates a lenticular lens. In panel 1000, R and L indicate pixels for the right and left eyes, respectively. Lenticular lens 102
Numeral 0 denotes a sheet in which cylindrical lenses are arranged in a sheet shape. Each lens 102 constituting the lenticular lens 1020
0a exerts an effect of separating the image by the right-eye pixel and the left-eye pixel so that the image can be seen by the right eye and the left eye, respectively.
【0007】このように構成したレンチキュラ方式によ
る立体映像表示装置の画素配列につき、映像表示が液晶
パネルで行われる場合を図12に示す。ここで、図12
(a)は、右目用画素1100R及び左目用画素110
0Lが交互に配列している様子を示す。図12(b)は
両画素1100R、1100Lの一組を示す。
FIG. 12 shows a case where an image is displayed on a liquid crystal panel with respect to the pixel arrangement of the lenticular type stereoscopic image display apparatus having the above-described configuration. Here, FIG.
(A) is a right-eye pixel 1100R and a left-eye pixel 110
The figure shows that 0L is alternately arranged. FIG. 12B shows a set of both pixels 1100R and 1100L.
【0008】各画素1100R、1100L内には、光
の三原色に対応するR(赤)、G(緑)、B(青)の液
晶セル1110R、1110G、1110Bがそれぞれ
配置されている。観察者は、各符号1120R、112
0Lにより帯状に示す領域からの光をそれぞれ右目、左
目で見ることによって、立体像を認識する。ここで、符
号1130で示す幅の領域は光を発しない黒色領域であ
る。なお、図12にて示した内容は、上記イメージスプ
リッタ方式による立体映像表示装置の場合でも実質的に
同様である。
In each pixel 1100R, 1100L, R (red), G (green), and B (blue) liquid crystal cells 1110R, 1110G, and 1110B corresponding to the three primary colors of light are arranged. The observer has the reference numerals 1120R, 112
A stereoscopic image is recognized by seeing light from a region indicated by a band with 0L with the right eye and the left eye, respectively. Here, an area having a width indicated by reference numeral 1130 is a black area that does not emit light. It should be noted that the contents shown in FIG. 12 are substantially the same in the case of the stereoscopic video display device using the image splitter method.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記イメー
ジスプリッタ方式やレンチキュラ方式では、観察者が左
右に移動した場合、帯状領域1120R、1120Lも
液晶パネル上を左右に移動する。このため、各液晶セル
1110R、1110G、1110Bの配置は、これら
帯状領域1120R、1120Lの移動に対し、当該各
帯状領域が各液晶セル1110R、1110G、111
0Bを同等にカバーするような配置に限定される。
By the way, in the image splitter system and the lenticular system, when the observer moves left and right, the band-like regions 1120R and 1120L also move right and left on the liquid crystal panel. For this reason, the arrangement of the liquid crystal cells 1110R, 1110G, and 1110B is such that each of the band-shaped regions 1120R, 1110G, 111
It is limited to an arrangement that equally covers 0B.
【0010】従って、各帯状領域1120R、1120
Lの幅が各液晶セル1110R、1110G、1110
Bの左右方向の幅より狭い場合、画面の明るさの低下を
招くとともに、観察者が左右に移動した時に明るさが一
定となるのは、各帯状領域1120R、1120Lが液
晶セルの幅内にある場合に限定される。また、各帯状領
域1120R、1120Lの幅が各液晶セル1110
R、1110G、1110Bの左右方向の幅と等しい場
合、観察者が左右に移動すると、黒色領域1130が各
帯状領域1120R、1120Lに含まれるため、画面
の明るさが低下する。
Therefore, each of the band-shaped regions 1120R, 1120
When the width of L is equal to each liquid crystal cell 1110R, 1110G, 1110
When the width is smaller than the width in the left-right direction of B, the brightness of the screen is reduced, and the brightness becomes constant when the observer moves left and right because each of the band-shaped regions 1120R and 1120L is within the width of the liquid crystal cell. Limited to certain cases. Further, the width of each of the band-shaped regions 1120R and 1120L is set to be equal to the width of each liquid crystal cell
When the observer moves to the left and right when the width is equal to the width of R, 1110G, and 1110B, the black area 1130 is included in each of the band-shaped areas 1120R and 1120L, so that the screen brightness decreases.
【0011】また、各帯状領域1120R、1120L
の幅が各液晶セル1110R、1110G、1110B
の左右方向の幅より広い場合、観察者が左右に移動した
時に明るさが一定となるのは、各帯状領域1120R、
1120Lが液晶セル幅を含んでいる時に限定される。
さらに、立体視可能範囲は、これら各帯状領域が隣の画
素と接触するまでとなり、狭くなる。
Further, each of the band-shaped regions 1120R, 1120L
Of each liquid crystal cell 1110R, 1110G, 1110B
Is wider than the width in the left-right direction, the brightness becomes constant when the observer moves left and right, because each band-shaped region 1120R,
It is limited when 1120L includes the liquid crystal cell width.
Further, the stereoscopically viewable range is narrowed until each of the band-shaped regions comes into contact with an adjacent pixel.
【0012】このため、従来方式では、上述のように、
各帯状領域1120R、1120Lの幅が、各液晶セル
1110R、1110G、1110Bの左右方向の幅よ
りも狭くなるように設定される。このように、従来の方
式では、各画素の光を出射する領域の全面からの光を観
察しないために、全面からの光を観察した場合に対し、
画面の明るさが低下すること、画面の明るさを一定に保
つという条件下では立体視可能範囲が狭くなること、ま
た、カラー画像を表示する場合にはRGBセルの配列の
仕方に制限を受けることという不具合が生ずる。
For this reason, in the conventional method, as described above,
The width of each band-shaped region 1120R, 1120L is set to be smaller than the width of each liquid crystal cell 1110R, 1110G, 1110B in the left-right direction. As described above, in the conventional method, the light from the entire surface of the region from which the light of each pixel emits light is not observed.
The condition that the brightness of the screen is reduced, the stereoscopically visible range is reduced under the condition that the brightness of the screen is kept constant, and the arrangement of RGB cells is limited when displaying a color image. This causes a problem.
【0013】さらに、従来の方式では、レンチキュラレ
ンズやイメージスプリッタを用いているために、左右に
は視差の異なる映像を2つ以上表示することも原理的に
可能ではあるが、上下方向に観察者が移動した場合に
は、異なる映像を表示することができないという不具合
もある。そこで、本発明は、以上のようなことに対処す
るため、画像表示パネルに対する両マイクロレンズアレ
イの設置構成や光学的特性に工夫を凝らすことで、眼鏡
不要で観察し易い立体映像表示装置を提供することを目
的とする。
Further, in the conventional method, since a lenticular lens or an image splitter is used, it is possible in principle to display two or more images having different parallaxes on the left and right. If the camera moves, there is a disadvantage that different images cannot be displayed. In view of the above, the present invention provides a stereoscopic image display device that does not require glasses and is easy to observe by devising the installation configuration and optical characteristics of the two microlens arrays with respect to the image display panel in order to deal with the above. The purpose is to do.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1乃至7に記載の発明によれば、第2マイク
ロレンズアレイが、その第1主面近傍にて、結像に関し
画像表示パネルと互いに共役関係の位置にある。このこ
とは、観察者が、第2及び第1のマイクロレンズアレイ
を用い、画像表示パネルの各画素全面からの光を見得る
ことを意味する。
According to the first to seventh aspects of the present invention, in order to achieve the above object, the second microlens array is provided with an image display for image formation near the first main surface. It is in a conjugate position with the panel. This means that the observer can see the light from the entire surface of each pixel of the image display panel using the second and first microlens arrays.
【0015】従って、観察者が移動した場合にも、画素
間の光を出射しない領域を観察することなく、かつ、明
るさが変化することもなく、立体視可能範囲を拡大でき
る。ここで、請求項2に記載の発明によれば、第2マイ
クロレンズアレイを構成する各マイクロレンズの焦点距
離をf2 とし、第1及び第2の両マイクロレンズアレイ
の間の距離をaとしたとき、焦点距離f2 は、次の数3
の式
Therefore, even when the observer moves, the stereoscopically viewable range can be expanded without observing the region between the pixels which does not emit light and without changing the brightness. Here, according to the second aspect of the present invention, the focal length of each micro lens constituting the second micro lens array is f 2, and the distance between the first and second micro lens arrays is a. Then, the focal length f 2 becomes
Expression
【0016】[0016]
【数3】na/(n+1)≦f2 ≦na/(n−1)を
満足する。これにより、請求項1に記載の発明の作用効
果をより一層高め得る。また、請求項8乃至12に記載
の発明によれば、視差の異なる映像の数を、水平方向に
てn(≧2)とし、垂直方向にてm(≧1)とし、第2
マイクロレンズアレイが、その第1主面近傍にて、結像
に関し画像表示パネルと互いに共役関係の位置にある。
Satisfies na / (n + 1) ≦ f 2 ≦ na / (n−1). Thereby, the function and effect of the invention described in claim 1 can be further enhanced. According to the invention of claims 8 to 12, the number of images having different parallaxes is n (≧ 2) in the horizontal direction and m (≧ 1) in the vertical direction,
The microlens array is in a position conjugate with the image display panel with respect to imaging near the first main surface.
【0017】これにより、水平方向だけでなく上下方向
からみた立体像の表示に対しても、上記請求項1に記載
の作用効果を達成できる。ここで、請求項9に記載の発
明のように、請求項8に記載の発明において上記請求項
2に記載の発明と同様の構成を採用すれば、請求項8に
記載の発明の作用効果をより一層高め得る。
According to this, the function and effect described in the first aspect can be achieved not only for displaying a stereoscopic image viewed from the vertical direction but also to the horizontal direction. Here, as in the ninth aspect of the present invention, if the same configuration as that of the second aspect of the invention is adopted in the eighth aspect of the invention, the operation and effect of the eighth aspect of the invention can be reduced. Can be even higher.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
に基づいて説明する。本発明は、概念的には、マイクロ
レンズアレイA(第1マイクロレンズアレイに対応)及
びマイクロレンズアレイB(第2マイクロレンズアレイ
に対応)を画像表示パネルに設置し、マイクロレンズア
レイAにより各画素の像をマイクロレンズ・アレイBの
第1主面に投影するようにし、このマイクロレンズアレ
イAの各マイクロレンズにより、視差の異なる複数の画
素をマイクロレンズアレイBのほぼ同じ領域に投影する
ようにしてある。これにより、観察者は両マイクロレン
ズアレイA、Bを通して各画素の光出射領域全面を観察
することができる。以下、本発明の詳細について説明す
る。 (第1実施の形態)図1は、本発明に係る立体映像表示
装置の基本的原理を、左右で異なる2つの視差を利用す
る場合につき、第1実施の形態として示すものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. According to the present invention, a microlens array A (corresponding to a first microlens array) and a microlens array B (corresponding to a second microlens array) are conceptually installed on an image display panel. An image of a pixel is projected onto the first main surface of the microlens array B, and a plurality of pixels having different parallaxes are projected onto substantially the same area of the microlens array B by each microlens of the microlens array A. It is. Thus, the observer can observe the entire light emitting region of each pixel through both the micro lens arrays A and B. Hereinafter, details of the present invention will be described. (First Embodiment) FIG. 1 shows the basic principle of a stereoscopic video display apparatus according to the present invention as a first embodiment in the case of using two different parallaxes on the left and right.
【0019】図1において、符号100は画像表示パネ
ルを示し、両符号105R、105Lは、それぞれ、右
目用画素及び左目用画素を示す。また、各符号110
R、110Lは、マイクロレンズアレイ110を構成す
るマイクロレンズであり、符号120はマイクロレンズ
を示す。符号115Rはマイクロレンズ110Rのレン
ズ中心軸を示し、符号115Lはマイクロレンズ110
Lのレンズ中心軸を示す。
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes an image display panel, and both reference numerals 105R and 105L denote a right-eye pixel and a left-eye pixel, respectively. Also, each code 110
R and 110L are microlenses constituting the microlens array 110, and reference numeral 120 is a microlens. Reference numeral 115R denotes a lens center axis of the micro lens 110R, and reference numeral 115L denotes a micro lens 110R.
5 shows the lens center axis of L.
【0020】ここで、マイクロレンズ以外の媒質の屈折
率は1とする。各画素105R、105Lにおける■印
及び●印は各画素の端部を示し、マイクロレンズ120
における■印及び●印はレンズ作用領域の端部を示す。
また、両画素105R、105Lの各像が各マイクロレ
ンズ120の第1主面に投影されるように、各マイクロ
レンズ110R、110Lの位置、焦点距離が定められ
ている。即ち、両画素105R、105Lにおける各■
印、●印で示す端部の位置は、マイクロレンズ120の
■、●印で示す端部の位置と共役関係の位置にある。ま
た、画素105Rとマイクロレンズ120の■印、●印
同士を直線で結び、これら2直線の交点にマイクロレン
ズ110Rの中心位置が一致するようにする。マイクロ
レンズ110Lの中心位置も同様に定める。
Here, the refractive index of the medium other than the microlenses is 1. In each of the pixels 105R and 105L, a mark “■” and a mark ● indicate an end of each pixel, and the micro lens 120
■ and ● in FIG. 3 indicate the end of the lens action area.
Further, the positions and the focal lengths of the micro lenses 110R and 110L are determined so that the respective images of the pixels 105R and 105L are projected on the first main surface of each micro lens 120. That is, each ■ in both pixels 105R and 105L
The positions of the ends indicated by the marks and ● are in a conjugate relationship with the positions of the ends indicated by the Δ and ● marks of the microlens 120. In addition, the mark 105 and the mark ● of the microlens 120 are connected to the pixel 105R by straight lines so that the center of the microlens 110R coincides with the intersection of these two straight lines. The center position of the microlens 110L is determined similarly.
【0021】また、マイクロレンズ120とマイクロレ
ンズ110Rとの間の距離をaとし、マイクロレンズ1
10Rと画像表示パネルとの間の距離をbとしたとき、
マイクロレンズ110Rの焦点距離f1 は、次の数4及
び数5の両式によって定められる。
The distance between the micro lens 120 and the micro lens 110R is represented by a, and the micro lens 1
When the distance between 10R and the image display panel is b,
The focal length f 1 of the micro lens 110R is defined by two equations of the following Equation 4 and Equation 5.
【0022】[0022]
【数4】a=kb## EQU4 ## a = kb
【0023】[0023]
【数5】(1/a)−(1/b)=(1/f1 ) 但し、数4の式において、符号kは定数を示す。ここ
で、画素間の領域に起因する黒色表示が問題にならない
場合にはk=2とすればよい。また、黒色表示が問題と
なる場合には、マイクロレンズ120のレンズ作用領域
の幅と各画素における光出射領域の幅の比に等しくなる
ようにkの値を定める。この場合、kの値は通常、2以
上となる。
## EQU5 ## where (1 / a)-(1 / b) = (1 / f 1 ) where, in the equation (4), the symbol k indicates a constant. Here, if black display due to the region between pixels does not matter, k may be set to 2. If black display is a problem, the value of k is determined so as to be equal to the ratio of the width of the lens working area of the microlens 120 to the width of the light emitting area in each pixel. In this case, the value of k is usually 2 or more.
【0024】マイクロレンズ110Lの焦点距離もf1
とする。マイクロレンズ120の焦点距離をf2 とし、
図1ではf2 =aとした場合を示す。本発明による立体
映像表示装置を真正面から見た場合、右目には主光線1
30Rにほぼ平行な光が見え、左目には主光線130L
にほぼ平行な光が見える。これらの光は、それぞれ、各
画素105R、105Lの全面から出射した光である。
The focal length of the micro lens 110L is also f 1
And The focal length of the micro lens 120 is f 2 ,
FIG. 1 shows a case where f 2 = a. When the stereoscopic video display device according to the present invention is viewed from the front, the right eye has a chief ray 1
The light almost parallel to 30R can be seen, and the principal ray 130L to the left eye.
You can see light that is almost parallel to. These lights are lights emitted from the entire surface of each of the pixels 105R and 105L.
【0025】次に、立体映像表示装置では、立体視可能
範囲が問題となる。最適観察位置Zmに観察者が居ると
して、観察位置が左右方向(図1にて図示上下方向)に
移動した場合の立体視可能範囲Ldにおける映像表示装
置部における光線の状態を、図1の構成を対象として、
図2に示す。この図2は右目の場合について示す。な
お、マイクロレンズ120の中心を通る光線を主光線と
呼ぶ。
Next, in the three-dimensional image display device, the range in which stereoscopic viewing is possible becomes a problem. Assuming that the observer is at the optimal observation position Zm, the state of the light beam in the image display device in the stereoscopically viewable range Ld when the observation position moves in the left-right direction (vertical direction in FIG. 1) is shown in FIG. For
As shown in FIG. FIG. 2 shows the case of the right eye. Note that a light ray passing through the center of the micro lens 120 is called a principal ray.
【0026】f2 =aの関係がある場合、右目に入る主
光線がマイクロレンズ110Rの両端を通る場合が立体
視の限界を与える。従って、マイクロレンズ110Rの
幅をd(図2参照)とすると、立体視可能範囲は次の数
6の式により与えられる。
When there is a relation of f 2 = a, the case where the principal ray entering the right eye passes through both ends of the microlens 110R limits the stereoscopic vision. Therefore, when the width of the micro lens 110R is d (see FIG. 2), the stereoscopically viewable range is given by the following equation (6).
【0027】[0027]
【数6】Ld=Zm×(d/f2 ) この立体視可能範囲では、両画素105R、105Lは
マイクロレンズ120の表面に投影されているため、観
察者が左右方向に位置を移動しても、各画素105R、
105Lの全面を見る場合とほぼ同等な映像を見ること
ができ、映像の明るさもほぼ一定である。また、各画素
105R、105Lの全面を見るようにしているので、
各画素105R、105L等内では、RGBの各液晶セ
ル(各映像パネルに相当する)に対する配置も自由にで
きる。
Ld = Zm × (d / f 2 ) In this stereoscopically viewable range, since both the pixels 105R and 105L are projected on the surface of the microlens 120, the observer moves right and left. Also, each pixel 105R,
It is possible to see an image almost equivalent to the case of viewing the entire surface of 105L, and the brightness of the image is almost constant. In addition, since the entire surface of each of the pixels 105R and 105L is viewed,
In each of the pixels 105R, 105L, etc., the arrangement for each of the RGB liquid crystal cells (corresponding to each image panel) can be freely set.
【0028】次に、2a≧f2 ≧aの場合、幾何光学的
にLdを求めると、次の数7の式によりLdが与えられ
る。
Next, when 2a ≧ f 2 ≧ a, when Ld is obtained geometrically, Ld is given by the following equation (7).
【0029】[0029]
【数7】 Ld=Zm・{2−(f2 /a)}(d/f2 ) なお、f2 >2aの場合には、右目用、左目用の各映像
が混ざり合う状態となり、立体視に不適である。次に、
(2a/3)≦f2 ≦aの場合、幾何光学てきにLdを
求めると、このLdは次の数8の式により与えられる。
Ld = Zm {{2− (f 2 / a)} (d / f 2 ) In the case of f 2 > 2a, the right-eye video and the left-eye video are in a mixed state. Unsuitable for viewing. next,
In the case of (2a / 3) ≦ f 2 ≦ a, when Ld is obtained from geometrical optics, this Ld is given by the following equation 8.
【0030】[0030]
【数8】 Ld=Zm・{(3・f2 /a)−2}(d/f2 ) なお、f2 <(2a/3)の場合には、右目用、左目用
の映像が混ざり合う状態となり、立体視に不適である。
以上から、立体視を得るためのf2 の条件は、次の数9
の式によって与えられる。
Ld = Zm · {(3 · f 2 / a) −2} (d / f 2 ) Note that when f 2 <(2a / 3), the right-eye and left-eye images are mixed. It is in a state of fitting and is unsuitable for stereoscopic vision.
From the above, the condition of f 2 for obtaining the stereoscopic vision is as follows:
Given by the equation
【0031】[0031]
【数9】(2a/3)≦f2 ≦2a また、立体視可能範囲を最大にする条件は、次の数10
の式によって与えられる。
(2a / 3) ≦ f 2 ≦ 2a The condition for maximizing the stereoscopically viewable range is as follows:
Given by the equation
【0032】[0032]
【数10】f2 =a 次に、視差の異なる映像を3つ利用する場合の原理を図
3により説明する。この図において、符号300は画像
表示パネルを示し、各符号305A、305B、305
Cは、それぞれ、視差を有する画素を示す。また、画素
305Aを右目で、画素305Bを左目で、また、画素
305Bを右目で、画素305Cを左目でそれぞれ見る
とき立体映像が見えるように構成する。
F 2 = a Next, the principle of using three images having different parallaxes will be described with reference to FIG. In this figure, reference numeral 300 indicates an image display panel, and reference numerals 305A, 305B, 305
C indicates a pixel having parallax. The pixel 305A is configured to be viewed with the right eye, the pixel 305B is viewed with the left eye, the pixel 305B is viewed with the right eye, and the pixel 305C is viewed with the left eye.
【0033】また、各符号310A、310B、310
Cは、マイクロレンズアレイ310を構成するマイクロ
レンズであり、符号320はマイクロレンズを示す。各
画素305A、305B、305Cにおける■印、●印
は各画素の端部を示し、マイクロレンズ320における
■印、●印はレンズ作用領域の端部を示す。また、各画
素305A、305B、305Cにおける各■印、●印
で示す端部の位置がマイクロレンズ320の■印、●印
で示す端部の位置と共役関係になるように、各マイクロ
レンズ310A、310B、310Cの位置及び焦点距
離が定められている。この図3で示す構成の原理は、図
1で説明した原理と同様である。
Each of the reference numerals 310A, 310B, 310
C is a micro lens constituting the micro lens array 310, and reference numeral 320 is a micro lens. In each of the pixels 305A, 305B, and 305C, the symbol ■ and the symbol ● indicate the end of each pixel, and the symbol ■ in the microlens 320 indicates the edge of the lens action region. Also, each microlens 310A is set so that the position of the end of each pixel 305A, 305B, 305C indicated by a triangle and the mark ● has a conjugate relationship with the position of the end of the microlens 320 indicated by the mark Δ and ●. , 310B, 310C and the focal length are determined. The principle of the configuration shown in FIG. 3 is the same as the principle described in FIG.
【0034】図3において、各マイクロレンズ310
A、310B、310Cの焦点距離をf1 とし、マイク
ロレンズ320の焦点距離をf2 とする。マイクロレン
ズ320と各マイクロレンズ310A、310B、31
0Cとの間の距離をaとし、各マイクロレンズ310
A、310B、310Cと画像表示パネル300との距
離をbとする。
In FIG. 3, each micro lens 310
A, 310B, the focal length of 310C and f 1, the focal length of the microlens 320 and f 2. Micro lens 320 and each micro lens 310A, 310B, 31
A is the distance between the micro lens 310 and the micro lens 310.
The distance between A, 310B, 310C and image display panel 300 is assumed to be b.
【0035】この前提のもと、焦点距離f1 は上記数4
及び数5の式から定められる。黒色表示が問題ない場合
にはk=3とすればよい。立体視を得るための焦点距離
2の範囲は(3a/4)≦(f2 )≦(3a/2)で
あり、立体視可能範囲を最大にする条件はf2 =aであ
る。以上においては、視差の異なる映像を2つおよび3
つ用いる場合について説明したが、視差の異なる映像が
4つ以上の場合にも同様に各マイクロレンズの位置や焦
点距離を定めることができる。
Under this assumption, the focal length f 1 is calculated by the above equation (4).
And equation (5). If black display is not a problem, k may be set to 3. The range of the focal length f 2 for obtaining stereoscopic vision is (3a / 4) ≦ (f 2 ) ≦ (3a / 2), and the condition for maximizing the stereoscopic viewable range is f 2 = a. In the above, two images having different parallaxes and three
Although the case where one is used has been described, the position and the focal length of each microlens can be similarly determined when there are four or more images having different parallaxes.
【0036】図4にて示すように、左右方向における画
素領域の幅をDP とし、この画素領域において光を出射
する領域の幅をDL とし、左右方向で視差の異なる映像
の数をnとする。画像表示パネル側マイクロレンズの左
右方向の幅はDP に、観察者側マイクロレンズの左右方
向の幅はnDP に等しくなるようにする。画像表示パネ
ルの観察者側マイクロレンズの表面への投影において、
画像表示パネル側マイクロレンズによるに投影像の倍率
をkとする。kは、n乃至n(D P /DL )の値にすれ
ばよく、特に、k=n(DP /DL )の場合、画素と画
素の間の領域による黒色表示を避けることができる。画
像表示パネル側マイクロレンズの焦点距離f1 は上記数
4及び数5の式から定めることができる。
As shown in FIG.
D is the width of the elementary regionPAnd emit light in this pixel area
The width of the region to beLAnd images with different parallax in the left and right directions
Is n. Left of the micro lens on the image display panel side
Right width is DPThe left and right sides of the micro lens on the observer side
Direction width is nDPTo be equal to Image display panel
In the projection of the lens on the surface of the observer side micro lens,
Magnification of projected image by micro lens on image display panel side
Is k. k is n to n (D P/ DL) Value
In particular, k = n (DP/ DL), Pixels and images
It is possible to avoid black display due to areas between pixels. Picture
Focal length f of image display panel side micro lens1Is the above number
It can be determined from Equations 4 and 5.
【0037】また、立体視を可能とする観察者側マイク
ロレンズの焦点距離f2 の条件は、次の数11の式によ
り与えられる。
The condition of the focal length f 2 of the micro lens on the observer side that enables stereoscopic viewing is given by the following equation (11).
【0038】[0038]
【数11】 {na/(n+1)}≦f2 ≦{na/(n−1)} また、立体視可能範囲を最大にする条件はf2 =aであ
る。この場合、nの値にかかわらず、観察者はパネル側
マイクロレンズ、観察者側マイクロレンズを通して、立
体視可能範囲では視差に対応した各画素の全面を見るこ
とになる。このため、通常の画像表示パネルを見た場合
と同等の明るさで、また、左右に移動しても明るさが変
化することなく見ることができる。
{Na / (n + 1)} ≦ f 2 ≦ {na / (n−1)} Further, the condition for maximizing the stereoscopic viewable range is f 2 = a. In this case, regardless of the value of n, the observer sees the entire surface of each pixel corresponding to the parallax in the stereoscopically viewable range through the panel-side microlens and the observer-side microlens. For this reason, the image can be viewed with the same brightness as when a normal image display panel is viewed, and without changing the brightness even when the display panel is moved right and left.
【0039】また、立体映像表示装置の製作上では、各
画素の領域をそのまま見るので、画素内におけるRGB
セルの配置方法に制限や条件を設定する必要がない。こ
のため、液晶パネル、エレクトロルミネセンス(EL)
パネル、プラズマ・ディスプレイパネル、陰極線管(C
RT)、印刷物、写真等の画像表示パネルと本発明によ
る2組のマイクロレンズ・アレイとを組み合わせること
によって、立体映像表示装置を実現できる。
In the production of a stereoscopic video display device, since the area of each pixel is viewed as it is, the RGB
There is no need to set restrictions or conditions on cell placement methods. Therefore, liquid crystal panels, electroluminescence (EL)
Panel, plasma display panel, cathode ray tube (C
A stereoscopic image display device can be realized by combining an image display panel for RT), printed matter, photograph, etc. with two sets of microlens arrays according to the present invention.
【0040】さらに、視差のない通常の2次元映像を表
示した場合、観察者は観察者側のマイクロレンズに投影
された像を見ることになるので、通常の2次元映像と同
じように見ることができる。これに加えて、観察者側マ
イクロレンズに投影する画素領域の範囲を限定すること
ができるため、画素間の黒色に見える領域を観察者には
見えないようにすることができ、高品質な画質を得るこ
とができる。 (第2実施の形態)図5は、本発明に係る立体映像表示
装置の具体的な一実施の形態を第2実施の形態として示
す。
Further, when a normal two-dimensional image without parallax is displayed, the observer sees the image projected on the microlens on the observer side. Can be. In addition, since the range of the pixel area projected on the observer side microlens can be limited, the black area between pixels can be made invisible to the observer, and high quality image quality can be obtained. Can be obtained. (Second Embodiment) FIG. 5 shows a specific embodiment of a stereoscopic video display apparatus according to the present invention as a second embodiment.
【0041】この第2実施の形態では、立体映像表示装
置は、視差の異なる2つの像により立体視するもので、
図5では、この立体映像表示装置の水平面による断面が
示されている。図5において、符号400は画像表示パ
ネルを示し、符号410は画像表示パネル前面に設置し
たガラス基板を示す。また、符号420は上記マイクロ
レンズアレイAに相当するマイクロレンズアレイを示
し、符号430は上記マイクロレンズアレイBに相当す
るマイクロレンズアレイを示す。また、符号440は両
マイクロレンズアレイ420、430を形成したガラス
基板を示す。
In the second embodiment, the stereoscopic video display device stereoscopically views two images having different parallaxes.
FIG. 5 shows a cross section of this stereoscopic image display device on a horizontal plane. In FIG. 5, reference numeral 400 denotes an image display panel, and reference numeral 410 denotes a glass substrate provided on the front surface of the image display panel. Reference numeral 420 indicates a microlens array corresponding to the microlens array A, and reference numeral 430 indicates a microlens array corresponding to the microlens array B. Reference numeral 440 denotes a glass substrate on which both the micro lens arrays 420 and 430 are formed.
【0042】各符号400R、400Lは、それぞれ、
右目用、左目用の画素が存在する画素領域を示す。各符
号420R、420Lは、マイクロレンズアレイ420
を構成するマイクロレンズを示しており、これらマイク
ロレンズ420R、420Lは、それぞれ、画素領域4
00R、400Lに対するマイクロレンズである。符号
430aはマイクロレンズアレイ430の一つのマイク
ロレンズを示し、各マイクロレンズ430aには、マイ
クロレンズ420R、420Lが、それぞれ、対応して
いる。各マイクロレンズアレイ420、430は円筒型
レンズで構成されている。
Each of the reference numerals 400R and 400L represents
This shows a pixel area in which right-eye and left-eye pixels are present. Each of the reference numerals 420R and 420L represents a microlens array 420.
Are shown, and these micro lenses 420R and 420L are respectively provided in the pixel region 4
This is a micro lens for 00R and 400L. Reference numeral 430a indicates one micro lens of the micro lens array 430, and micro lenses 420R and 420L correspond to each micro lens 430a. Each of the micro lens arrays 420 and 430 is constituted by a cylindrical lens.
【0043】画素が小さく黒色表示が問題とならない場
合、即ち、k=2の場合について、本第2実施の形態の
具体的な寸法等を示す。各画素領域400R、400L
の幅が、それぞれ、150μmであり、ガラス基板41
0の厚さが0.85mmであり、ガラス基板440の厚
さが1.7mmである。また、各ガラス基板410、4
40の屈折率が1.5である。
In the case where the pixel is small and black display is not a problem, that is, when k = 2, specific dimensions and the like of the second embodiment are shown. Each pixel region 400R, 400L
Are 150 μm, respectively, and the glass substrate 41
0 is 0.85 mm, and the thickness of the glass substrate 440 is 1.7 mm. In addition, each glass substrate 410, 4
40 has a refractive index of 1.5.
【0044】各マイクロレンズアレイ420、430
は、屈折率1.8の光学プラスチックで形成されてい
る。各マイクロレンズ420R、420Lにおいては、
その幅がそれぞれ150μmであり、焦点距離f1 が5
67μmであり、各マイクロレンズ430aのレンズ中
心軸からレンズ中心軸までの距離が50μmである。ま
た、f1 =567μmを得るために円筒面の曲率半径は
113μmとしてある。マイクロレンズアレイ420で
は、各マイクロレンズが150μmピッチで並んでい
る。
Each microlens array 420, 430
Is formed of an optical plastic having a refractive index of 1.8. In each of the micro lenses 420R and 420L,
Each has a width of 150 μm and a focal length f 1 of 5 μm.
67 μm, and the distance from the lens center axis of each microlens 430a to the lens center axis is 50 μm. The radius of curvature of the cylindrical surface is set to 113 μm in order to obtain f 1 = 567 μm. In the microlens array 420, each microlens is arranged at a pitch of 150 μm.
【0045】マイクロレンズ430aにおいては、その
幅が300μmであり、焦点距離f 2 が1.7mmであ
る。また、f2 =1.7mmを得るために、円筒面の曲
率半径は340μmとしてある。マイクロレンズアレイ
430では、各マイクロレンズが300μmピッチで並
んでいる。人間の眼間距離を65mmとすると、最適観
察距離Zmは489mmであり、立体視可能範囲Ldは
65mmである。
In the micro lens 430a,
The width is 300 μm and the focal length f TwoIs 1.7 mm
You. Also, fTwo= Curve of cylindrical surface to obtain 1.7mm
The rate radius is 340 μm. Micro lens array
In 430, each micro lens is arranged at a pitch of 300 μm.
It is. When the human eye-to-eye distance is 65 mm,
The observation distance Zm is 489 mm, and the stereoscopically viewable range Ld is
65 mm.
【0046】k>2の場合にも、上記第1実施の形態に
おける原理にて説明と同様に、本発明による立体映像表
示装置を構成できることは明かである。ここで、本発明
による立体映像表示装置おいて可能な各画素内における
RGBセルの配置の例を図6(a)乃至(d)に示す。
各画素が各マイクロレンズと対応しておれば、RGBセ
ルは各画素内においてどのように配置してもかまわな
い。
Even when k> 2, it is clear that the stereoscopic image display device according to the present invention can be constructed in the same manner as described in the principle of the first embodiment. Here, examples of the arrangement of the RGB cells in each pixel which are possible in the stereoscopic image display device according to the present invention are shown in FIGS.
If each pixel corresponds to each microlens, the RGB cells may be arranged in any manner in each pixel.
【0047】本第2実施の形態では、以上のように構成
しているので、上記第1実施の形態(図1参照)にて説
明したと同様に、右目は各画素領域400Rの全面から
の光により映像を見ることができ、左目は各画素領域4
00Lの全面からの光により映像を見ることができる。
このため、各画素領域内におけるRGBセルの配置方法
に対する自由度が大きく、立体視可能範囲内では映像表
示装置の明るさがほとんど変化しない。 (第3実施の形態)次に、本発明の第3実施の形態につ
いて図7を参照して説明する。
In the second embodiment, the configuration is as described above. Therefore, as described in the first embodiment (see FIG. 1), the right eye is viewed from the entire surface of each pixel region 400R. The image can be seen by light, and the left eye is each pixel area 4
An image can be viewed by light from the entire surface of 00L.
For this reason, the degree of freedom for the arrangement method of the RGB cells in each pixel region is large, and the brightness of the video display device hardly changes within the stereoscopically viewable range. (Third Embodiment) Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
【0048】この第3実施の形態では、上記第2実施の
形態にて視差のある2つの映像を対象としたのとは異な
り、それぞれ視差を有する3つの映像を対象とした立体
映像表示装置について説明する。図7において、符号5
00は画像表示パネルを示し、符号510は画像表示パ
ネル500の前面のガラス基板を示す。また、符号52
0は上記マイクロレンズアレイAに相当するマイクロレ
ンズアレイを示し、符号530は上記マイクロレンズア
レイBに相当するマイクロレンズアレイを示す。
In the third embodiment, unlike the second embodiment, which is directed to two images having parallax, a three-dimensional image display apparatus which targets three images each having parallax is provided. explain. In FIG.
Reference numeral 00 denotes an image display panel, and reference numeral 510 denotes a glass substrate on the front surface of the image display panel 500. Reference numeral 52
0 indicates a micro lens array corresponding to the micro lens array A, and reference numeral 530 indicates a micro lens array corresponding to the micro lens array B.
【0049】また、符号540は、各マイクロレンズア
レイ520、530を形成するガラス基板を示す。各5
00A、500B、500Cは、それぞれ、視差を有す
る画素が存在する画素領域を示す。各符号520A、5
20B、520Cは、マイクロレンズアレイ520を構
成するマイクロレンズを示しており、これらマイクロレ
ンズ520A、520B、520Cは、それぞれ、画素
領域500A、500B、500Cに対するマイクロレ
ンズである。
Reference numeral 540 denotes a glass substrate on which the microlens arrays 520 and 530 are formed. 5 each
00A, 500B, and 500C indicate pixel regions in which pixels having parallax exist, respectively. Each symbol 520A, 5
Reference numerals 20B and 520C denote microlenses constituting the microlens array 520, and these microlenses 520A, 520B and 520C are microlenses for the pixel regions 500A, 500B and 500C, respectively.
【0050】符号530aはマイクロレンズアレイ53
0の一つのマイクロレンズを示し、各マイクロレンズ5
30aには、各マイクロレンズ520A、520B、5
20Cが、それぞれ、対応している。各マイクロレンズ
アレイ520、530のマイクロレンズは円筒型レンズ
で構成されている。画素が小さく黒色表示が問題となら
ない場合、即ち、k=3の場合について、本第3実施の
形態の具体的な寸法等を示す。
Reference numeral 530a denotes the micro lens array 53.
0 indicates one micro lens, and each micro lens 5
30a, each micro lens 520A, 520B, 5
20C correspond to each other. The micro lenses of each of the micro lens arrays 520 and 530 are constituted by cylindrical lenses. Specific dimensions and the like of the third embodiment will be described for the case where the pixels are small and black display is not a problem, that is, when k = 3.
【0051】各画素領域500A、500B、500C
の幅が、それぞれ、150μmであり、ガラス基板51
0の厚さが0.85mmであり、ガラス基板540の厚
さが2.55mmである。また、各ガラス基板510、
540の屈折率は1.5である。各マイクロレンズアレ
イ520、530は、屈折率1.8の光学プラスチック
で形成されている。
Each pixel area 500A, 500B, 500C
Are 150 μm, respectively, and the glass substrate 51
0 is 0.85 mm, and the thickness of the glass substrate 540 is 2.55 mm. In addition, each glass substrate 510,
The refractive index of 540 is 1.5. Each of the micro lens arrays 520 and 530 is formed of an optical plastic having a refractive index of 1.8.
【0052】各マイクロレンズ520A、520B、5
20Cにおいては、その幅がそれぞれ150μmであ
り、焦点距離f1 が638μmである。マイクロレンズ
530aのレンズ中心軸からレンズ中心軸までの距離
は、マイクロレンズ520Bでは0であり、マイクロレ
ンズ520A、520Cでは112.5μmである。ま
た、f1 =638μmを得るために円筒面の曲率半径は
128μmとしてある。マイクロレンズアレイ520で
は、マイクロレンズが150μmピッチで並んでいる。
Each micro lens 520A, 520B, 5
In 20C, the width is 150 μm and the focal length f 1 is 638 μm. The distance from the lens center axis of the micro lens 530a to the lens center axis is 0 for the micro lens 520B and 112.5 μm for the micro lenses 520A and 520C. The radius of curvature of the cylindrical surface is set to 128 μm in order to obtain f 1 = 638 μm. In the microlens array 520, the microlenses are arranged at a pitch of 150 μm.
【0053】マイクロレンズ530aにおいては、その
幅が450μmであり、焦点距離f 2 が2.55mmで
ある。f2 =2.55mmを得るために円筒面の曲率半
径は510μmとしてある。マイクロレンズ・アレイ5
30ではマイクロレンズが450μmピッチで並んでい
る。人間の眼間距離を65mmとすると、最適観察距離
Zmは735mmであり、立体視可能範囲Ldは65m
mである。
In the micro lens 530a,
The width is 450 μm and the focal length f TwoIs 2.55mm
is there. fTwo= Half the curvature of the cylindrical surface to obtain 2.55 mm
The diameter is 510 μm. Micro lens array 5
At 30, microlenses are arranged at a pitch of 450 μm
You. If the distance between human eyes is 65 mm, the optimal observation distance
Zm is 735 mm, and the stereoscopic viewable range Ld is 65 m.
m.
【0054】本第3実施の形態では、以上のように構成
しているので、最適観察距離において立体映像表示装置
を観察すると、右目で画素領域500Aからの映像を見
た場合、左目には画素領域500Bからの映像が見え、
また、右目で画素領域500Bからの映像を見た場合、
左目には画素領域500Cからの映像が見える。このよ
うにして、2種類の立体映像を同一映像表示装置で観察
することが可能となる。いずれの場合においても、右目
或いは左目が見る映像は、各画素領域500A、500
B、500Cの全面からの光から構成される。このた
め、各画素領域内におけるRGB画素の配置方法に対す
る自由度が大きく、立体視可能範囲内では映像表示装置
の明るさが殆ど変化しない。 (第4実施の形態)図8乃至図10は、本発明の第4実
施の形態を示している。
In the third embodiment, since the configuration is as described above, when the stereoscopic image display device is observed at the optimum observation distance, when the image from the pixel region 500A is viewed by the right eye, the pixel is displayed by the left eye. You can see the video from the area 500B,
Also, when viewing the image from the pixel area 500B with the right eye,
An image from the pixel area 500C can be seen by the left eye. In this manner, two types of stereoscopic images can be observed on the same image display device. In any case, the image viewed by the right eye or the left eye corresponds to each pixel area 500A, 500A.
B, composed of light from the entire surface of 500C. Therefore, the degree of freedom in the arrangement method of the RGB pixels in each pixel region is large, and the brightness of the video display device hardly changes within the stereoscopically viewable range. (Fourth Embodiment) FIGS. 8 to 10 show a fourth embodiment of the present invention.
【0055】この第4実施の形態では、視野が異なる3
×3の映像を利用する立体映像表示装置について説明す
る。図8は、3×3の異なる視野に対する画素の配列を
示す。この図において、符号が同じである画素は同一の
視野に対する画像情報を表示する。また、図9は立体映
像表示装置の水平面における断面を示し、図10は立体
映像表示装置の垂直面による断面を示す。符号600は
画像表示パネルを示し、符号610はガラス基板を示
す。符号620は上記マイクロレンズアレイAに相当す
るマイクロレンズアレイを示し、符号630は上記マイ
クロレンズアレイBに相当するマイクロレンズアレイを
示す。また、符号640は、各マイクロレンズアレイ6
20、630を形成するガラス基板を示す。
In the fourth embodiment, three different fields of view are used.
A three-dimensional image display device that uses × 3 images will be described. FIG. 8 shows an arrangement of pixels for 3 × 3 different fields of view. In this figure, pixels having the same sign display image information for the same field of view. FIG. 9 shows a cross section of the stereoscopic image display device in a horizontal plane, and FIG. 10 shows a cross section of the stereoscopic image display device along a vertical plane. Reference numeral 600 indicates an image display panel, and reference numeral 610 indicates a glass substrate. Reference numeral 620 indicates a microlens array corresponding to the microlens array A, and reference numeral 630 indicates a microlens array corresponding to the microlens array B. Reference numeral 640 denotes each microlens array 6.
6 shows a glass substrate forming 20, 630.
【0056】ここで、画素が小さく黒色表示が問題とな
らない場合について、本第4実施の形態の具体的な寸法
等を示す。各画素A1乃至C3の寸法は150μm×1
50μmである。ガラス基板610の厚さは0.85m
mであり、各ガラス基板610、640の屈折率は1.
5である。各マイクロレンズ・アレイ620、630
は、屈折率1.8の光学プラスチックで形成されてい
る。ガラス基板640の厚さは2.55mmである。
Here, specific dimensions and the like of the fourth embodiment will be described for the case where the pixels are small and black display is not a problem. The size of each pixel A1 to C3 is 150 μm × 1
50 μm. The thickness of the glass substrate 610 is 0.85 m
m, and the refractive index of each of the glass substrates 610 and 640 is 1.
5 Each microlens array 620, 630
Is formed of an optical plastic having a refractive index of 1.8. The thickness of the glass substrate 640 is 2.55 mm.
【0057】マイクロレンズ・アレイA620を構成す
るマイクロレンズは、球面と平面からなる凸レンズであ
り、その寸法は150μm×150μmである。また、
このマイクロレンズの球面の曲率半径は128μmであ
る。マイクロレンズアレイ630を構成する各マイクロ
レンズは、球面と平面からなる凸レンズであり、その寸
法は450μm×450μmである。また、このマイク
ロレンズアレイ630の各マイクロレンズの球面の曲率
半径は510μmである。
The microlenses constituting the microlens array A620 are convex lenses having a spherical surface and a flat surface, and have dimensions of 150 μm × 150 μm. Also,
The radius of curvature of the spherical surface of this microlens is 128 μm. Each micro lens constituting the micro lens array 630 is a convex lens composed of a spherical surface and a flat surface, and its size is 450 μm × 450 μm. The radius of curvature of the spherical surface of each micro lens of the micro lens array 630 is 510 μm.
【0058】また、マイクロレンズアレイ630を構成
する1つのマイクロレンズには、マイクロレンズアレイ
620を構成する3×3のマイクロレンズが対応する
が、マイクロレンズアレイ630を構成する1つのマイ
クロレンズの中心軸に対するマイクロレンズアレイ62
0を構成する3×3のマイクロレンズの各中心軸の位置
関係は、上記第1実施の形態の原理にて説明した方法
を、水平方向及び垂直方向に適用して定めている。
A microlens of the microlens array 630 corresponds to a 3 × 3 microlens of the microlens array 620. Microlens array 62 for axis
The positional relationship between the central axes of the 3 × 3 microlenses constituting 0 is determined by applying the method described in the principle of the first embodiment in the horizontal and vertical directions.
【0059】本第4実施の形態では、上記第1実施の形
態における原理で説明したと同様に、立体映像表示装置
を構成しているので、観察者が上下左右に移動するのに
従い、左方向、右方向、上方、下方から見た場合の立体
映像を観察することができる。例えば、図8にて符号A
1〜A3、B1〜B3、C1〜C3は、それぞれ、視線
の高さが異なる映像を示し、符号B1〜B3が視線を水
平にして見た場合を示すとすると、符号A1〜A3は下
方から見た映像を示し、符号C1〜C3は上方から見た
映像を示す。
In the fourth embodiment, as described in the principle of the first embodiment, a three-dimensional image display device is constructed. It is possible to observe a stereoscopic image viewed from the right, above, and below. For example, in FIG.
1 to A3, B1 to B3, and C1 to C3 indicate images with different line-of-sight heights, respectively, and if symbols B1 to B3 indicate a case where the line of sight is viewed horizontally, the symbols A1 to A3 are from below. The images viewed are shown, and reference numerals C1 to C3 indicate images viewed from above.
【0060】しかして、視線を水平にした状態で観察す
る位置を左右に移動すると、各符号B1、B2による立
体像或いは各符号B2、B3による立体像を見ることが
できる。上方から映像表示装置を見るようにした場合、
或いは映像表示装置を手前に傾けた場合、観察する位置
を左右に移動すると、各符号C1、C2による立体像或
いは各符号C2、C3による立体像を見ることができ
る。
When the observation position is moved right and left while keeping the line of sight horizontal, a three-dimensional image by the symbols B1 and B2 or a three-dimensional image by the symbols B2 and B3 can be seen. If you look at the video display from above,
Alternatively, in the case where the image display device is tilted to the front, when the position to be observed is moved left and right, a stereoscopic image by the symbols C1 and C2 or a stereoscopic image by the symbols C2 and C3 can be seen.
【0061】下方から映像表示装置を見るようにした場
合、或いは映像表示装置を後方に傾けた場合、観察する
位置を左右に移動すると、各符号A1、A2による立体
像、或いは各符号A2、A3による立体像を見ることが
できる。このとき、観察者には、各マイクロレンズアレ
イ620、630を通して各画素の全面からの光が届く
ので、明るさを損ねることがない。
When the image display device is viewed from below, or when the image display device is tilted backward, when the observation position is moved right and left, a three-dimensional image by each of the symbols A1 and A2 or each of the symbols A2 and A3 is obtained. Can see a stereoscopic image. At this time, since the light from the entire surface of each pixel reaches the observer through each of the micro lens arrays 620 and 630, the brightness is not impaired.
【0062】以上述べた第2乃至4の各実施の形態で
は、視野の異なる映像の数が2つ、3つ、3×3の場合
について示したが、視野の異なる映像の数が水平方向に
N(≧2)、垂直方向にM(≧1)のN×Mの場合に
も、上記第2乃至第4の実施の形態で説明した方法によ
って、本発明による立体映像表示装置を実現することが
できる。また、上記第2及び第3の実施の形態では、マ
イクロレンズアレイAを構成するマイクロレンズを円筒
型レンズとしたが、球面型レンズを用いるようにしても
よい。
In each of the second to fourth embodiments described above, the case where the number of images having different visual fields is two, three, and 3 × 3 has been described. Even in the case of N (≧ 2) and N × M of M (≧ 1) in the vertical direction, the stereoscopic image display device according to the present invention is realized by the method described in the second to fourth embodiments. Can be. In the second and third embodiments, the microlenses constituting the microlens array A are cylindrical lenses, but spherical lenses may be used.
【0063】なお、上記各第2乃至第4の実施の形態で
は画素寸法が特定した場合について説明したが、その他
の画素寸法に対しても上記第2乃至第4の実施の形態で
示した方法によって、各マイクロレンズ・アレイA、B
を設計することができ、本発明による立体映像表示装置
を実現することができる。
In each of the second to fourth embodiments, the case where the pixel size is specified has been described. However, the method described in the second to fourth embodiments can be applied to other pixel sizes. , Each micro lens array A, B
Can be designed, and the stereoscopic video display device according to the present invention can be realized.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明に係る立体映像表示装置の原理を、視差
の異なる映像を2つ利用する場合につき、第1実施の形
態として示す光学的模式図である。
FIG. 1 is an optical schematic diagram illustrating a principle of a three-dimensional image display device according to the present invention as a first embodiment when two images having different parallaxes are used.
【図2】上記原理における立体視可能範囲にて光線の方
向及び範囲を示す模式図である。
FIG. 2 is a schematic diagram showing directions and ranges of light rays in a stereoscopically viewable range according to the above principle.
【図3】上記第1実施の形態にて視差の異なる映像を3
つ利用する場合の原理を示す光学的模式図である。
FIG. 3 is a diagram showing three images having different parallaxes in the first embodiment.
FIG. 2 is an optical schematic diagram showing the principle of using one.
【図4】上記第1実施の形態における画素領域の幅を説
明する模式図である。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a width of a pixel region in the first embodiment.
【図5】本発明の第2実施の形態における立体映像表示
装置の模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a stereoscopic image display device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】(a)乃至(d)は、上記第3実施の形態の変
形例をそれぞれ示す模式図である。
FIGS. 6A to 6D are schematic diagrams showing modifications of the third embodiment, respectively.
【図7】本発明の第3実施の形態における立体映像表示
装置の模式的断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a stereoscopic image display device according to a third embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第4実施の形態における立体映像表示
装置の3×3の異なる視野に対する画素の配列を示す模
式図である。
FIG. 8 is a schematic diagram showing an arrangement of pixels for 3 × 3 different fields of view of a stereoscopic image display device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図9】同立体映像表示装置の水平面における断面を示
す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a cross section in a horizontal plane of the stereoscopic video display device.
【図10】同立体映像表示装置の垂直面による断面を示
す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a cross section of the stereoscopic image display device taken along a vertical plane.
【図11】従来のレンチキュラ様式の立体映像表示装置
の原理を示し光学的模式図である。
FIG. 11 is an optical schematic diagram showing the principle of a conventional lenticular type stereoscopic image display device.
【図12】(a)、(b)は、レンチキュラ様式の立体
映像表示装置の原理を示す模式図である。
FIGS. 12A and 12B are schematic diagrams illustrating the principle of a lenticular-type stereoscopic image display device.
【符号の説明】[Explanation of symbols]
100、300、400、500、600…画像表示パ
ネル、 105R、105L、305A、305B、305C…
画素、 110R、110L、120、310A、310B、3
10C、320、430a、420R、420L…マイ
クロレンズ、 115R、115L…マイクロレンズのレンズ中心軸、 110、310、420、430、520、530、6
20、630…マイクロレンズアレイ。
100, 300, 400, 500, 600 ... image display panel, 105R, 105L, 305A, 305B, 305C ...
Pixels, 110R, 110L, 120, 310A, 310B, 3
10C, 320, 430a, 420R, 420L: Micro lens, 115R, 115L: Lens central axis of micro lens, 110, 310, 420, 430, 520, 530, 6
20, 630... Microlens array.

Claims (12)

    【特許請求の範囲】[Claims]
  1. 【請求項1】 画像表示パネル(100、300、40
    0、500、600)と、 この画像表示パネルの前方に配置された第1マイクロレ
    ンズアレイ(110、310、420、520、62
    0)と、 この第1マイクロレンズアレイの前方に配置された第2
    マイクロレンズアレイ(120、320、430、53
    0、630)とを備え、 前記画像表示パネルの画像を、前記第1及び第2のマイ
    クロレンズアレイを通し、n(≧2)個の視差の異なる
    映像として表示する立体映像表示装置において、 前記第2マイクロレンズアレイが、その第1主面近傍に
    て、結像に関し前記画像表示パネルと互いに共役関係の
    位置にあることを特徴とする立体映像表示装置。
    An image display panel (100, 300, 40)
    0, 500, 600) and a first microlens array (110, 310, 420, 520, 62) disposed in front of the image display panel.
    0) and a second micro lens array disposed in front of the first micro lens array.
    Micro lens array (120, 320, 430, 53
    0, 630), wherein the image of the image display panel is displayed as n (≧ 2) images having different parallaxes through the first and second microlens arrays. A three-dimensional image display device, wherein the second microlens array is located at a position in a conjugate relationship with the image display panel with respect to imaging near the first main surface.
  2. 【請求項2】 前記第2マイクロレンズアレイを構成す
    る各マイクロレンズの焦点距離をf2 とし、前記第1及
    び第2の両マイクロレンズアレイの間の距離をaとした
    とき、前記焦点距離f2 は、次の数1の式 【数1】na/(n+1)≦f2 ≦na/(n−1)を
    満足することを特徴とする請求項1に記載の立体映像表
    示装置。
    2. When the focal length of each microlens constituting the second microlens array is f 2 and the distance between the first and second microlens arrays is a, the focal length f 2. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein 2 satisfies the following equation (1): na / (n + 1) ≦ f 2 ≦ na / (n−1).
  3. 【請求項3】 f2 =aであることを特徴とする請求項
    2に記載の立体映像表示装置。
    3. The three-dimensional image display device according to claim 2, wherein f 2 = a.
  4. 【請求項4】 前記第1マイクロレンズアレイを構成す
    る各マイクロレンズの中心は、前記画像表示パネル及び
    第2マイクロレンズアレイにて互いに共役関係にある各
    位置を結んだ直線上にあることを特徴とする請求項1乃
    至3のいずれか一つに記載の立体映像表示装置。
    4. The center of each micro lens constituting the first micro lens array is on a straight line connecting positions conjugate with each other in the image display panel and the second micro lens array. The stereoscopic video display device according to any one of claims 1 to 3.
  5. 【請求項5】 前記第1マイクロレンズアレイを構成す
    る各マイクロレンズは、前記画像表示パネルに対し、こ
    の画像表示パネルの像をn以上の倍率で前記第2マイク
    ロレンズアレイの第1主面に投影する位置にあることを
    特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載の記載
    の立体映像表示装置。
    5. The micro lenses constituting the first micro lens array are arranged such that an image of the image display panel is provided on the first main surface of the second micro lens array at a magnification of n or more with respect to the image display panel. The stereoscopic video display device according to any one of claims 1 to 4, wherein the stereoscopic video display device is located at a projection position.
  6. 【請求項6】 前記画像表示パネルがNp個の画素を有
    し、 前記第1マイクロレンズアレイを構成するマイクロレン
    ズの数がNp個以上であり、 前記第2マイクロレンズアレイを構成するマイクロレン
    ズの数が(Np/n)個以上であることを特徴とする請
    求項1乃至4のいずれか一つに記載の立体映像表示装
    置。
    6. The image display panel has Np pixels, the number of microlenses forming the first microlens array is Np or more, and the number of microlenses forming the second microlens array is The three-dimensional image display device according to claim 1, wherein the number is (Np / n) or more.
  7. 【請求項7】 前記第1及び第2のマイクロレンズアレ
    イを構成する各マイクロレンズは円筒型レンズであり、 前記第2マイクロレンズアレイは、前記第1マイクロレ
    ンズアレイを構成するマイクロレンズn個に対し、1つ
    のマイクロレンズを備えることを特徴とする請求項1乃
    至4のいずれか一つに記載の立体映像表示装置。
    7. Each of the microlenses constituting the first and second microlens arrays is a cylindrical lens, and the second microlens array comprises n microlenses constituting the first microlens array. The three-dimensional image display device according to claim 1, further comprising one microlens.
  8. 【請求項8】 画像表示パネル(100、300、40
    0、500、600)と、 この画像表示パネルの前方に配置された第1マイクロレ
    ンズアレイ(110、420、520、620)と、 この第1マイクロレンズアレイの前方に配置された第2
    マイクロレンズアレイ(120、430、530、63
    0)とを備え、 前記画像表示パネルの画像を、前記第1及び第2のマイ
    クロレンズアレイを通し、複数の視差の異なる映像とし
    て表示する立体映像表示装置であって、 前記視差の異なる映像の数を、水平方向にてn(≧2)
    とし、垂直方向にてm(≧1)とし、 前記第2マイクロレンズアレイが、その第1主面近傍に
    て、結像に関し前記画像表示パネルと互いに共役関係の
    位置にある立体映像表示装置。
    8. An image display panel (100, 300, 40)
    0, 500, 600), a first microlens array (110, 420, 520, 620) disposed in front of the image display panel, and a second microlens array disposed in front of the first microlens array.
    Micro lens array (120, 430, 530, 63
    0), wherein the image of the image display panel is displayed through the first and second microlens arrays as a plurality of images having different parallaxes. Number is n (≧ 2) in the horizontal direction
    M (≧ 1) in the vertical direction, wherein the second microlens array is in a position conjugate with the image display panel with respect to imaging near the first main surface.
  9. 【請求項9】 前記第2マイクロレンズアレイを構成す
    る各マイクロレンズの焦点距離をf2 とし、前記第1及
    び第2の両マイクロレンズアレイの間の距離をaとした
    とき、前記焦点距離f2 は、次の数2の式 【数2】na/(n+1)≦f2 ≦na/(n−1)を
    満足することを特徴とする請求項8に記載の立体映像表
    示装置。
    9. When the focal length of each micro lens constituting the second micro lens array is f 2 and the distance between the first and second micro lens arrays is a, the focal length f 2, the stereoscopic image display apparatus according to claim 8, characterized by satisfying the following expression 2 equation 2] na / (n + 1) ≦ f 2 ≦ na / (n-1).
  10. 【請求項10】 f2 =aであることを特徴とする請求
    項9に記載の立体映像表示装置。
    10. The three-dimensional image display device according to claim 9, wherein f 2 = a.
  11. 【請求項11】 前記第1マイクロレンズアレイを構成
    する各マイクロレンズの中心は、前記画像表示パネル及
    び第2マイクロレンズアレイにて互いに共役関係にある
    各位置を結んだ直線上にあることを特徴とする請求項8
    乃至10のいずれか一つに記載の立体映像表示装置。
    11. The center of each micro lens constituting the first micro lens array is on a straight line connecting positions conjugate with each other in the image display panel and the second micro lens array. Claim 8
    11. The stereoscopic video display device according to any one of claims 10 to 10.
  12. 【請求項12】 前記第1マイクロレンズアレイは全て
    の画素に対して各画素毎にマイクロレンズを備え、 前記第2マイクロレンズアレイはn×m毎に1つのマイ
    クロレンズを備えることを特徴とする請求項8乃至11
    のいずれか一つに記載の立体映像表示装置。
    12. The microlens array according to claim 1, wherein the first microlens array has a microlens for every pixel for every pixel, and the second microlens array has one microlens for every n × m. Claims 8 to 11
    The stereoscopic video display device according to any one of the above.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003262826A (en) * 2002-03-07 2003-09-19 Techno Network Shikoku Co Ltd Three-dimensional display using light emitting diode
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