JPS6277794A - 三次元表示装置 - Google Patents

三次元表示装置

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JPS6277794A
JPS6277794A JP60217630A JP21763085A JPS6277794A JP S6277794 A JPS6277794 A JP S6277794A JP 60217630 A JP60217630 A JP 60217630A JP 21763085 A JP21763085 A JP 21763085A JP S6277794 A JPS6277794 A JP S6277794A
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JP
Japan
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convex lens
image
picture
display device
focal length
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JP60217630A
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Takeshi Matsushita
松下 孟史
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • G02B3/14Fluid-filled or evacuated lenses of variable focal length
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
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    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、立体画像を映し出す三次元表示装置に関す
る。
〔発明の概要〕
この発明は、立体画像を映し出す三次元表示装置におい
て、三次元情報に基づいて焦点距離が変わる例えば液晶
の凸レンズ群を用いることにより、眼鏡が不要で、然も
広い視角を得られるようにしたものである。
〔従来の技術〕
立体画像を映し出す三次元表示装置としては、従来より
、2色の眼鏡を用いるものが知られている。しかしなが
ら、この種の三次元表示装置は、画像を見る毎に眼鏡を
かけなければならないという欠点がある。また、投射形
多眼式立体ディスプレイでは、レンスキラー板により、
眼鏡を必要としないものが知られている。しかしながら
、この種の投射形多眼式立体ディスプレイは、正面から
でなければ立体画像を見ることができず、立体画像が見
られる視角が狭いという問題がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このように、従来の三次元表示装置は、画像を見る毎に
眼鏡が必要であるという欠点を有していたり、立体画像
が見られる視角が狭いという問題を有するものであった
したがって、この発明の目的は、1lI2鏡を用いるこ
とな(立体画像を見ることができる三次元表示装置を捉
供することにある。
この発明の他の目的は、立体画像を見られる視角が広い
三次元表示装置を堤供することにある。
[問題点を解決するための手段〕 この発明は、画像表示装置1と、この画像表示装置1と
対向され、画像表示装置1の絵素と対応する多数の焦点
距離可変の微細凸レンズ群4と、微細凸レンズ群4と対
向された凸レンズ3からなり、画像表示装置1に画像情
報を表示すると共に、画像lW報の実行情報により微細
凸レンズ群4の焦点距離を制御するようにした三次元表
示装置である。
〔作用〕
凸レンズ群2を構成する微細凸レンズ4は、例えばLC
レンスであり、焦点距離が可変可能である。この微細凸
レンズ4に奥行きの画像情報に基づいた制御信号が供給
される。画像表示装置1には、水平方向、垂直方向の二
次元の画像が映し出され、この画像が凸レンズ群2、凸
レンズ3を介して映し出される。これにより、凸レンズ
3を介して三次元画像が映し出される。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明
する。
第1図はこの発明の一実施例の構成を示し、第1図にお
いて1液晶カラーデイスプレイ、2が絵素毎に配列され
た多数の焦点距離可変の微細凸レンズ4からなる凸レン
ズ群、3が凸レンズである。
液晶カラーディスプレイ1の表示画面IAに対向して凸
レンズ群2が配置される。凸レンズ群2を構成する微細
凸レンズ4の各々は、液晶カラーディスプレイ1の各絵
素に対応している。凸レンズ群2から所定距離だけ(凸
レンズ3の焦点距離に等しい)離れた位置に凸レンズ群
2に対向して、凸レンズ3が配置される。
液晶カラーディスプレイ1には、水平方向及び垂直方向
の画像情報を有する画像信号が供給される。この画像信
号により、液晶カラーディスプレイ1の表示画面IAに
画像が表示される。凸レンズ群2には、奥行き方向の画
像情報が供給される。
この画像情報により、凸レンズ群2を構成する微細凸レ
ンズ4の各々の焦点距離が制御される。これにより、水
平方向、垂直方向、奥行き方向の三次元の表示がなされ
る。この三次元の画像が凸レンズ群2から所定距離だけ
離れた位置に配置された凸レンズ3により拡大して映し
出される。
水平方向、垂直方向、奥行き方向の画像情報は、コンピ
ュータにより求められたグラフインクの三次元情報から
得られる。また、このような三次元情報は、2台のビデ
オカメラを用いて得るようにしても良い。
焦点距離可変の微細凸レンズ4としては、LCレンズが
用いられる。ネマティック型の液晶を用いたLCレンズ
は、第2図に示すように、液晶7に水平配向を持たせた
場合、異常光線が液晶7を通過し、屈折率がn、となる
。ガラス基板8及び9に被着さた電極5及び6に電圧を
印加していくと、液晶7の配列が電界の方向を向くよう
になり、スレショルド電圧異常の電圧を印加すると、液
晶7の配列が垂直になる。このため液晶7の配列が光の
振動方向と垂直になり、常光線が液晶を通過し、屈折率
がnoとなる。このように、液晶は、印加する電圧によ
り、第3図に示すように屈折率が変化する。第3図にお
いて、横軸は電圧を示し、縦軸は、屈折率を示す。した
がって、LCレンズを電圧e、”−e2Φ間の電圧で制
御することにより、所望の焦点距離が得られる。
凸レンズ群2は、このようなLCレンズを用いた微細凸
レンズ4を第4図及び第5図に示すように配列して構成
されている。
第4図において、11及び12が透明のガラス基板であ
る。ガラス基板ll上には、各絵素毎に、TPT (″
fi!膜トランジスタ)14が形成されると共に、第5
図に示すように、絶縁膜15を介して駆動電極13が形
成されている。ガラス基板12には、第5図に示すよう
に、各絵素に対応して微細凸レンズ4を構成する凸部1
8が形成されている。ガラス基板12の下面には、共通
電極16が配設されている。駆動電極13及びTFT1
4が形成されたガラス基板11と共通電極】6が配設さ
れたガラス基板12とが対向する間に、配向層(図示せ
ず)を介して液晶17が介在される。各絵素のTFTI
4は、奥行き方向の画像情報により1111次駆動され
る。TFT14が駆動さ−れると、対応する絵素の微細
凸レンズ4の焦点距離が奥行き方向の画像情報に基づい
て変化していく。
液晶カラーディスプレイ1は、第6図に示すように、ガ
ラス基板21とガラス基板20とを対向して配置させ、
ガラス基板21上に各絵素毎に駆動電極22及びTFT
23を形成し、ガラス基板20の下面に赤、緑、青の3
原色のカラーフィルタ24を被着し、このカラーフィル
タの下面に共通電極25を配設し、共通電極25と、駆
動電極22及びTFT23が形成されたガラス基板21
との間に液晶26を介在させ、各絵素を順次走査させる
ものである。ガラス基板21の下面には、偏向板27が
被着され、ガラス基板20の上面には、偏向板28が被
着される。
ガラス基板21の下面から白色光が照射され、液晶26
、カラーフィルタ24を介して画像が映し出される。T
PT23は、各絵素毎に水平方向及び垂直方向の画像信
号により、順次駆動される。
TFT23が駆動されると、これに対応した絵素の濃淡
が変化し、カラーフィルタ24、偏向板28を介してカ
ラー画像が映し出される。
水平方向及び垂直方向の2次元の画像を映し出すカラー
ディスプレイとしては、液晶カラーディスプレイの他に
、CRTディスプレイ、EL(エレクトリックルミナン
ス)、プラズマディスプレイ等を用いることができる。
但し、これらのディスプレイを用いる場合には、表示画
面上に偏向板を配設する必要がある。また、CRTディ
スプレイを用いた場合には、表示画面が平板でないため
、表示画面上に例えば凸レンズを配、設し、平板な表示
画面を形成する必要がある。
凸レンズ3は、微細レンズ4の焦点距離が変ねっても、
常に倍率が等しくなる位置に配置される。
この微細凸レンズ4と凸レンズ3との間の距離は、以下
のように定められる。
第7図において、液晶カラーディスプレイ1の表示画面
IAに映し出された像をAA’とし、この像AA’から
LCレンズからなる微細凸レンズ4までの距離をaとす
る。この微細凸レンズ4により、像AA′は、第7図に
示すように、微細凸レンズ4から距離すだけ離れた位置
に実像BB’となって現れる。微細凸レンズ4の屈折率
nX1曲率をrとすると、 a   b    r が成り立つ。
この実像は、微細凸レンズ4から距離tだけ離れた位置
に配置された凸レンズ3により、凸レンズ3から距MC
だけ離れた位置に虚像CC′となって現れる。凸レンズ
3の焦点距離をfとすると、が成り立つ。
0式、■式より、距離す及び′Cが求められる。
また、微細凸レンズ4の倍率mLcは、mtc  −一
 ・・・■ 凸レンズ3の倍率m台は、 となる。したがって、全体の倍率mは、m   =  
 mtc−m 凸 b          f a     (f+b−t) 微細凸レンズ4は、LCレンズで、奥行き情報により屈
折率nXが変化し、その焦点距離が変わる。このため、
実像BB’の距gbが変化する。
0式から明らかなように、距離すが変わると、全体の倍
率mが変わってしまう。このため、距離すが変わると像
の大きさとが相違してしまう。そこで、0式において、
(t = f)となるように凸レンズ3の位置を決める
。t=fとすると、m=    − となり、倍率mを常に一定にすることができる。
倍率mが一定であれば、奥行きが変わっても、像の大き
さが変わることがない。
このように、凸レンズ3を微細凸レンズ4からなる凸レ
ンズ群2から凸レンズ3の焦点部Kl fに等しい距離
だけ離れた位置に配置することにより、像の大きさが変
わらず、三次元画像を見ることが可能となる。例えば凸
レンズ群2と液晶カラーディスプレイ1との間の距離a
を30cm、微細凸レンズ4の曲率rをlQcm、微細
凸レンズ4の屈折率nXの変化が(1,5〜1.7)と
すると、実像の位ifbは、0式より、(27cm〜6
0Cm)の範囲を動く。凸レンズ3の位itをt=f=
9Qcm とすると、0式より、凸レンズ3から見える虚像の距離
Cが、 C−(45cm 〜210 cm) の範囲動くことになる。
〔発明の効果〕
この発明に依れば、焦点距離が可変可能な微細凸レンズ
4を絵素に対応して設け、この微細凸レンズ4に奥行き
の画像情報を供給して三次元画像を映し出す構成とされ
ているので、三次元両像を見るのに、眼鏡を必要としな
い。また、微細凸レンズ4から所定距離だけ離れた位置
に凸レンズ3が配置されているので、像の大きさが奥行
きの変化により変わってしまうことがなくなると共に、
像が拡大され、立体画像が見られる視角が広がる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例の構成を示す斜視図、第2
図はこの発明の一実施例における微細面レンズの説明に
用いる路線図、第3図はこの発明の一実施例における微
細凸レンズの説明に用いるグラフ、第4図及び第5図は
この発明の一実施例における微細凸レンズ群の構成を示
す斜視図及びその断面図、第6図はこの発明の一実施例
における液晶カラーディスプレイの構成を示す斜視図、
第7図は、この発明の一実施例における凸レンズの配置
の説明に用いる路線図である。 図面における主要な符号の説明 1:6品カラーディスプレイ、 3:凸レンズ、4:微
細凸レンズ。 代理人    弁理士 杉 浦 正 知一実絶イブ1の
構成 第1図 ホしジニYス配g’1 第2図 展 e1e2    電圧 也さ一田凸しンス゛jf 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 画像表示装置と、上記画像表示装置と対向され、上記画
    像表示装置の絵素と対応する多数の焦点距離可変の微細
    凸レンズ群と、上記微細凸レンズ群と対向された凸レン
    ズとからなり、上記画素表示装置に画像情報を表示する
    と共に、上記画像情報の実行情報により上記微細凸レン
    ズ群の焦点距離を制御するようにした三次元表示装置。
JP60217630A 1985-09-30 1985-09-30 三次元表示装置 Pending JPS6277794A (ja)

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