JPWO2005012980A1 - 立体映像表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
技術背景
従来から立体的に画像を視覚させる技術は試みられており、多くの分野で立体画像に関する表示方法が研究され実用化されてきた。ここで立体画像の表示方式は観者に特別なメガネやゴーグル等装置を装着させる方式(メガネ方式)と、観者には特別な装置を装着させない方式とがある。
従来上述したような特種なメガネ等を装着しない立体画像表示装置として、パララックスバリア方式やレンチキュラ方式と呼ばれるものが提案されている。
また、上記パララック素バリア方式、レンチキュラ方式の問題を解決した従来例として以下に示すものが提案されている。これは、図20,図21に示すように、平面光源65の発光面左右に偏光方向が直交する右眼用偏光フィルタ部66aと、左眼用偏光フィルタ部66bとを配置し、各フィルタ部66a,66bを通過した各光をフレネルレンズ63で平行光として液晶表示素子62に照射し、この液晶表示素子62の両面に設けられた偏光フィルタ621、622のそれぞれを、1水平ラインLa、Lbごとに互いに直交する直線偏光フィルタ621、622からなる直線偏光フィルタ部として交互に配置したものが開示されている。本実施形態例では、光源65側と観者側との対向する直線偏光フィルタラインを直交する偏光方向とし、液晶表示素子62の液晶パネル620には、2枚の偏光フィルタの水平ラインにあわせて1水平ラインごとに右眼用と左眼用の画像情報を交互に表示する構成を備えている。また、液晶表示素子62には図21に示すRGB3原色のカラーフィルタ432を貼附したものが使用されている(従来技術1という)。
しかしこの従来技術1に記載の技術にあっては、1ラインおきに走査線毎に左右両眼の画像を表示するようにしているため垂直方向の解像度が低くなる(全部の走査線で表示した2D画像の2分の1)他、斜めの線を表示しにくかったり、表示されないラインの表示が抜けてしまったりするという問題があった。
この問題を解決した特開9−113862号公報には、図22に示すように、市松模様状に2つに区別した画素組み合わせごとに、それぞれ異なる直交した偏光を変調する偏光分割空間光変調素子101の背面に凸レンズ板102を密着させ、左右2分割した領域103h、103vで異なる直交した偏光を発光する偏光分割光源103を備え、前記偏光分割空間光変調素子に表示された市松模様状に合成処理された左眼用および右眼用のステレオ画像4を画像処理装置105で処理して、異なる直交した偏光で分離して観者の左右両眼へ選択的に照射することで立体映像を表示するものが記載されている(従来技術2という)。
しかしながら、上述した二眼式のパララックスバリア方式、レンチキュラ方式、及び上述従来例1のいずれの場合も立体視可能範囲が制限されているため、観者の位置が多少でも左右にずれると立体画像が左右に反転したり、平面画像しか表示でなかったりするという問題がある。
また、従来の立体画映像表示装置にあっては、画像の解像度を高く使用とすると、液晶表示装置の解像度を高くしなければならず、必然的に、液晶の画素が細密になり、開口が小さくなるため、映像が暗くなるほか、各色を表示する画素での光漏れ、クロストークが発生し易くなり、画像ににじみが発生するという問題がある。
更に、従来技術2に記載の技術は右左の表示画像の画素が隣り合って表示されるため右側光源と左側光源とを分離することが難しく立体のクロストークが発生するという問題がある。
また、上述の画像表示装置では、一人の観者に画像を表示できるだけのものであった。このような、問題に対処して、観者の位置を測定し、この移動に対応させて光源を機械的に移動させる方法も提案されているが、対応速度が遅く、また機械的移動装置の消耗があり耐久性がなく、実際には使用できないという問題を有していた。また、左右に観者がずれると立体が見えない、という問題を有していた。
この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、その目的は、高い解像度で明るい画像を表示することができる立体映像表示装置を提供することである。
また本発明の目的は、機械的構成を使用することなく、精度及び耐久性が高く、観者の位置移動に迅速に対応させて光源の発光位置を移動させることができ、良好な画像を表示させることができる立体映像表示装置を提供することである。
また、本発明は、高速でオン・オフできる光源を提供することにより、同期信号やブランキング期間は光源をオフすることで、不要な残像や干渉を除去できると共に、消費電力を大幅に低減させることができる立体映像表示装置を提供することである。
請求の範囲1に記載の本発明は、発光素子を備えた光源装置と、光源装置からの光で左画像及び右画像からなる立体画像を表示する画像表示手段と、光源装置の制御を行う光源制御手段と、画像表示手段の表示制御を行う表示制御手段とを備え、観者の両眼にそれぞれ画像を表示する立体映像表示装置であって、前記光源装置は、映像を形成する異なる色の光を個別して発生すると共に、各色の光を互いに異なる偏光角として左画像用光、右画像用光とする偏光手段を備え、前記光源制御手段は前記光源装置を発生する各色の光を時分割で発生させるように制御し、
前記表示制御手段は、前記光源制御手段に同期して光源が発する光の色に相当するに画像を前記画像表示手段に表示させることを特徴とする。
本発明によれば、光源装置からの光は光源制御手段で時分割された異なる色が射出され、画像表示手段は表示制御手段で光源が発する光の色に相当するに画像を表示する。時分割を高速として例えば一色あたりの表示時間を180分の1秒(1画面について60分の1秒)とすれば肉眼の生理的作用により異なる色彩の画像によって表示された画像が多くの色を持って立体表示される。従って、画像表示手段の解像度を高くしても、各色によって表示される画像は独立して表示されるので表示色が混じり合うことはなく明瞭な立体画像を得ることができる。
請求の範囲2に記載の本発明は、請求の範囲1に記載の立体映像表示装置において、前記光源はLED素子あるいはEL素子を発光素子とすることを特徴とする。
本発明によれば、光源としてLED素子やEL素子を用いるので、高速に点灯点滅を行うことができる他、高い輝度、長い寿命、低い電力消費量を実現することができる。
請求の範囲3に記載の本発明は、請求の範囲1又は請求の範囲2のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記画面表示手段は液晶表示装置であることを特徴とする。
本発明によれば、表示手段として液晶表示装置を使用するので、高密度で大面積の表示装置を容易に実現することができる。また、この表示装置の表示はモノクロでよいのでカラーフィルタなどを使用する必要がなく、高い開口率を実現することができる。
請求の範囲4に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源の発光素子は白色LEDであり、各発光素子にはR,G,Bいずれかのカラーフィルタを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、光源からは、R,G,Bの各色の光が照射されるから、表示される画像をフルカラーのものとすることができる。
請求の範囲5に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源の発光素子は白色LEDあるいは、R,G,B各色のLEDであることを特徴とする。
本発明によれば、白色LEDを使用する場合には光源の種類を統一することができ、その構成が簡易になるほか、R,G,B各色のLEDを使用する場合には光源にカラーフィルタを使用することなく光源からR,G,Bの光を照射することができ、簡単な構成で高輝度の画像を表示できる。
請求の範囲6に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲5のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源は複数の発光素子が一列に位置された発光体アレイを垂直方向に少なくとも1列設けて構成し、アレイは中央で右目用アレイと左目用アレイとに2つに分割され、右目用アレイ及び左目用アレイにはそれぞれ偏光手段を備えると共に、R,G,B発光用素子が配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、光源として少なくとも1列の発光体アレイが設けられるから、アレイが1列の場合は光源からの光が略線状に配置されることとなり、またアレイが複数の場合光源からの光は略平面状に位置されることになるため、画像表示手段を均一に照射することができる他、高い輝度を得ることができる。
請求の範囲7に記載の本発明は、請求の範囲6に記載の立体映像表示装置において、前記光源を構成する発光体アレイには、R,G,B各発光素子を水平方向あるいは垂直方向に複数連続して配置したことを特徴とする。
本発明によれば、同色の発光素子を連続して配置するから、光源制御手段の制御が容易となる他発光体アレイの配線等の構成が容易となる。
請求の範囲8に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲7のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源は、R,G,B各発光素子を上下方向に複数段連続して形成したことを特徴とする。
本発明によれば、同色の光は略直線上あるいは略平面状に配置されることとなるため、画像表示手段を均一に照射することができる他、高い輝度を得ることができる他発光体アレイの配線等の構成が容易となる。
請求の範囲9に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲8のいずれかに記載の立体映像表示装置において、偏光手段は各発光素子ごと、あるいはR,G,B発光素子を一組として設けられ、各発光素子ごとあるいは一組の発光素子ごとに射出光に所定の偏光角を与えることを特徴とする。
本発明によれば、偏光手段を各発光素子、一組の発光素子ごとに設けるから、発光素子の配置を自由にすることができ、画像表示にもっとも適したものとすることができる。
請求の範囲10に記載の本発明は、請求の範囲7乃至請求の範囲9のいずれかに記載の立体映像表示装置において、上下に重ねられた発光体アレイはR,G,B各色が規則的に配置されると共に、上下方向に隣あう発光体の色が異なるように配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、R,G,Bの各色の発光素子が平均的に配列されることとなるので、各色の光を画像表示手段に均等に照射することができる。
請求の範囲11に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲3に記載の立体画像表示装置において、前記光源装置は、発光素子と、異なる色の透過フィルタが円周上に周期的に並べられ、これらを回転することにより異なる色を個別に発生する回転フィルタとを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、電源装置は、回転フィルタの回転により、異なる色の光を供給できる。また、フィルタに関する微細加工が不要となるため、製造が容易となる
請求の範囲12に記載の本発明は.請求の範囲11に記載の立体画像表示装置において、前記透過フィルタはR,G,Bの各色を透過するものであることを特徴とする。
本発明によれば、光源装置は光の三原色R,G,Bを射出することができるので、フルカラーで立体画像を表示することができる。
請求の範囲13に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲3に記載の立体画像表示装置において、前記光源装置は、発光素子と、ダイクロイックミラーとを備え異なる色を個別に発生することを特徴とする。
本発明によれば、ダイクロイックミラーで白色光を三原色に分割するため、高い効率で光を分割することができ明るい画面を提供することができる。
請求の範囲14に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲13に記載の立体映像表示装置はテレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、又は携帯端末装置の立体又は平面画像表示装置に使用されることを特徴とする。
本発明によれば、大きな画面のテレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータの画面を立体視可できるほか、携帯電話や携帯端末など観者の視線が画面に対して移動しやすい小型の機器の画面を立体視可することができる他、広い視野角が必要とされる平面画像表示としても用いることができる。
図2は、本発明に係る第1の実施の形態に係る立体映像表示装置を示す斜視図である。
図3は、本発明に係る第1の実施の形態に係る立体映像表示装置の表示装置に使用される市松状フィルタを示す図である。
図4は、本発明に係る第1の実施の形態に係る立体映像表示装置の表示装置に使用される光源を示す図である。
図5は、本発明に係る第1の実施の形態に係る立体映像表示装置の色信号と輝度信号の状態を示すタイミングチャートである。
図6は、本発明に係る第2の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図7は、本発明に係る第3の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図8は、本発明に係る第4の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図9は、本発明に係る第5の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図10は、本発明に係る第6の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図11は、本発明に係る第7の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図12は、図11に示した立体映像表示装置の光源に使用するLED及びその配置を示す図である。
図13は、本発明に係る第8の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図14は、本発明に係る第9の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図15は、本発明に係る第11の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図16は、本発明に係る実施の形態に使用するフィルタ円盤を示す図である。
図17は、本発明に係る第12の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図18は、本発明に係る第13の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図19は、本発明に係る第13の実施の形態に係る立体映像表示装置に使用する光源装置を示す図である。
図20は、従来の立体画像表示装置の一例を示す図である。
図21は、図20に示した画像表示装置の液晶表示装置における画素の配置図の一例を示す図である。
図22は、他の従来の立体映像表示装置の一例を示す図である
発明を実施するための最良な形態
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図1乃至図4は、本発明を実施する形態を示すものである。図1は本発明に係る第1の実施の形態に係る立体映像表示装置を使用した画像表示装置を示す図、図2は本発明に係る第1の実施の形態に係る立体映像表示装置を示す斜視図、図3は本発明に係る第1の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源を示す図、図4は本発明に係る第1の実施の形態に係る立体映像表示装置の色信号と輝度信号の状態を示すタイミングチャートである。
また、本形態例では、画像表示手段として前記従来例に示した画像表示装置と基本的に同様の構造を備えるものを採用できる。この場合は、光源5からの光を、フレネルレンズ3で平行光として白黒の液晶表示パネル2に照射している。そして、本例では光源5には光源5の発光状態制御する光源制御手段10が、また液晶表示パネルには画像を表示させるための液晶パネル制御手段11が接続され、各制御手段10,11は、立体映像信号を受け色信号及び輝度信号に分離する信号分離手段に接続されている。
まず、本例に係る光源5について説明する。
本例において、光源5は、図4に示すように、発光素子として高輝度の白色LED51を6個並列に並べアレイとし、その前面に光の三原色であるR(Red),G(Green),B(Blue)の光を透過するカラーフィルタ52,53,54を配置している。そして各白色LED51の間、及び各カラーフィルタ52,53,54の間には隔壁55が設けられ、白色LED51の光の漏れを防止し、各色間のクロストークを防止している。尚、同図において光の射出方向を矢印で示している。
また、本例ではアレイは中央部から左目用アレイ5Lと右目用アレイ5Rとに2つに分割され、右目用アレイ及び左目用アレイにはそれぞれ偏光手段である偏光板6a、6bを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。
そして、本例では、この光源5は、光源制御手段10の制御を受け、図5(B)、(C)、(D)に示すようにR,G,Bの順に順次点灯される。この点灯時間は例えば各180分の1秒である。これにより画像表示パネルは1フレーム60分の1秒の間に3色の画像を表示することができる。
次に、画像表示手段について説明する。本形態例に係る立体映像表示装置は、図1及び図2に示すように、光源5の発光面左右に偏光方向が直交する右眼用偏光フィルタ部6aと、左眼用偏光フィルタ部6bとを配置している。図中光フィルタ部6aと、左眼用偏光フィルタ部6bの/表示と,\の表示は、フィルタの偏光角が直交していることを示している(以下同じ)
また、本実施形態例において、光源5から各光は、フレネルレンズ3で平行光として液晶表示素子2に照射される。尚、図中符号4は例えばレンチキュラレンズからなる拡散板である。
そして、本実施形態例では液晶表示素子2の表示パネル2は、図3に示すように、立体視される第一及び第二の画像を構成する画素(L、R)を平面的に交互に配置される市松模様をなすように配置するものとしている。そして、この表示パネルの光源側及び観者側の両面にはそれぞれ偏光パネル21,22が貼付されている。
本実施形態例では、液晶表示パネル2は、2枚の透明板(例えば、ガラス板)の間に所定の角度(例えば90度)ねじれて配向された液晶が配置されており、例えば、TFT型の液晶表示パネルを構成している。液晶表示パネルに入射した光は、液晶に電圧が加わっていない状態では、入射光の偏光が90度ずらして出射される。一方、液晶に電圧が加わっている状態では、液晶のねじれが解けるので、入射光はそのままの偏光で出射される。
そして、本実施形態例では表示パネル2の光源側に市松状パネル7が貼付されている。
即ち、偏光フィルタ6を透過した光はフレネルレンズ3に照射され、フレネルレンズ3では発光素子5から拡散するように放射された光の光路を略平行になり市松状フィルタ7を透過して、液晶表示パネル2に照射される。
このとき、市松状フィルタ7から照射される光は、上下方向に広がることがないように出射され、液晶表示パネル2に照射される。すなわち、市松状フィルタ7の特定の領域を透過した光が、液晶表示パネル2の特定表示単位の部分を透過するようになっている
また、液晶表示パネルに照射される光のうち、偏光フィルタ6の右側領域6aを通過した光と左側領域6bを通過した光とは、異なる角度でフレネルレンズ3に入射し、フレネルレンズ3で屈折して左右異なる経路で液晶表示パネル2から放射される。
市松状フィルタ7は、透過する光の位相を変える領域が、図3(1)に示すように、微細な間隔の市松状模様で繰り返して配置されている。具体的には、図3(2)に示すように、光透過性の基材71に、微細な幅の1/2波長板72が設けられた領域7aと、1/2波長板72の幅と同一の微細な間隔で、1/2波長71が設けられていない領域7bとが微細な間隔で繰り返して設けられた列が位相をずらして設けられている。なお、この1/2波長板は光源側に設けても、表示パネル側に設けても差し支えない。
このような構成により、設けられた1/2波長板72によって透過する光の位相を変える領域7aと、1/2波長板72が設けられていないために透過する光の位相を変えない領域7bとが微細な間隔の市松模様として規則的に設けられているものである。1/2波長板は、透過する光の位相を変化させる位相差板として機能する。1/2波長板72は、その光学軸を偏光フィルタ6の右側領域6aを透過する光の偏光軸と45度傾けて配置して、右側領域6aを透過した光の偏光軸を90度回転させて出射する。すなわち、右側領域6aを透過した光の偏光軸を90度回転させて、左側領域6bを透過する光の偏光と等しくする。すなわち、1/2波長板72が設けられていない領域7bは左側領域6bを通過した、偏光板3と同一の偏光を有する光を透過し、1/2波長板72が設けられた領域7aは右側領域6aを通過した、偏光板21と偏光軸が直交した光を、偏光板21の偏光軸と等しくなるように回転させて出射する。
この市松状フィルタ7の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル2の図3に示した表示単位と同一のピッチとして、表示単位毎(すなわち、表示単位の横方向の水平ライン及び縦方向の垂直ライン)に透過する光の偏光が異なるようにする。よって、液晶表示パネル2の走査方向と副走査方向の表示単位毎に対応する微細位相差板の偏光特性が異なるようになって、隣り合う画素毎に出射する光の方向が異なる。
なお、本発明では、市松状フィルタ7の偏光特性の繰り返しは、液晶表示パネル2の表示単位のピッチに対して整数倍のピッチとして、市松状フィルタ7の偏光特性が複数の表示単位毎(すなわち、複数の表示単位の毎)に変わるようにしてもよい。
また、本実施形態例では、市松状フィルタの隣り合い異なる領域の境には、図3(1)(2)に示すように、黒色の枠状の遮光体(ブラックマトリックス)7Cを配置するようにすると異なる領域間での水平方向及び上下方向での光の混合(クロストーク)を防止でき好適である。本例では、このブラックマトリクス7Cの配置位置は、図3(2)に示すように、市松状フィルタ7の表面側領域としているが、市松状フィルタ7の裏側あるいは境界内部に埋設するような状態で形成してもよい。
このように、微細位相差板の偏光特性の繰り返し毎に異なる光を液晶表示パネル2の表示素子に照射する必要があるため、市松状フィルタ7を透過して液晶表示パネル2に照射される光は、上下方向の拡散を抑制したものである必要がある。
すなわち、市松状フィルタ7の光の位相を変化させる領域7aは、偏光フィルタ6の右側領域6aを透過した光を、左側領域6bを透過した光の偏光と等しくして透過する。また、市松状フィルタ7の光の位相を変化させない領域7bは、偏光フィルタ6の左側領域6bを透過した光をそのまま透過する。そして市松状フィルタ7を出射した光は、左側領域6bを透過した光と同じ偏光を有して、液晶表示パネル2の光源側に設けられた偏光板21に入射する。
偏光板21は第2偏光板として機能し、市松状フィルタ7を透過した光と同一の偏光の光を透過する偏光特性を有する。すなわち、偏光フィルタ6の左側領域6bを透過した光は第2偏光板21を透過し、偏光フィルタ6の右側領域6aを透過した光は偏光軸を90度回転させられて第2偏光板21を透過する。また、偏光板22は第1偏光板として機能し、偏光板21と90度異なる偏光の光を透過する偏光特性を有する。
このような市松状フィルタ7、偏光板21及び偏光板22を液晶表示パネル20に貼り合わせて、市松状フィルタ7、偏光板21、液晶表示パネル20及び偏光板22を組み合わせて画像表示装置を構成する。
そして、本例に係る立体映像表示装置では、前記液晶表示素子の前記液晶表示パネルに接続された表示制御パネル制御手段は、市松フィルタの各領域に合わせて、図5(A)に示すように、光源のR,G,B照射のタイミングに合わせて画像を白黒で表示する。
これにより、本例に係る立体映像表示装置は、フルカラーの立体映像を表示する。
即ち、本例では、光源からの光は光源制御手段で時分割された異なる色が射出され、画像表示手段は表示制御手段で光源が発する光の色に相当するに画像を表示する。時分割を高速として例えば一色あたりの表示時間を180分の1秒(1画面について60分の1秒)とすれば肉眼の生理的作用により異なる色彩の画像によって表示された画像が多くの色を持って立体表示される。従って、画像表示手段の解像度を高くしても、各色によって表示される画像は独立して表示されるので表示色が混じり合うことはなく明瞭な立体画像を得ることができる。
図6は、本発明に係る第2の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源250を示すものである。
本例では、発光素子として高輝度の白色LED251を、各色に3個合計16個並列に並べアレイとし、その白色LED251の前面に光の三原色であるR(Red),G(Green),B(Blue)の光を透過するカラーフィルタ252,253,254を配置している。そして、各色に対応する白色LED251列の間、及び各カラーフィルタ252,253,254の間には隔壁25を設けたものである。
また、本例ではアレイは中央部から左目用アレイ250aと右目用アレイ250bとに2つに分割され、左目用アレイ250a、右目用アレイ250bにはそれぞれ偏光手段である偏光板260a、260bを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。尚、LEDからの光は矢印の方向に示す。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図7は、本発明に係る第3の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源350を示すものである。
本例では、発光素子として高輝度の白色LED251を、各色に3個合計16個並列に並べアレイとし、その白色LED251の前面にR,G,Bの光を透過するカラーフィルタ252,253,254を配置している。そして各色に対応する白色LED251列の間、及び各カラーフィルタ252,253,254の間には隔壁250を設けた。
また、本例では、アレイは、中央部から左目用アレイ250aと右目用アレイ250bとに2つに分割され、左目用アレイ250a及び右目用アレイ250bには夫々偏光手段である偏光板260a、260bを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図8はm本発明に係る第4の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源450を示すものである。本例では、発光素子として高輝度のR,G,B3色のLED451、452,453を一列に並べアレイとし、各色を発光するLED451、452,453間に隔壁455を設けたものである。
また、本例では、アレイは、中央部から左目用アレイ450a、右目用アレイ450bとに2つに分割され、左目用アレイ450a及び右目用アレイ450bには夫々偏光手段である偏光板460a、460bを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他カラーフィルタを不要とし、かつ輝度を大きなものとすることができる。
図9は、本発明に係る第5の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源550を示すものである。本例では、発光素子として高輝度の白色LE551を6個並列に配置してアレイとし、その白色LED251の前面に光の三原色であるR,G,Bの光を透過するカラーフィルタ552,553,554を配置している。
また、本例では、アレイは、中央部から左目用アレイ250aと右目用アレイ250bとに2つに分割され、左目用アレイ250a及び左目用アレイ250bには、それぞれ偏光手段である偏光板560a、560bを備えている。これらの偏光板は発光素子ごとに設けられ、左右の偏光板560a、560bの偏光角は直角になるようになっている。そして各色に対応する白色LED551列の間、及び各カラーフィルタ252,253,254及び偏光板の各発光素子に相当個所の間には隔壁555を設けている。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図10は、本発明に係る第6の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源650を示すものである。本例では、上記第5の実施の形態において偏光板と、カラーフィルタの位置を入れ替えたものである。即ち白色LED651の発光側に偏光フィルタ660a、660bを配置し、更にカラーフィルタ652,653,654を配置し、遮蔽板655白色LED651、偏光フィルタ660a、660b、各カラーフィルタ652,653,654の間を遮光下茂のである。
本例によれば、上記第5の実施の形態と同様に光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他、輝度を大きなものとすることができる。
図11及び図12は、本例に係る第7の実施の形態に係る立体画像表示装置用を示している。本例では、発光素子として高輝度のLED751として図12(1)に示すLED751を使用している。このLED751はR、G、Bの三原色のLED751R,751G、751Bが基盤上に一体に形成されたものである。
本例では、これらのLED751を6個並列に配置してアレイとし、アレイは、中央部から左目用アレイ750aと右目用アレイ750bとに2つに分割され、左目用アレイ750a及び右目用アレイ750bにはそれぞれ偏光手段である偏光板760a、760bを備えている。これらの偏光板の偏光角は直角になるようになっている。
本例によれば、立体画像表示装置の光源をシンプルな構成とすることができる。
また、3原色の光源の配列は、図12(b)に示すように、赤色LED762R、緑色LED762G、青色LED762Bを横一列に並べたり、同図(c)に示すように、赤色LED762R、緑色LED762G、青色LED762Bを縦一列に並べたり、同図(d)に示すように、赤色LED762R、緑色LED762G、青色LED762Bを三角に並べたりすることができる
図13は、本発明に係る第8の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源80を示すものである。
本例では、発光素子R,G,Bの光を発するLEDを並べ一組とし、複数組を横一列のアレイ状として並べ、一組のLEDごとに偏光方向が直交する偏光板81a、81bを繰り返し設けたものである。
本例によれば、光源を略直線とすることができ、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図14は、本発明に係る第9の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源82を示すものである。
本例では、発光素子R,G,Bの光を発する二組のLEDアレイ83,84を上下に二列並べ、横無機に並べたR,G,Bを一組として一組ごとに偏光方向が直交する偏光板82a、82bを繰り返し設けたものである。
本例によれば、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
図15は、本発明に係る第10の実施の形態に係る立体映像表示装置の光源85を示すものである。本例では発光素子はR,G,Bの光を発する二組のLED86,87を上下に二列並べ、上下のアレイごとに偏光方向が直交する偏光板86a、86b設けたものである。
本例によれば、画像表示パネルを均一な光で照射できる他輝度を大きなものとすることができる。
尚、上記第1乃至第10の実施の形態において、光源のR,G,Bの3原色を同時に照射すれば、光源からの光は白色光となり、白黒の画像を立体的に表示することができる。
次に、フィルタ円板91を使用する例について説明する。図16(a)は、フィルタ円板91を示すものである。本例では、フィルタ円板は円をその半径を境に三分割して、それぞれの部位にR,G,B三色の透過フィルタ91R,91G,91Bを配置したものであり、小型かつ軽量のものる。
このフィルタ円板91は、軸92を中心にして例えば電動モータのような駆動装置(図示していない)で、表示手段の表示と光源に対するフィルタ位置(色)が連動するように高速に回転制御される(例えば一つのフィルタが180分の1秒となる)。
尚、この例では円板を3分割した例を示しているが、6分割、9分割以上に分割してR,G,Bの透過フィルタを設けるようにしてもよい。
また、画像を白黒で表示するときには、フィルタ円盤を光路から取り外すか、図16(b)に示すように、フィルタ円板は円をその半径を境に4分割して、それぞれの部位にR,G,B、透明(又は切り欠き部)4通りの透過フィルタ93R、93G,93B、93Tを設けるようにし、光路に透明フィルタ(又は切り欠き部)を配置するようにフィルタ円板93を固定する。尚、符号94はフィルタ円板93の回転軸を示している。
図17乃至図19は、図16に示したフィルタ円板91、93を使用した例を示したものである。
図17に示した例は、2つの光源5a,5bと、偏光フィルタ6a、6bとの間に2台のフィルタ円板91,91(93,93)を配置したものである。2つの光源5a,5bと、偏光フィルタ6a、6bの間に2台のフィルタ円板91,91を配置したものである。
図18に示した例は、2つの光源5a,5b、偏光フィルタ6a、6bの下流側に1台のフィルタ円板91を配置したものである。この場合フィルタ円板91は6分割しR,G,Bフィルタを交互に配置すれば、光源5a、5bからの光を同じ色として射出することができる
尚、本例では、フィルタ円板91Aを1つ使用する例を示したが、上記図17に示したように、2つのフィルタ円板91,91を使用することができる。
同様に上記図17に示した例において、図18に示すように1つのフィルタ円板91Aを配置することができる。
図19に示した例は、1つの光源5と、2つの偏光フィルタ6a、6bとの間に1台のフィルタ円板91(93)を配置したものである。この場合、光源5a、5bからの光を同じ色として射出することができる。
尚、上記回転フィルタには、透過性フィルタを用いたが反射型フィルタを用い、反射光を用いて画像を形成してもよい。
また、上記各例では光源素子としてLEDを例として説明したが、光源そして有機EL素子その他高速にスイッチングできる発光素子であれば差し支えない。
また、本発明ではダイクロイックミラー(プリズム)を用いた分光装置を用いることができる。
また、上記例では、発光体の発光色を決めるフィルタの色、ダイオード等の色をR、G,Bの3色として説明したが、C(Cyan)、M(Magenta)、Y(Yellow)等の3色とするほか、表示したい任意の色を選択することができる。
さらに、発明において、超音波、赤外線等を用いて観者の位置測定する観者位置測定手段を設け、観者の位置に立体画像を表示するよう、光源の位置を移動させたり、光源中の複数ある発光源の発光位置を変えて電気的に移動させたりしてもよい。この場合、観者が移動したり、複数であるときに、各位置に置いて適正な立体画像を表示できる。
そして、本発明に係る立体映像表示装置の用途は特に限定されるものではないが、例えば、テレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、又は携帯端末装置の表示部に使用することができる。更に、光源の各色の配列は上記例には限定されることなく、必要に応じて適宜変更することができる。
請求の範囲1に記載の本発明は、発光素子を備えた光源装置と、光源装置からの光で左画像及び右画像からなる立体画像を表示する画像表示手段と、光源装置の制御を行う光源制御手段と、画像表示手段の表示制御を行う表示制御手段とを備え、観者の両眼にそれぞれ画像を表示する立体映像表示装置であって、前記光源装置は、映像を形成する異なる色の光を個別して発生すると共に、各色の光を互いに異なる偏光角として左画像用光、右画像用光とする偏光手段を備え、前記光源制御手段は前記光源装置を発生する各色の光を時分割で発生させるように制御し、前記表示制御手段は、前記光源制御手段に同期して光源が発する光の色に相当するに画像を前記画像表示手段に表示させることを特徴とする。
本発明によれば、光源装置からの光は光源制御手段で時分割された異なる色が射出され、画像表示手段は表示制御手段で光源が発する光の色に相当するに画像を表示する。時分割を高速として例えば一色あたりの表示時間を180分の1秒(1画面について60分の1秒)とすれば肉眼の生理的作用により異なる色彩の画像によって表示された画像が多くの色を持って立体表示される。従って、画像表示手段の解像度を高くしても、各色によって表示される画像は独立して表示されるので表示色が混じり合うことはなく明瞭な立体画像を得ることができる。
請求の範囲2に記載の本発明は、請求の範囲1に記載の立体映像表示装置において、前記光源はLED素子あるいはEL素子を発光素子とすることを特徴とする。
本発明によれば、光源としてLED素子やEL素子を用いるので、高速に点灯点滅を行うことができる他、高い輝度、長い寿命、低い電力消費量を実現することができる。
請求の範囲3に記載の本発明は、請求の範囲1又は請求の範囲2のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記画面表示手段は液晶表示装置であることを特徴とする。
本発明によれば、表示手段として液晶表示装置を使用するので、高密度で大面積の表示装置を容易に実現することができる。また、この表示装置の表示はモノクロでよいのでカラーフィルタなどを使用する必要がなく、高い開口率を実現することができる。
請求の範囲4に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれかに記載の立体映像表示装置において、各発光素子にはR,G,Bいずれかのカラーフィルタを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、光源からは、R,G,Bの各色の光が照射されるから、表示される画像をフルカラーのものとすることができる。
請求の範囲5に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源の発光素子は白色LEDあるいは、R,G,B各色のLEDであることを特徴とする。
本発明によれば、白色LEDを使用する場合には光源の種類を統一することができ、その構成が簡易になるほか、R,G,B各色のLEDを使用する場合には光源にカラーフィルタを使用することなく光源からR,G,Bの光を照射することができ、簡単な構成で高輝度の画像を表示できる。
請求の範囲6に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲5のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源は複数の発光素子が一列に位置された発光体アレイを垂直方向に少なくとも1列設けて構成し、アレイは中央で右目用アレイと左目用アレイとに2つに分割され、右目用アレイ及び左目用アレイにはそれぞれ偏光手段を備えると共に、R,G,B発光用素子が配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、光源として少なくとも1列の発光体アレイが設けられるから、アレイが1列の場合は光源からの光が略線状に配置されることとなり、またアレイが複数の場合光源からの光は略平面状に位置されることになるため、画像表示手段を均一に照射することができる他高い輝度を得ることができる。
請求の範囲7に記載の本発明は、請求の範囲6に記載の立体映像表示装置において、前記光源を構成する発光体アレイにはR,G,B各発光素子を水平方向あるいは垂直方向に複数連続して配置したことを特徴とする。
本発明によれば、同色の発光素子を連続して配置するから、光源制御手段の制御が容易となる他、発光体アレイの配線等の構成が容易となる。
請求の範囲8に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲7のいずれかに記載の立体映像表示装置において、前記光源はR,G,B各発光素子を上下方向に複数段連続して形成したことを特徴とする。
本発明によれば、同色の光は略直線上あるいは略平面状に配置されることとなるため、画像表示手段を均一に照射することができる他高い輝度を得ることができる他、発光体アレイの配線等の構成が容易となる。
請求の範囲9に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲8のいずれかに記載の立体映像表示装置において、偏光手段は各発光素子ごと、あるいはR,G,B発光素子を一組として設けられ、各発光素子ごとあるいは一組の発光素子ごとに射出光に所定の偏光角を与えることを特徴とする。
本発明によれば、偏光手段を各発光素子、一組の発光素子ごとに設けるから、発光素子の配置を自由にすることができ、画像表示にもっとも適したものとすることができる。
請求の範囲10に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲9のいずれかに記載の立体映像表示装置において、上下に重ねられた発光体アレイはR,G,B各色が規則的に配置されると共に、上下方向に隣あう発光体の色が異なるように配置されたことを特徴とする。
本発明によれば、R,G,Bの各色の発光素子が平均的に配列されることとなるので、各色の光を画像表示手段に均等に照射することができる。
請求の範囲11に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記光源装置は、発光素子と、異なる色の透過フィルタが円周上に周期的に並べられ、これらを回転することにより異なる色を個別に発生する回転フィルタとを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、電源装置は、回転フィルタの回転により、異なる色の光を供給できる。また、フィルタに関する微細加工が不要となるため、製造が容易となる
請求の範囲12に記載の本発明は、請求の範囲11に記載の立体画像表示装置において、前記透過フィルタはR,G,Bの各色を透過するものであることを特徴とする。
本発明によれば、光源装置は光の三原色R,G,Bを射出することができるので、フルカラーで立体画像を表示することができる。
請求の範囲13に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれかに記載の立体画像表示装置において、前記光源装置は、発光素子と、ダイクロイックミラーとを備え異なる色を個別に発生することを特徴とするものである。
本発明によれば、ダイクロイックミラーで光を分割するため、高い効率で光を分割することができ、明るい画面を提供することができる。
請求の範囲14に記載の本発明は、請求の範囲1乃至請求の範囲13のいずれかに記載の立体映像表示装置はテレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、又は携帯端末装置の立体又は平面画像表示装置に使用されることを特徴とする。
本発明によれば、大きな画面のテレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータの画面を立体視可できるほか、携帯電話や携帯端末など観者の視線が画面に対して移動しやすい小型の機器の画面を立体視可することができる他、広い視野角が必要とされる平面画像表示としても用いることができる。
Claims (14)
- 発光素子を備えた光源装置と、光源装置からの光で左画像及び右画像からなる立体画像を表示する画像表示手段と、光源装置の制御を行う光源制御手段と、画像表示手段の表示制御を行う表示制御手段とを備え、観者の両眼にそれぞれ画像を表示する立体映像表示装置であって、
前記光源装置は、映像を形成する異なる色の光を個別して発生すると共に、各色の光を互いに異なる偏光角として左画像用光、右画像用光とする偏光手段を備え、
前記光源制御手段は前記光源装置を発生する各色の光を時分割で発生させるように制御し、
前記表示制御手段は、前記光源制御手段に同期して光源が発する光の色に相当するに画像を前記画像表示手段に表示させることを特徴とする立体映像表示装置。 - 前記発光素子は、LED素子あるいはEL素子であることを特徴とする請求の範囲1に記載の立体映像表示装置。
- 前記画面表示手段は液晶表示装置であることを特徴とする請求の範囲1又は請求の範囲2のいずれかに記載の立体映像表示装置。
- 前記発光素子には、R,G,Bいずれかのカラーフィルタを備えていることを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれかに記載の立体映像表示装置。
- 前記光源の発光素子は、白色LED、あるいはR,G,B各色のLEDであることを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれかに記載の立体映像表示装置。
- 前記光源は、複数の発光素子が一列に位置された発光体アレイを垂直方向に少なくとも1列配置して構成し、アレイは中央で右目用アレイと左目用アレイとに2つに分割され、右目用アレイ及び左目用アレイにはそれぞれ偏光手段を備えると共に、R,G,B発光用素子が配置されていることを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲5のいずれかに記載の立体映像表示装置。
- 前記光源を構成する発光体アレイには、R,G,B各発光素子を水平方向あるいは垂直方向に複数連続して配置したことを特徴とする請求の範囲6に記載の立体映像表示装置。
- 前記光源は、R,G,B各発光素子を上下方向に複数段連続して形成したことを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲7のいずれかに記載の立体映像表示装置。
- 偏光手段は、各発光素子ごと、あるいはR,G,B発光素子を一組として設けられ、各発光素子ごと、あるいは一組の発光素子ごとに射出光に所定の偏光角を与えることを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲8のいずれかに記載の立体映像表示装置。
- 上下に重ねられた発光体アレイはR,G,B各色が規則的に配置されると共に、上下方向にとなりあう発光体の色が異なるように配置されたことを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲9のいずれかに記載の立体映像表示装置。
- 前記光源装置は、発光素子と、異なる色の透過フィルタが円周上に周期的に並べられ、これらを回転することにより異なる色を個別に発生する回転フィルタとを備えたことを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲3に記載の立体画像表示装置用光源装置。
- 前記透過フィルタは、R,G,Bの各色を透過するものであることを特徴とする請求の範囲11に記載の立体画像表示装置用光源装置。
- 前記光源装置は、発光素子と、ダイクロイックミラーとを備え異なる色を個別に発生することを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲3のいずれかに記載の立体画像表示装置用光源装置。
- テレビジョン、ゲームマシン、パーソナルコンピュータ、携帯電話、又は携帯端末装置の立体又は平面画像表示装置に使用されることを特徴とする請求の範囲1乃至請求の範囲10のいずれかに記載の立体映像表示装置。
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