KR101484864B1 - Lens component and image display device - Google Patents

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KR101484864B1
KR101484864B1 KR1020137002505A KR20137002505A KR101484864B1 KR 101484864 B1 KR101484864 B1 KR 101484864B1 KR 1020137002505 A KR1020137002505 A KR 1020137002505A KR 20137002505 A KR20137002505 A KR 20137002505A KR 101484864 B1 KR101484864 B1 KR 101484864B1
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미치코 다쿠시마
쥰 요리타
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스미토모 덴키 고교 가부시키가이샤
스미토모덴코파인폴리머 가부시키가이샤
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Abstract

일 실시 형태의 렌즈 부품은 K개의 단위 렌즈를 구비한다. K(≥2)개의 단위 렌즈는, 제 1 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖고, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 최소 주기 PL로 병렬 배치되어 있다. 각 단위 렌즈는, 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 구분되는 M(≥2)개의 부분 렌즈를 포함한다. 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각이, 제 1 방향 및 제 2 방향의 양쪽에 수직인 제 3 방향에 평행하고 서로 다른 광축을 갖고, 물체면 위의 공통점을 상면 위의 서로 다른 위치에 결상한다.The lens component of one embodiment comprises K unit lenses. The K (? 2) unit lenses extend in the first direction and have a common configuration and are arranged in parallel with the minimum period P L in the second direction perpendicular to the first direction. Each of the unit lenses, and a M (≥2) of the lens portion, separated, within a minimum period L P in the second direction. Each of the M partial lenses included in each unit lens is parallel to a third direction perpendicular to both the first direction and the second direction and has different optical axes and has common points on the object surface at different positions on the upper surface Image.

Figure 112013008837431-pct00013
Figure 112013008837431-pct00013

Description

렌즈 부품 및 화상 표시 장치{LENS COMPONENT AND IMAGE DISPLAY DEVICE}[0001] LENS COMPONENT AND IMAGE DISPLAY DEVICE [0002]

본 발명은, 복수의 시점 각각을 향해 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치, 및, 이 화상 표시 장치에 포함되는 렌즈 부품에 관한 것이다.
The present invention relates to an image display apparatus capable of displaying an image toward each of a plurality of viewpoints, and a lens component included in the image display apparatus.

복수의 시점 각각을 향해 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치는, 예컨대 카 네비게이션 시스템에 있어서 운전석 및 조수석 각각에 앉아 있는 사람에 대하여 서로 다른 화상을 표시하거나, 혹은, 동일 인물의 우안 및 좌안 각각에 대하여 서로 다른 화상을 표시하는 것에 의해 입체 화상으로 인식시키거나 할 수 있다.An image display apparatus capable of displaying an image toward each of a plurality of viewpoints can display different images for a person sitting in each of a driver's seat and a passenger seat in a car navigation system, A stereoscopic image can be recognized by displaying different images with respect to each other.

이러한 화상 표시 장치로서, 액정 등을 이용한 표시 패널과, 원통 렌즈(cylindrical lens)가 병렬 배치된 렌티큘러 렌즈(lenticular lens)를 구비하는 것이 알려져 있다. 표시 패널로서 액정 표시 패널이 이용되는 경우, 블랙 매트릭스라고 불리는 차폐 영역으로 개개의 화소가 둘러싸여 있다. 표시 패널에 있어서 화소 사이에 차폐 영역이 존재하고 있는 것에 의해, 화상 표시 장치가 화상을 표시하는 상면(image surface) 위에서는, 차폐 영역에 대응하는 검은 영역이 발생하여 버린다.As such an image display apparatus, it is known that a display panel using liquid crystal or the like and a lenticular lens in which a cylindrical lens is arranged in parallel are known. When a liquid crystal display panel is used as a display panel, individual pixels are surrounded by a shielding region called a black matrix. Since there is a shielding region between the pixels in the display panel, a black region corresponding to the shielding region occurs on the image surface on which the image display apparatus displays the image.

이 검은 영역이 상면 위의 위치에 따라서는 인식되게 되어, 화상 내에서 검은 줄무늬가 되어 관찰되므로, 화질이 저하된다. 그래서, 특허 문헌 1에 개시된 발명은, 액정 표시 패널과 렌티큘러 렌즈의 사이에 이방성 산란 시트를 마련하는 것에 의해, 화소 사이의 차폐 영역에 기인하는 화질의 저하를 회피하는 것을 도모하고자 하고 있다.
This black region is recognized according to the position on the upper surface, and is observed as black stripes in the image, so that the image quality is deteriorated. Thus, the invention disclosed in Patent Document 1 aims to avoid the deterioration of the image quality caused by the shielding region between the pixels by providing the anisotropic scattering sheet between the liquid crystal display panel and the lenticular lens.

(선행 기술 문헌)(Prior art document)

(특허 문헌)(Patent Literature)

(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2008-134617호 공보
(Patent Document 1) JP-A-2008-134617

그러나, 특허 문헌 1에 개시된 발명에서는, 화상을 형성하기 위해 필요한 빛도 이방성 산란 시트에 의해 산란시키게 되므로, 이에 의해 화질이 저하된다.However, in the invention disclosed in Patent Document 1, the light required for forming an image is also scattered by the anisotropic scattering sheet, thereby deteriorating the image quality.

본 발명은, 상기 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것이며, 복수의 시점 각각을 향해 고품질의 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치, 및, 이 화상 표시 장치에 있어서 적합하게 이용되는 렌즈 부품을 제공하는 것을 목적으로 한다.
An object of the present invention is to provide an image display device capable of displaying a high quality image toward each of a plurality of viewpoints and a lens component suitably used in the image display device, .

본 발명의 일 측면에 따른 렌즈 부품은, 물체면 위의 화상을 상면 위에 결상하는 렌즈 부품으로서, (1) 각각 제 1 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖는 K개의 단위 렌즈이며, 제 1 방향에 수직인 제 2 방향으로 최소 주기 PL로 병렬 배치된 상기 K개의 단위 렌즈를 구비하고, (2) K개의 단위 렌즈 각각이, 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 구분되는 M개의 부분 렌즈를 포함하고, (3) 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각이, 제 1 방향 및 제 2 방향의 양쪽에 수직인 제 3 방향에 평행하고 서로 다른 광축을 갖고, 물체면 위의 공통점을 상면 위의 서로 다른 위치에 결상하는 것을 특징으로 한다. 단, K, M은 2 이상의 정수이다.A lens component according to an aspect of the present invention is a lens component for imaging an image on an object surface on an image plane, comprising: (1) K unit lenses each extending in a first direction and having a common configuration, (2) each of the K unit lenses has M partial lenses divided in the minimum period P L of the second direction, and the K unit lenses arranged in parallel with the minimum period P L in the second direction (3) Each of the M partial lenses included in each unit lens is parallel to a third direction perpendicular to both the first direction and the second direction and has different optical axes, and the common point on the object surface is the upper surface And the image is formed at different positions. However, K and M are integers of 2 or more.

일 실시 형태의 렌즈 부품에서는, 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각이, 서로 같은 초점 거리를 갖고 있더라도 좋다. 또한, 일 실시 형태의 렌즈 부품에서는, 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각이 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 차지하는 비율이 서로 같더라도 좋다.In the lens component of one embodiment, the M partial lenses included in each unit lens may have the same focal distance. In the lens component according to the embodiment, the M partial lenses included in each unit lens may have the same ratio in the minimum period P L in the second direction.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 화상 표시 장치는, (1) 서로 수직인 제 1 방향 및 제 2 방향의 양쪽에 평행한 면 위에 복수의 단위 화소 세트가 2차원 배열되고, 복수의 단위 화소 세트 각각이 제 2 방향을 따라 배열된 N개의 부분 화소를 포함하는 표시 패널과, (2) 표시 패널을 물체면으로 하여 그 물체면 위의 화상을 상면 위에 결상하고, 제 2 방향에 대하여 단위 화소 세트에 대응하여 단위 렌즈가 마련되어 있는 상기 렌즈 부품을 구비하는 것을 특징으로 한다. 단, N은 2 이상의 정수이다.According to another aspect of the present invention, there is provided an image display apparatus including (1) a plurality of unit pixel sets arranged two-dimensionally on a plane parallel to both the first direction and the second direction perpendicular to each other, (2) an image on the object surface is formed on the upper surface by using the display panel as the object surface, and the image is formed on the unit pixel set with respect to the second direction And the lens component correspondingly provided with a unit lens. Note that N is an integer of 2 or more.

일 실시 형태의 화상 표시 장치에서는, 표시 패널의 복수의 단위 화소 세트 각각에 있어서 제 2 방향을 따라 N개의 부분 화소의 서로의 사이에 차폐 영역이 존재하고, 차폐 영역의 제 2 방향에서의 폭이, 렌즈 부품의 각 단위 렌즈에 포함되는 M개의 부분 렌즈 각각의 광축의 제 2 방향에서의 간격과 같더라도 좋다. 또한, 일 실시 형태의 화상 표시 장치에서는, 표시 패널의 복수의 단위 화소 세트 각각에 있어서, 제 2 방향에서의 N개의 부분 화소의 각 폭과 차폐 영역의 폭이 서로 같더라도 좋다.In the image display apparatus of one embodiment, in each of the plurality of unit pixel sets of the display panel, the shielding region exists between the N partial pixels along the second direction, and the width of the shielding region in the second direction is And the interval of the optical axes of the M partial lenses included in each unit lens of the lens component in the second direction. In the image display device of one embodiment, in each of the plurality of unit pixel sets of the display panel, the width of the N partial pixels in the second direction and the width of the shielding region may be equal to each other.

일 실시 형태의 화상 표시 장치에서는, M의 값이 2이며, 렌즈 부품의 K개의 단위 렌즈 중 제 2 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 렌즈에 포함되는 2개의 부분 렌즈 각각의 광축의 제 2 방향에서의 중간 위치와, 표시 패널의 복수의 단위 화소 세트 중 제 2 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 화소 세트의 중앙 위치가, 서로 같더라도 좋다. 또한, 일 실시 형태의 화상 표시 장치에서는, 렌즈 부품 및 표시 패널 각각이, 양자를 조립할 때의 위치 맞춤을 위한 마크를 갖고 있더라도 좋다.
In the image display apparatus of one embodiment, the value of M is 2, and the unit of the optical axis of each of the two partial lenses included in one unit lens in the vicinity of the center with respect to the second direction among the K unit lenses of the lens component The middle position in two directions and the central position of any one unit pixel set near the center with respect to the second direction among the plurality of unit pixel sets of the display panel may be equal to each other. Further, in the image display apparatus of one embodiment, each of the lens component and the display panel may have a mark for alignment when assembling the both.

본 발명에 의하면, 복수의 시점 각각을 향해 화상을 표시할 수 있고, 그 화상의 화질의 열화를 억제할 수 있다.
According to the present invention, an image can be displayed toward each of a plurality of viewpoints, and deterioration of the image quality of the image can be suppressed.

도 1은 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시의 원리를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시에 있어서의 표시 패널(20)의 화소와 상면 A 위의 상의 관계를 설명하는 도면이다.
도 3은 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시에 있어서의 표시 패널(20)의 화소와 상면 A 위의 상의 관계를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 실시 형태의 화상 표시 장치의 렌즈 부품(10)을 설명하는 도면이다.
도 5는 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이다.
도 6은 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 7은 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이다.
도 8은 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 실시 형태에 있어서의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 실시 형태에 있어서의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은 제 1 비교예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 12는 제 1 비교예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 13은 제 1 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 14는 제 1 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 15는 제 2 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 16은 제 2 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 17은 제 3 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 18은 제 3 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 19는 제 2 비교예의 화상 표시 장치(2)에 의한 화상 표시의 원리를 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 20은 제 2 비교예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 21은 제 2 비교예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 22는 제 4 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 23은 제 4 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 24는 비구면 렌즈의 단면 형상을 나타내는 도면이다.
도 25는 비구면 렌즈의 최적화 조건을 나타내는 도면이다.
도 26은 제 5 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다.
도 27은 제 5 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다.
도 28은 본 실시 형태의 화상 표시 장치의 중앙에서의 단위 렌즈와 단위 화소 세트의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 29는 렌즈 부품(10) 및 표시 패널(20)의 조립시의 위치 맞춤을 위한 마크를 설명하는 도면이다.1 is a diagram schematically showing the principle of image display by the image display device 1 of the first comparative example.
2 is a view for explaining the relationship between the image of the display panel 20 and the image on the upper surface A in the image display by the image display device 1 of the first comparative example.
3 is a view for explaining the relationship between the image of the display panel 20 and the image on the upper surface A in the image display by the image display device 1 of the first comparative example.
Fig. 4 is a view for explaining the lens component 10 of the image display apparatus of the present embodiment.
5 is a diagram showing the trajectory of the light from the pixel portion (R 22) when the lens is shifted in the -Y direction with respect to the display panel 10 according to the first comparative example.
6 is a diagram showing the light intensity distribution on the upper surface A when the lens is shifted in the -Y direction with respect to the display panel 10 in the first comparative example.
7 is a diagram showing the trajectory of the light from the pixel portion (R 22) when the lens is shifted in the + Y direction with respect to the display panel 10 according to the first comparative example.
8 is a diagram showing the light intensity distribution on the upper surface A when the lens shifts in the + Y direction with respect to the display panel 10 in the first comparative example.
9 is a view showing the locus of the light from the pixel section (22 R) in the present embodiment.
10 is a view showing the light intensity distribution on the upper surface A in this embodiment.
11 is a diagram showing calculation conditions of the first comparative example.
12 is a diagram showing the calculation result of the first comparative example.
13 is a diagram showing calculation conditions in the first embodiment.
14 is a diagram showing a calculation result of the first embodiment.
15 is a diagram showing calculation conditions in the second embodiment.
16 is a diagram showing a calculation result of the second embodiment.
17 is a diagram showing calculation conditions in the third embodiment.
18 is a diagram showing the calculation result of the third embodiment.
19 is a diagram schematically showing the principle of image display by the image display device 2 of the second comparative example.
20 is a diagram showing the calculation conditions of the second comparative example.
21 is a diagram showing the calculation result of the second comparative example.
22 is a diagram showing the calculation conditions of the fourth embodiment.
23 is a diagram showing the calculation result of the fourth embodiment.
24 is a view showing a cross-sectional shape of an aspherical lens.
25 is a diagram showing optimization conditions of an aspherical lens.
26 is a diagram showing calculation conditions in the fifth embodiment.
27 is a diagram showing the calculation result of the fifth embodiment.
28 is a diagram showing the positional relationship between a unit lens and a unit pixel set at the center of the image display device of the present embodiment.
29 is a view for explaining marks for alignment of the lens component 10 and the display panel 20 at the time of assembly.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태를 상세히 설명한다. 또, 도면의 설명에 있어서 동일 또는 동등한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명을 생략한다. 먼저 비교예의 화상 표시 장치에 대하여 설명한 후에, 실시 형태의 화상 표시 장치에 대하여 설명한다. 또한, 설명의 편의를 위해 도면에 있어서 XYZ 직교 좌표계를 나타내고 있다.Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same or equivalent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant explanations are omitted. First, an image display apparatus of a comparative example will be described, and then an image display apparatus of an embodiment will be described. For convenience of explanation, the XYZ orthogonal coordinate system is shown in the figure.

도 1은, 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시의 원리를 모식적으로 나타내는 도면이다. 화상 표시 장치(1)는, 렌즈 부품(10) 및 표시 패널(20)을 구비하고, 표시 패널(20)을 물체면으로 하여 그 물체면 위의 화상을 렌즈 부품(10)에 의해 상면 A 위에 결상한다.1 is a diagram schematically showing the principle of image display by the image display apparatus 1 of the first comparative example. The image display apparatus 1 is provided with a lens component 10 and a display panel 20 and uses the display panel 20 as an object surface and forms an image on the object surface by the lens component 10 on the upper surface A Image.

렌즈 부품(10)은, 각각 X 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖는 원통 렌즈(111~11K)가 단위 렌즈로서 일정 주기로 Y 방향으로 병렬 배치된 렌티큘러 렌즈이다. K는 2 이상의 정수이다. 원통 렌즈(111~11K) 각각의 광축은 Z 방향에 평행이다. 렌즈 부품(10)은 개략적으로는 평판 형상으로서, 표시 패널(20)에 대향하는 면이 평면이며, 상면 A에 대향하는 면이 볼록면으로 되어 있다. 이 도면에서는 렌즈 부품(10)의 볼록면의 형상이 나타나 있다.The lens component 10 is a lenticular lens in which cylindrical lenses 11 1 to 11 K extending in the X direction and having a common structure are arranged in parallel in the Y direction at regular intervals as a unit lens. K is an integer of 2 or more. The optical axes of the respective cylindrical lenses 11 1 to 11 K are parallel to the Z direction. The lens component 10 is generally in the form of a flat plate, the surface facing the display panel 20 is flat, and the surface facing the top surface A is a convex surface. In this figure, the shape of the convex surface of the lens component 10 is shown.

표시 패널(20)은, XY 평면 위에 복수의 단위 화소 세트(21)가 2차원 배열된 것이다. 각 단위 화소 세트(21)는, Y 방향을 따라 배열된 2개의 부분 화소(22L, 22R)를 포함한다. 좌안용 부분 화소(22L)와 우안용 부분 화소(22R)는 Y 방향으로 교대로 배치되어 있다. 또한, 블랙 매트릭스라고 불리는 차폐 영역(23)이 좌안용 부분 화소(22L)와 우안용 부분 화소(22R)의 사이에 존재한다.The display panel 20 is a two-dimensional array of a plurality of unit pixel sets 21 on an XY plane. Each unit pixel set 21 includes two partial pixels 22 L and 22 R arranged along the Y direction. Part of the pixels for the left eye (22 L) and the right-eye pixel section (22 R) are disposed in the Y direction alternately. In addition, a black matrix that shielding area 23 is called exists between the left-eye pixels of the portion (22 L) and the pixel section (22 R) for the right eye.

단위 화소 세트(21k)가 원통 렌즈(11k)에 대응하고 있는 것으로 하면, 단위 화소 세트(21k)의 좌안용 부분 화소(22L)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 좌안용 상 IL이 형성되고, 단위 화소 세트(21k)의 우안용 부분 화소(22R)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 우안용 상 IR이 형성된다. 그리고, 상면 A 위의 좌안용 상 IL의 형성 범위에 있는 좌안 EL의 망막에는 좌안용 화상이 결상되고, 상면 A 위의 우안용 상 IR의 형성 범위에 있는 우안 ER의 망막에는 우안용 화상이 결상된다. 따라서, 각 단위 화소 세트(21)의 좌안용 부분 화소(22L) 및 우안용 부분 화소(22R) 각각에 적절한 화상 데이터가 주어지는 것에 의해, 좌안 EL 및 우안 ER에 의해 입체 화상이 시인된다.Assuming that a unit pixel set (21 k) corresponds to a cylindrical lens (11 k), the light takes place from the pixel (22 L) portions for the left eye of a unit pixel set (21 k) passing through the cylindrical lens (11 k) image for the left eye on the upper surface a by I L is formed in a unit pixel set (21 k) for the right eye on the upper surface a of light took place from the right eye portion of the pixel (22 R) for by passing through a cylindrical lens (11 k) of Phase I R is formed. Then, the upper surface A retina of the left eye E L in the formation range of the phase I L for the left eye above, the left-eye image and the image formation, the retina of the right eye E R in the forming range of the top face A right-eye image I R for the above, the right eye Image is formed. Thus, the left part of the pixels for each unit pixel set (21) (22 L) and the right eye portion of the pixel (22 R) stereoscopic image viewing by the left eye E L and the right eye E R, by given the appropriate image data for each for do.

그러나, 상면 A 위에는, 좌안용 상 IL과 우안용 상 IR의 사이에, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB가 발생하여 버린다. 이 검은 영역 IB가 상면 A 위의 위치에 따라서는 인식되게 되어, 입체 화상 내에서 검은 줄무늬가 되어 관찰되므로, 화질이 저하된다.However, a black region I B corresponding to the shielding region 23 is generated between the left eye image I L and the right eye image I R on the upper surface A. This black region I B is recognized according to the position on the upper surface A, and is observed as black stripes in the stereoscopic image, so that the image quality is deteriorated.

도 2 및 도 3 각각은, 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 의한 화상 표시에 있어서의 표시 패널(20)의 화소와 상면 A 위의 상의 관계를 설명하는 도면이다. 도 2 및 도 3 각각의 영역 (b)에는, 화상 표시 장치(1)의 화소가 개략적으로 나타나 있다. 또한, 도 2 및 도 3 각각의 영역 (a)에는, 상면 A에 있어서의 광강도가 나타나 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 단위 화소 세트(21k)에 포함되는 부분 화소(22L, 22R) 각각의 Y 방향의 폭을 WP로 한다. 단위 화소 세트(21k)에 포함되는 부분 화소(22L)와 부분 화소(22R)의 사이의 차폐 영역(23)의 Y 방향의 폭을 WB로 한다. 단위 화소 세트(21k)의 Y 방향의 폭을 P(=2(WP+WB))로 한다. 렌즈 부품(10)의 출사측 주평면과 상면 A의 사이의 거리를 L1로 한다. 렌즈 부품(10)의 입사측 주평면과 표시 패널(20)의 사이의 거리를 L2로 한다.Each of Figs. 2 and 3 is a view for explaining the relationship of the image on the upper surface A and the pixel of the display panel 20 in the image display by the image display device 1 of the first comparative example. Pixels of the image display device 1 are schematically shown in the regions (b) of Figs. 2 and 3, respectively. In the region (a) of each of Fig. 2 and Fig. 3, the light intensity at the top surface A is shown. As it is shown in Fig. 2, and the width of each of the Y-direction section pixel (22 L, 22 R) included in a unit pixel set (21 k) by W P. And the width of the Y direction of the unit pixel section pixel set (22 L) and the pixel portions (R 22) shielding region 23 between which is contained in (21 k) by W B. And the width of the unit pixel set 21 k in the Y direction is P (= 2 (W P + W B )). And the distance between the exit-side main plane of the lens component 10 and the upper surface A is L 1 . The distance between the incidence-side main plane of the lens component 10 and the display panel 20 is L 2 .

부분 화소(22L, 22R)의 Y 방향의 폭을 밑변으로 하고 거리 L2를 높이로 하는 삼각형과, 상면 A에 있어서의 상 IL, IR의 Y 방향의 폭을 밑변으로 하고 거리 L1을 높이로 하는 삼각형은, 상사(相似) 관계에 있다. 또, 엄밀히는, 렌즈 부품(10)과 표시 패널(20)의 사이에는 다른 부재(유리, 편광판, 접착제 등)가 존재하는 경우가 있다. 렌즈 두께가 위치에 관계없이 일정하게 렌즈 선단까지의 두께라고 가정한 근축 계산(paraxial calculation)에서는, 거리 L2는 각 층의 두께를 각 층의 굴절률로 나눈 것의 합이 된다. L1, L2는, 각 부재의 두께 및 굴절률이나 설정한 상면의 위치(관찰 위치)에 근거하여 광선 행렬을 푸는 것에 의해 구해진다.A triangle in which the widths of the partial pixels 22 L and 22 R in the Y direction are set as a base and the distance L 2 is set as a height and a triangle in which the widths of the phases I L and I R in the Y plane A triangle having a height of 1 is in a similar relationship. Strictly speaking, another member (glass, polarizing plate, adhesive or the like) may exist between the lens component 10 and the display panel 20 in some cases. In a paraxial calculation assuming that the lens thickness is constant up to the tip of the lens regardless of the position, the distance L 2 is the sum of the thickness of each layer divided by the refractive index of each layer. L 1 and L 2 are obtained by solving the ray matrix based on the thickness and refractive index of each member and the position (observation position) of the set upper surface.

도 2의 영역 (b)에서는, 단위 화소 세트(21k)의 Y 방향 중심, 및, 단위 화소 세트(21k)에 대응하는 원통 렌즈(11k)의 Y 방향 중심은, 모두 Y=0에 위치하고 있다. 이때, 도 2의 영역 (a)에 나타나는 바와 같이, 상면 A 위에 있어서, 좌안용 부분 화소(22L)에 대응하는 좌안용 상 IL은 하기 (1)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성되고, 우안용 부분 화소(22R)에 대응하는 우안용 상 IR은 하기 (2)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성된다. 또한, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB는 하기 (3)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성된다.In the area (b) of Figure 2, the Y-direction center, and, the Y-direction center of the cylindrical lens (11 k) corresponding to a unit pixel set (21 k) is both the Y = 0 in the unit pixel set (21 k) Is located. 2, the left eye phase I L corresponding to the left eye partial pixel 22 L is formed in the Y direction range shown in the following equation (1) The right eye image I R corresponding to the right eye partial pixel 22 R is formed in the Y direction range shown in the following expression (2). In addition, the black region I B corresponding to the shielding region 23 is formed in the Y direction range shown in the following Expression (3).

Figure 112013008837431-pct00001
Figure 112013008837431-pct00001

Figure 112013008837431-pct00002
Figure 112013008837431-pct00002

Figure 112013008837431-pct00003
Figure 112013008837431-pct00003

도 3의 영역 (b)에서는, 단위 화소 세트(21k)의 Y 방향 중심은 Y=0에 위치하고 있는 것에 비하여, 단위 화소 세트(21k)에 대응하는 원통 렌즈(11k)의 Y 방향 중심은 Y=-t에 위치하고 있다. 이때, 도 3의 영역 (a)에 나타나는 바와 같이, 상면 A 위에 있어서, 좌안용 부분 화소(22L)에 대응하는 좌안용 상 IL은 하기 (4)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성되고, 우안용 부분 화소(22R)에 대응하는 우안용 상 IR은 하기 (5)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성된다. 또한, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB는 하기 (6)식에 나타나는 Y 방향 범위에 형성된다.In the area (b) of Figure 3, Y direction of the center of the unit pixel set (21 k) Y direction, the center is a cylindrical lens (11 k) corresponding to a unit pixel set (21 k) as compared to that located at the Y = 0 of Is located at Y = -t. 3, the left eye phase I L corresponding to the left eye partial pixel 22 L is formed in the Y direction range shown in the following equation (4) The right eye image I R corresponding to the right eye partial pixel 22 R is formed in the Y direction range shown in the following equation (5). In addition, the black region I B corresponding to the shielding region 23 is formed in the Y direction range shown in the following Expression (6).

Figure 112013008837431-pct00004
Figure 112013008837431-pct00004

Figure 112013008837431-pct00005
Figure 112013008837431-pct00005

Figure 112013008837431-pct00006
Figure 112013008837431-pct00006

즉, 도 2의 경우와 비교하여 도 3의 경우에는, 단위 화소 세트(21k)에 대하여 원통 렌즈(11k)가 Y 방향으로 -t만큼 이동하고 있는 것에 의해, 상면 A 위에 있어서 좌안용 상 IL, 우안용 상 IR 및 검은 영역 IB는 모두 Y 방향으로 -t(1+L1/L2)만큼 시프트하게 된다. 즉, 상면 A 위에 있어서 도 2에서는 광강도 0인 부분에도 도 3에서는 빛이 도달한다.That is, in the case of Figure 3 as compared with the case of 2, a unit pixel set (21 k) with respect to the cylindrical lens (11 k) is the left eye is above the upper surface A, by which -t moves in the Y-direction I L , the right eye image I R and the black region I B are all shifted by -t (1 + L 1 / L 2 ) in the Y direction. That is, on the upper surface A, the light reaches the portion having the light intensity of 0 in FIG. 2 in FIG.

도 4는, 본 실시 형태의 화상 표시 장치의 렌즈 부품(10)을 설명하는 도면이다. 도 4에서도 렌즈 부품의 볼록면의 형상이 나타나 있다. 도 4의 영역 (a) 및 영역 (b)는, 각각 X 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖는 복수의 원통 렌즈가 일정 주기 PL로 Y 방향으로 병렬 배치된 렌티큘러 렌즈(4A, 4B)를 나타낸다. 이 렌티큘러 렌즈는, 제 1 비교예의 화상 표시 장치(1)에 포함되는 것과 같은 것이다. 도 4의 영역 (a)의 렌티큘러 렌즈에 대하여 도 4의 영역 (b)의 렌티큘러 렌즈는 Y 방향으로 t만큼 시프트하고 있다.4 is a view for explaining the lens component 10 of the image display device of the present embodiment. 4 also shows the shape of the convex surface of the lens component. 4A and 4B show lenticular lenses 4A and 4B in which a plurality of cylindrical lenses each extending in the X direction and having a common configuration are arranged in parallel in the Y direction at a constant period P L . This lenticular lens is the same as that included in the image display apparatus 1 of the first comparative example. The lenticular lens in the region (b) of Fig. 4 is shifted by t in the Y direction with respect to the lenticular lens of the region (a) of Fig.

도 4의 영역 (c)에 나타나는 본 실시 형태의 렌즈 부품(10)은, 각각 X 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖고 Y 방향으로 최소 주기 PL로 병렬 배치된 K개의 단위 렌즈(11)를 구비한다. 각 단위 렌즈(11)는, Y 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 구분되는 2개의 부분 렌즈(121, 122)를 포함한다. 최소 주기 PL 내의 0~PL'의 범위에 있는 부분 렌즈(121)는 도 4의 영역 (a) 중의 실선 부분에 상당한다. 최소 주기 PL 내의 PL'~PL의 범위에 있는 부분 렌즈(122)는 도 4의 영역 (b) 중의 실선 부분에 상당한다.The lens component 10 of the present embodiment shown in the area (c) of FIG. 4 includes K unit lenses 11 extending in the X direction and having a common structure and arranged in parallel with the minimum period P L in the Y direction Respectively. Each unit lens 11 includes two partial lenses 12 1 and 12 2 that are divided within the minimum period P L in the Y direction. The partial lens 12 1 in the range of 0 to P L 'in the minimum period P L corresponds to the solid line portion in the region (a) of FIG. The partial lens 12 2 in the range of P L 'to P L in the minimum period P L corresponds to the solid line portion in the region (b) of FIG.

즉, 각 단위 렌즈(11)에 포함되는 2개의 부분 렌즈(121, 122) 각각은, Z 방향에 평행하고 서로 다른 광축(Y 방향으로 t만큼 서로 떨어져 있는 광축)을 갖고, 물체면 위의 공통점을 상면 A 위의 서로 다른 위치(Y 방향으로 -t(1+L1/L2)만큼 서로 시프트한 위치)에 결상할 수 있다. 이에 의해, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB(관찰할 때에 검은 줄무늬가 되어 보이는 영역)를 좁게 할 수 있고, 혹은, 검은 영역 IB를 없앨 수 있다.That is, each of the two partial lenses 12 1 and 12 2 included in each unit lens 11 has an optical axis parallel to the Z direction and separated from each other by t in the Y direction, Can be formed at different positions on the image plane A (positions shifted from each other by -t (1 + L 1 / L 2 ) in the Y direction). This makes it possible to narrow the black region I B corresponding to the shielding region 23 (the region where the black stripe appears at the time of observation), or to eliminate the black region I B.

도 2의 영역 (a) 및 도 3의 영역 (a) 각각에 나타난 광강도 분포로부터, 하기 (7)식에 나타나는 조건이 성립될 때, 상면 A 위에 있어서 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 존재한다. 하기 (8)식에 나타나는 조건이 성립될 때, 상면 A 위에 있어서 좌안용 상 IL과 우안용 상 IR이 서로 일부 겹쳐 크로스토크가 발생한다. 따라서, 하기 (9)식에 나타나는 조건이 성립되는 경우에는, 크로스토크가 발생하는 일 없이, 영역 IB의 Y 방향의 폭이 제로가 된다. 또, (7)식~(9)식 각각에 있어서, 좌변은 도 2에서의 검은 영역 IB의 좌측 경계 위치를 나타내고, 우변은 도 3에서의 검은 영역 IB의 우측 경계 위치를 나타낸다.When the condition shown in the following equation (7) is established from the light intensity distribution shown in each of the area (a) of FIG. 2 and the area (a) of FIG. 3, a region I B do. When the condition shown in the following expression (8) is established, the left eye image I L and the right eye image I R partially overlap each other on the image plane A, and crosstalk occurs. Therefore, when the condition shown in the following equation (9) is established, the width of the area I B in the Y direction becomes zero without causing crosstalk. In each of the expressions (7) to (9), the left side represents the left boundary position of the black region I B in FIG. 2, and the right side represents the right boundary position of the black region I B in FIG.

Figure 112013008837431-pct00007
Figure 112013008837431-pct00007

Figure 112013008837431-pct00008
Figure 112013008837431-pct00008

Figure 112013008837431-pct00009
Figure 112013008837431-pct00009

상기 (9)식으로부터 하기 (10)식을 얻을 수 있다. 통상, 거리 L2는 수백 ㎛~수 ㎜인 것에 비하여, 거리 L1은 수백 ㎜로 충분히 크다. 따라서, (10)식은 하기 (11)식으로 근사될 수 있다.From the above equation (9), the following equation (10) can be obtained. Normally, the distance L 2 is several hundreds of 탆 to several millimeters, and the distance L 1 is sufficiently large as several hundreds of millimeters. Therefore, equation (10) can be approximated by the following equation (11).

Figure 112013008837431-pct00010
Figure 112013008837431-pct00010

Figure 112013008837431-pct00011
Figure 112013008837431-pct00011

또, 렌즈 부품(10)의 각 단위 렌즈(11)에 포함되는 부분 렌즈(121, 122) 각각은, YZ 단면에 있어서, 구면 렌즈 형상을 갖고 있더라도 좋고, 비구면 렌즈 형상을 갖고 있더라도 좋다. 부분 렌즈(121, 122) 각각의 렌즈 형상은, 광선 행렬을 푸는 것에 의해 얻을 수 있다. 그러나, 부분 렌즈(121, 122) 각각의 렌즈 형상이 광선 행렬의 해(solution)로부터 수 % 정도 다르더라도, 충분히 시점 분리가 가능하므로 실용상의 문제는 없다. 단, 상면 A 위에 있어서의 Y 방향의 화질의 균일성의 관점으로부터, 각 단위 렌즈(11)에 포함되는 부분 렌즈(121, 122) 각각은 서로 같은 초점 거리를 가질 수 있다.Each of the partial lenses 12 1 and 12 2 included in each unit lens 11 of the lens component 10 may have a spherical lens shape or an aspherical lens shape on the YZ cross section. The lens shape of each of the partial lenses 12 1 and 12 2 can be obtained by solving the ray matrix. However, even if the lens shape of each of the partial lenses 12 1 and 12 2 is different from the solution of the ray matrix by several%, there is no practical problem since the time point separation can be sufficiently performed. However, from the viewpoint of the uniformity of image quality in the Y direction on the upper surface A, each of the partial lenses 12 1 and 12 2 included in each unit lens 11 may have the same focal distance.

다음으로, 도 5~도 10을 이용하여 제 1 비교예 및 본 실시 형태 각각의 화상 표시 장치의 동작을 설명한다. 도 5는, 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이며, 도 6은, 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. 도 7은, 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이며, 도 8은, 제 1 비교예에 있어서의 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다. 또한, 도 9는, 본 실시 형태에 있어서의 부분 화소(22R)로부터의 광선의 궤적을 나타내는 도면이며, 도 10은, 본 실시 형태에 있어서의 상면 A 위의 광강도 분포를 나타내는 도면이다.Next, the operation of the image display apparatus of each of the first comparative example and the present embodiment will be described with reference to Figs. 5 to 10. Fig. Figure 5 is a a view showing a locus of the light beam from the portion of the pixel (R 22) when the lens is shifted in the -Y direction with respect to the display panel 10 according to the first comparative example, FIG. 6, the first And the light intensity distribution on the upper surface A when the lens shifts in the -Y direction with respect to the display panel 10 in the comparative example. 7 is a is a diagram showing the trajectory of the beam from the partial pixel (22 R) when the lens is shifted in the + Y direction with respect to the display panel 10 according to the first comparative example, Figure 8, first And the light intensity distribution on the upper surface A when the lens shifts in the + Y direction with respect to the display panel 10 in the comparative example. Further, Fig. 9 is a diagram showing the trajectory of the beam from the partial pixel (22 R) in the present embodiment, FIG. 10 is a diagram showing the light intensity distribution on the upper surface A of the first embodiment.

제 1 비교예에 있어서, 도 5 및 도 6에 나타나는 바와 같이, 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 -Y 방향으로 시프트했을 때(도 4의 영역 (a)의 경우), 상면 A 위의 우안용 상 IR1 및 좌안용 상 IL1도 -Y 방향으로 시프트한다. 한편, 도 7 및 도 8에 나타나는 바와 같이, 표시 패널(10)에 대하여 렌즈가 +Y 방향으로 시프트했을 때(도 4의 영역 (b)의 경우), 상면 A 위의 우안용 상 IR2 및 좌안용 상 IL2도 +Y 방향으로 시프트한다.5 and 6, when the lens shifts in the -Y direction with respect to the display panel 10 (in the case of the area (a) in Fig. 4) The user I R1 and the left eye image I L1 also shift in the -Y direction. On the other hand, Figure 7 and as shown in Fig. 8, (in the case of the region (b in FIG. 4)) when the lens is shifted in the + Y direction with respect to the display panel 10, the upper surface A location of the I R2 for the right eye and The left eye image I L2 also shifts in the + Y direction.

이에 비하여, 본 실시 형태에 있어서는, 도 9 및 도 10에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈(11) 중 부분 렌즈(121)를 지나 상면 A에 형성되는 우안용 상 IR1 및 좌안용 상 IL1과, 단위 렌즈(11) 중 부분 렌즈(122)를 지나 상면 A에 형성되는 우안용 상 IR2 및 좌안용 상 IL2는, 상면 A 위에 있어서 서로 다른 영역에 형성된다(도 10의 영역 (a)). 따라서, 본 실시 형태에서는, 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR1과 우안용 상 IR2가 겹친 우안용 상 IR이 형성되고, 또한, 좌안용 상 IL1과 좌안용 상 IL2가 겹친 좌안용 상 IL이 형성된다(도 10의 영역 (b)).On the other hand, in the present embodiment, as shown in Figs. 9 and 10, the right eye image I R1 and the left eye image I L1 formed on the image plane A, passing through the partial lens 12 1 of the unit lens 11, , The right eye image I R2 and the left eye image I L2 formed on the image plane A beyond the partial lens 12 2 of the unit lens 11 are formed in different areas on the image plane A )). Therefore, in this embodiment, is above the upper surface A, the right-eye phase I R1 and the right eye image I R2 is laid right-eye image I R for for being formed, and the left eye the image I L1 and the left eye I L2 for the left eye overlap And a phase I L is formed (region (b) in Fig. 10).

다음으로, 제 1 비교예, 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 3 실시예 각각에 있어서의 상면 A 위에서의 광강도 분포의 계산예를 설명한다. 제 1 실시예, 제 2 실시예 및 제 3 실시예는, 상기의 본 실시 형태의 구체적인 예이다. 이하의 계산예에서는, 렌즈는 구면 렌즈인 것으로 했다.Next, calculation examples of the light intensity distribution on the upper surface A in each of the first comparative example, the first embodiment, the second embodiment and the third embodiment will be described. The first embodiment, the second embodiment and the third embodiment are concrete examples of the above-described embodiment. In the following calculation example, it is assumed that the lens is a spherical lens.

도 11은, 제 1 비교예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 12는, 제 1 비교예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 1 비교예에서는, 도 11에 나타나는 바와 같이, 단위 화소 세트의 Y 방향의 폭 P를 0.2㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 각각의 Y 방향의 폭 WP를 0.08㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 사이의 차폐 영역의 Y 방향의 폭 WB를 0.02㎜로 했다.11 is a diagram showing the calculation conditions of the first comparative example. 12 is a diagram showing calculation results of the first comparative example. In the first comparative example, the width P in the Y direction of the unit pixel set is set to 0.2 mm, the width W P in the Y direction of each of the partial pixels included in the unit pixel set is set to 0.08 mm , And the width W B in the Y direction of the shielding region between each partial pixel included in the unit pixel set is 0.02 mm.

렌즈의 출사측 주평면과 상면의 사이의 거리 L1을 350㎜로 하고, 렌즈의 입사측 주평면과 표시 패널의 사이의 거리 L2를 0.52㎜로 했다. 또, 렌즈의 두께를 0.3㎜로 하고, 렌즈의 굴절률을 1.6으로 하고, 렌즈와 표시 패널의 사이에 두께 0.5㎜이고 굴절률 1.5인 유리가 있는 것으로 하여, 거리 L2를 0.52㎜(=0.3/1.6+0.5/1.5)로 했다. 또한, 실제로는 렌즈와 표시 패널의 사이에 편광판이나 접착제가 존재하는 경우가 있지만, 이들을 무시했다.The distance L 1 between the main plane and the upper surface on the exit side of the lens was set to 350 mm and the distance L 2 between the incident side main plane of the lens and the display panel was set to 0.52 mm. The distance L 2 was set to 0.52 mm (= 0.3 / 1.6 (mm)), with the lens having a thickness of 0.3 mm, the lens having a refractive index of 1.6 and a lens having a thickness of 0.5 mm and a refractive index of 1.5 between the lens and the display panel. + 0.5 / 1.5). In actuality, there are cases where a polarizing plate or an adhesive is present between the lens and the display panel, but these are neglected.

이들의 파라미터의 값을 이용하여 광선 행렬을 푸는 것에 의해, 렌즈의 곡률반경은 0.31㎜로 계산되었다. 표시 패널의 Y 방향의 폭을 32.2㎜로 하여, 표시 패널이 161개의 단위 화소 세트를 구비하는 것으로 했다.By solving the ray matrix using the values of these parameters, the radius of curvature of the lens was calculated to be 0.31 mm. The width of the display panel in the Y direction is 32.2 mm, and the display panel has 161 unit pixel sets.

도 11 중에 있어서, Y=80P=16㎜에 위치하는 가장 바깥의 단위 화소 세트는, 중앙(Y=0)에 위치하는 단위 화소 세트로부터 세어 80번째의 단위 화소 세트이다. 상면 A 위에 있어서 각 단위 화소 세트로부터 도달한 상을 시인 범위에서 대략 겹치기 위해, Y=80P에 위치하는 80번째의 단위 화소 세트의 중심 위치의 상이, Y=80PL에 위치하는 80번째의 렌즈를 지나, 상면 A 위의 Y=0의 위치에 오도록 했다. 상술한 바와 같은 삼각형의 상사 관계로부터, 단위 렌즈의 Y 방향의 폭 PL은 0.1997㎜로 계산되었다.In Fig. 11, the outermost unit pixel set located at Y = 80P = 16 mm is the 80th unit pixel set counted from the center (Y = 0) unit pixel set. The image of the 80th unit pixel set located at Y = 80P is shifted from the center position of the 80th unit pixel set at Y = 80P L in order to substantially overlap the images arriving from each unit pixel set on the upper surface A Then, it came to the position of Y = 0 above the upper surface A. From the similarity relationship of the triangle as described above, the width P L in the Y direction of the unit lens was calculated to be 0.1997 mm.

제 1 비교예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 12에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR과 좌안용 상 IL의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 존재하고 있다.In the first comparative example, the light intensity distribution of the top face A on when shining the whole of the part pixel (22 L, 22 R) contained in 161 unit pixel set of the display panel, and as shown in Figure 12 . On the upper surface A, a region I B in which light does not reach exists between the right eye image I R and the left eye image I L.

도 13은, 제 1 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 14는, 제 1 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 1 실시예에서는, 도 13에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈 형상 이외의 파라미터에 대한 계산 조건은 상기 제 1 비교예의 계산 조건과 같다. 이 제 1 실시예의 렌즈 부품(10)에서는, 단위 렌즈는, 제 1 비교예의 렌즈(13A)를 -Y 방향(좌측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(13B)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(121)와, 제 1 비교예의 렌즈(13A)를 +Y 방향(우측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(13C)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(122)를 포함한다. t/2=WB/2=0.01㎜이다.13 is a diagram showing calculation conditions of the first embodiment. 14 is a diagram showing a calculation result of the first embodiment. In the first embodiment, as shown in Fig. 13, the calculation conditions for the parameters other than the unit lens shape are the same as the calculation conditions of the first comparative example. In the lens component 10 of the first embodiment, the unit lens is a partial lens corresponding to a part of the lens 13B in which the lens 13A of the first comparative example is shifted by t / 2 in the -Y direction (left direction) and a (12 1) and a first comparative example, the lens lens portion (12 2) corresponding to the (13A) in a part of the + Y direction (right direction) in t / 2 the lens (13C) shifted by. t / 2 = W B / 2 = 0.01 mm.

부분 렌즈(121, 122) 각각의 광축은, Z 방향에 평행하고, 서로 거리 t만큼 떨어져 있다. 렌즈 부품의 중앙에 위치하는 단위 렌즈에 포함되는 부분 렌즈(121, 122) 각각의 광축의 Y 방향 중심 위치는, 표시 패널의 중앙에 위치하는 단위 화소 세트의 Y 방향 중심 위치와 일치하고 있다. 각 단위 렌즈의 Y 방향의 폭 PL(0.1997㎜)에 있어서, -Y 방향측의 0.05㎜ 폭의 영역에 부분 렌즈(121)가 존재하고, +Y 방향측의 0.1497㎜ 폭의 영역에 부분 렌즈(122)가 존재한다.The optical axes of the partial lenses 12 1 and 12 2 are parallel to the Z direction and are separated from each other by a distance t. The Y-direction center positions of the respective optical axes of the partial lenses 12 1 and 12 2 included in the unit lens positioned at the center of the lens component coincide with the Y-direction center position of the unit pixel set located at the center of the display panel . In the width P L (0.1997 mm) in the Y direction of each unit lens, the partial lens 12 1 is present in the region of 0.05 mm width on the -Y direction side and the portion of the partial lens 12 1 is located on the region of 0.1497 mm width on the + There is a lens 12 2 .

제 1 실시예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 14에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR과 좌안용 상 IL의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 없어져 있으며, 화상을 관찰했을 때의 검은 줄무늬가 없어진다. 또, 도 14에서는, 광강도가 위치에 따라 계단 형상으로 변화하고 있어 광강도가 낮은 영역이 있지만, 광강도 0에서 흑색이 되어 관찰되는 영역보다, 인간의 눈에는 훨씬 인식되기 어렵다.In the first embodiment, the upper surface A light intensity distribution in the stomach when shining the whole of section pixel (22 L, 22 R) contained in 161 unit pixel set of the display panel, and as shown in Fig. 14 . On the upper surface A, a region I B in which light does not reach disappears between the right eye image I R and the left eye image I L , and black streaks when an image is observed disappear. In Fig. 14, there is a region where the light intensity is changed stepwise according to the position and the light intensity is low, but it is hardly perceived by the human eye as compared with the region where the light intensity is observed at the light intensity 0.

도 15는, 제 2 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 16은, 제 2 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 2 실시예에서는, 도 15에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈 형상 이외의 파라미터에 대한 계산 조건은 상기 제 1 비교예의 계산 조건과 같다. 즉, 제 2 실시예의 렌즈 부품(10)에서는, 단위 렌즈는, 제 1 비교예의 렌즈(15A)를 -Y 방향(좌측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(15B)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(121)와, 제 1 비교예의 렌즈(15A)를 +Y 방향(우측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(15C)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(122)를 포함한다. 앞의 제 1 실시예에서는 부분 렌즈(121, 122)의 Y 방향의 폭의 비가 대략 1:3이었던 것에 비하여, 이 제 2 실시예의 렌즈 부품(10)에서는 부분 렌즈(121, 122)의 Y 방향의 폭의 비를 1:1로 했다.15 is a diagram showing calculation conditions of the second embodiment. 16 is a diagram showing the calculation result of the second embodiment. In the second embodiment, as shown in Fig. 15, the calculation conditions for the parameters other than the unit lens shape are the same as the calculation conditions of the first comparative example. That is, in the lens component 10 of the second embodiment, the unit lens has a portion corresponding to a part of the lens 15B in which the lens 15A of the first comparative example is shifted by t / 2 in the -Y direction (left direction) and a lens (12 1) and a first comparative example, the lens lens portion (12 2) corresponding to the (15A) in a part of the + Y direction (right direction) in t / 2 the lens (15C) shifted by. In the lens component 10 of the second embodiment, the ratio of the widths of the partial lenses 12 1 and 12 2 in the Y direction is approximately 1: 3 in the first embodiment, whereas the partial lenses 12 1 and 12 2 ) In the Y direction is 1: 1.

제 2 실시예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 16에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR과 좌안용 상 IL의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 없어져 있으며, 화상을 관찰했을 때의 검은 줄무늬가 없어진다. 또한, 제 2 실시예에서는, 상면 A 위의 광강도 분포는 Y=0의 위치를 중심으로 하여 대칭이 되므로, 보다 자연스러운 화상을 얻을 수 있다. 또한, 제 2 실시예의 렌즈 부품은, 제 1 실시예와 달리 불연속 부분이 없어지므로, 제조가 보다 용이하게 된다.In the second embodiment, the upper surface A light intensity distribution in the stomach when shining the whole of section pixel (22 L, 22 R) contained in 161 unit pixel set of the display panel, and as shown in Fig. 16 . On the upper surface A, a region I B in which light does not reach disappears between the right eye image I R and the left eye image I L , and black streaks when an image is observed disappear. Further, in the second embodiment, the light intensity distribution on the upper surface A is symmetrical about the position of Y = 0, so that a more natural image can be obtained. Further, the lens part of the second embodiment, unlike the first embodiment, eliminates the discontinuous portion, which makes manufacturing easier.

도 17은, 제 3 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 18은, 제 3 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 3 실시예의 렌즈 부품(10)에서는, 단위 렌즈는, 제 1 비교예의 렌즈(17A)를 -Y 방향(좌측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(17B)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(121)와, 제 1 비교예의 렌즈(17A)를 +Y 방향(우측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(17C)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(122)를 포함한다. 제 3 실시예에서는, 도 17에 나타나는 바와 같이, 제 1 비교예, 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 마찬가지로, 단위 화소 세트의 Y 방향의 폭 P를 0.2㎜로 하고, 렌즈의 출사측 주평면과 상면의 사이의 거리 L1을 350㎜로 하고, 렌즈의 입사측 주평면과 표시 패널의 사이의 거리 L2를 0.52㎜로 하고, 단위 렌즈의 Y 방향의 폭 PL을 0.1997㎜로 했다.17 is a diagram showing calculation conditions of the third embodiment. 18 is a diagram showing a calculation result of the third embodiment. In the lens component 10 of the third embodiment, the unit lens is a partial lens (corresponding to a part of the lens 17B shifted by t / 2 in the -Y direction (left direction) of the lens 17A of the first comparative example 12 1) and a first comparison to the lens (17A) comprises a lens portion (12 2) corresponding to a portion of the + Y direction (right direction) in t / 2 the lens (17C) shifted by. In the third embodiment, as shown in Fig. 17, as in the first comparative example, the first embodiment, and the second embodiment, the width P in the Y direction of the unit pixel set is set to 0.2 mm, The distance L 1 between the plane and the upper surface was 350 mm, the distance L 2 between the incident-side main plane of the lens and the display panel was 0.52 mm, and the width P L in the Y direction of the unit lens was 0.1997 mm .

제 3 실시예에서는, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 각각의 Y 방향의 폭 WP를 0.05㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소의 사이의 차폐 영역의 Y 방향의 폭 WB를 0.05㎜로 하여, 양자를 같게 했다. 또한, 부분 렌즈(121, 122)의 Y 방향의 폭의 비를 1:1로 했다.In the third embodiment, the width W P in the Y direction of each partial pixel included in the unit pixel set is 0.05 mm, and the width W B in the Y direction of the shielding region between each partial pixel included in the unit pixel set Was set to 0.05 mm, and both were made equal. Further, the ratio of the widths of the partial lenses 12 1 and 12 2 in the Y direction was 1: 1.

제 1 비교예에 있어서, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 각각의 Y 방향의 폭 WP와 각 부분 화소의 사이의 차폐 영역의 Y 방향의 폭 WB를 서로 같게 하면, 상면 A에 있어서, 우안용 상 IR, 좌안용 상 IL 및 검은 영역 IB 각각의 Y 방향의 폭도 서로 같아진다. 이에 비하여, 제 3 실시예에서는, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 18에 나타나는 바와 같이, 부분 렌즈(121, 122)에 의해 ±t/2만큼 시프트된 우안용 상 IR 및 좌안용 상 IL의 중첩이 되므로, 대략 균일한 강도 분포가 된다.In the first comparative example, when the width W P in the Y direction of each partial pixel included in the unit pixel set and the width W B in the Y direction of the shielding region between the partial pixels are made equal to each other, The widths of the right eye image I R , the left eye image I L and the black area I B in the Y direction become equal to each other. In contrast, in the third embodiment, the upper surface A light intensity distribution in the stomach when shining the whole of section pixel (22 L, 22 R) contained in 161 unit pixel set of the display panel is shown in Fig. 18 Likewise, since the right eye image I R and the left eye image I L shifted by ± t / 2 are overlapped by the partial lenses 12 1 and 12 2 , a substantially uniform intensity distribution is obtained.

따라서, 제 3 실시예에서는, 제 2 실시예의 효과에 더하여, 강도 분포가 균일하며 보다 자연스러운 화상을 얻을 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 상면 A에서의 실질적인 시인 범위(즉, 광강도 분포가 대략 균일한 범위)는, 제 1 실시예 및 제 2 실시예에서는, 우안용 상 IR에 대해서는 Y=-55㎜~-13㎜이고, 좌안용 상 IL에 대해서는 Y=+13㎜~+55㎜인 것에 비하여, 제 3 실시예에서는, 우안용 상 IR에 대해서는 Y=-65㎜~0이고, 좌안용 상 IL에 대해서는 Y=0~+65㎜이며, 각각 시인 범위를 넓게 취할 수 있다.Therefore, in the third embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, it is possible to obtain an effect that a more uniform image with a uniform intensity distribution can be obtained. In the first embodiment and the second embodiment, the actual viewing range (i.e., the range in which the light intensity distribution is substantially uniform) on the image plane A is Y = -55 mm to -13 mm for the right eye image I R and, as to the I L for the left eye as compared to the Y = ~ + + 13㎜ 55㎜, third embodiment, and for the right-eye image I R Y = -65㎜ ~ 0, in phase I L for the left eye Y = 0 to +65 mm, respectively, and a wide viewing range can be obtained.

또, 도 18의 영역 (a)에 있어서, 우안용 상 IR 및 좌안용 상 IL 각각의 중앙 부근에, 국소적으로 강도가 큰 부분을 볼 수 있다. 이것은, +Y 방향으로 시프트한 부분 렌즈에 의한 상과, -Y 방향으로 시프트한 부분 렌즈에 의한 상의 전환 부분에서, 렌즈의 구면수차에 의해 약간 광강도 분포가 아래를 끌어 약간의 오버랩(도 18의 영역 (b) 중의 점선으로 둘러싸인 부분)이 발생한 것에 따른다. 그러나, 인간의 눈에는, 이러한 국소적인 강도의 변화는 인식되기 어렵다. 이 약간의 오버랩은, 화소의 폭이나 렌즈의 시프트의 양에 약간의 수정을 가하는 것 등에 의해 개선이 가능하다.In the region (a) of Fig. 18, locally strong portions can be seen near the center of the right eye image I R and the left eye image I L, respectively. This is because the light intensity distribution slightly draws down due to the spherical aberration of the lens at the image portion shifted by the partial lens shifted in the + Y direction and the image shifted by the partial lens shifted in the -Y direction, (The portion surrounded by the dotted line in the region (b) of Fig. However, in the human eye, such a local intensity change is hardly recognized. This slight overlap can be improved by slightly modifying the width of the pixel or the amount of shift of the lens.

지금까지 설명한 비교예 및 실시 형태에서는 시점의 수가 2였지만, 본 발명은 일반적으로 시점의 수가 2 이상인 경우에 적용 가능하다. 시점의 수가 N인 경우, 표시 패널의 각 단위 화소 세트는 Y 방향으로 배열된 N개의 부분 화소를 포함한다. 즉, N매의 그림을 화소마다 분할하고, 표시 패널 위에서는 Y 방향으로, 1번째의 그림을 구성하는 부분 화소, 2번째의 그림을 구성하는 부분 화소, …, N번째의 그림을 구성하는 부분 화소의 차례로 배치한 것을 단위 화소 세트로 하여, 렌즈에 의해 각 시점의 상을 분배한다.In the comparative examples and the embodiments described so far, the number of viewpoints is two, but the present invention is generally applicable to a case where the number of viewpoints is two or more. When the number of viewpoints is N, each unit pixel set of the display panel includes N partial pixels arranged in the Y direction. That is, the N pictures are divided for each pixel, and on the display panel, the partial pixels constituting the first picture, the partial pixels constituting the second picture, And the partial pixels constituting the N-th picture are arranged in this order as a unit pixel set, and the image of each view point is distributed by the lens.

다음으로, 시점의 수가 3인 경우에 대하여 설명한다. 도 19는, 제 2 비교예의 화상 표시 장치(2)에 의한 화상 표시의 원리를 모식적으로 나타내는 도면이다. 화상 표시 장치(2)는, 렌즈 부품(10) 및 표시 패널(20)을 구비하고, 표시 패널(20)을 물체면으로 하여 그 물체면 위의 화상을 렌즈 부품(10)에 의해 상면 A 위에 결상한다. 렌즈 부품(10)은, 도 1에 나타난 것과 같다.Next, the case where the number of viewpoints is 3 will be described. 19 is a diagram schematically showing the principle of image display by the image display device 2 of the second comparative example. The image display apparatus 2 is provided with a lens component 10 and a display panel 20 and uses the display panel 20 as an object surface and an image on the object surface is projected onto the upper surface A by the lens component 10 Image. The lens component 10 is as shown in Fig.

표시 패널(20)은, XY 평면 위에 복수의 단위 화소 세트(21)가 2차원 배열된 것이다. 시점의 수가 3인 경우, 각 단위 화소 세트(21)는, Y 방향을 따라 배열된 3개의 제 1 부분 화소(221), 제 2 부분 화소(222) 및 제 3 부분 화소(223)를 포함한다. 부분 화소(221, 222, 223)는 Y 방향으로 차례로 배치되어 있다. 또한, 블랙 매트릭스라고 불리는 차폐 영역(23)이, 부분 화소(221)와 부분 화소(222)의 사이에 존재하고, 부분 화소(222)와 부분 화소(223)의 사이에 존재한다.The display panel 20 is a two-dimensional array of a plurality of unit pixel sets 21 on an XY plane. When the number of viewpoints is 3, each unit pixel set 21 includes three first partial pixels 22 1 , second partial pixels 22 2 , and third partial pixels 22 3 arranged along the Y direction, . The partial pixels 22 1 , 22 2 , and 22 3 are sequentially arranged in the Y direction. A shielding region 23 called a black matrix exists between the partial pixel 22 1 and the partial pixel 22 2 and exists between the partial pixel 22 2 and the partial pixel 22 3 .

단위 화소 세트(21k)가 원통 렌즈(11k)에 대응하고 있는 것으로 하면, 단위 화소 세트(21k)의 제 1 부분 화소(221)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 제 1 상 I1이 형성되고, 단위 화소 세트(21k)의 제 2 부분 화소(222)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 제 2 상 I2가 형성되고, 또한, 단위 화소 세트(21k)의 제 3 부분 화소(223)로부터 일어난 빛이 원통 렌즈(11k)를 통과하는 것에 의해 상면 A 위에 제 3 상 I3이 형성된다. 그리고, 상면 A 위의 제 1 및 제 2 상의 형성 범위에 있는 좌안ㆍ우안에 의해 입체 화상이 시인되고, 상면 A 위의 제 2 및 제 3 상의 형성 범위에 있는 좌안ㆍ우안에 의해 다른 입체 화상이 시인된다.If that corresponds to a unit pixel set (21 k) is a cylindrical lens (11 k), the light takes place from a first portion of pixels (22 1) of a unit pixel set (21 k) passing through the cylindrical lens (11 k) And the light generated from the second partial pixel 22 2 of the unit pixel set 21 k passes through the cylindrical lens 11 k to form the second image I 1 on the upper surface A, the phase I 2 is formed, and also, a unit pixel set (21 k), the third section pixel (22, 3) light the cylindrical lens (11 k) for that phase 3 I 3 on the upper surface a by passing through the occurred from the forming do. A stereoscopic image is viewed by the left and right eyes in the forming range of the first and second images on the upper surface A. A different stereoscopic image is displayed by the left and right eyes in the forming range of the second and third images on the upper surface A Be admitted.

그러나, 이 경우에도, 상면 A 위에는, 제 1 상 I1과 제 2 상 I2의 사이, 및, 제 2 상 I2와 제 3 상 I3의 사이에, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB가 발생하여 버린다. 이 검은 영역 IB가 상면 A 위의 위치에 따라서는 인식되게 되어, 입체 화상 내에서 검은 줄무늬가 되어 관찰되므로, 화질이 저하된다.In this case, however, black (black) corresponding to the shielding region 23 is formed between the first phase I 1 and the second phase I 2 and between the second phase I 2 and the third phase I 3 , The region I B is generated. This black region I B is recognized according to the position on the upper surface A, and is observed as black stripes in the stereoscopic image, so that the image quality is deteriorated.

이러한 3시점의 경우에도, 이미 설명한 2시점의 경우와 같이, 도 4의 영역 (c)에 나타나는 바와 같은 렌즈 부품을 이용하는 것에 의해, 차폐 영역(23)에 대응하는 검은 영역 IB(관찰시에 검은 줄무늬가 되어 보이는 영역)를 좁게 할 수 있고, 혹은, 검은 영역 IB를 없앨 수 있다.In the case of these three viewpoints, as in the case of the two view points described above, by using the lens component as shown in the area (c) of FIG. 4, the black area I B corresponding to the shielded area 23 Black stripe) can be narrowed, or black region I B can be eliminated.

다음으로, 3시점인 경우의 제 2 비교예 및 제 4 실시예 각각에 있어서의 상면 A 위에서의 광강도 분포의 계산예를 설명한다. 제 4 실시예는, 상기 3시점인 경우의 실시 형태의 구체적인 예이다. 이하의 계산예에서는, 렌즈는 구면 렌즈인 것으로 했다.Next, a calculation example of the light intensity distribution on the upper surface A in each of the second comparative example and the fourth embodiment in the case of three view points will be described. The fourth embodiment is a concrete example of the embodiment in the case of the above three views. In the following calculation example, it is assumed that the lens is a spherical lens.

도 20은, 제 2 비교예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 21은, 제 2 비교예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 2 비교예에서는, 도 20에 나타나는 바와 같이, 단위 화소 세트의 Y 방향의 폭 P를 0.21㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소 각각의 Y 방향의 폭 WP를 0.056㎜로 하고, 단위 화소 세트에 포함되는 각 부분 화소의 사이의 차폐 영역의 Y 방향의 폭 WB를 0.014㎜로 했다.20 is a diagram showing the calculation conditions of the second comparative example. 21 is a diagram showing the calculation result of the second comparative example. In the second comparative example, the width P in the Y direction of the unit pixel set is set to 0.21 mm, the width W P in the Y direction of each of the partial pixels included in the unit pixel set is set to 0.056 mm , And the width W B in the Y direction of the shielding region between each partial pixel included in the unit pixel set is 0.014 mm.

렌즈의 출사측 주평면과 상면의 사이의 거리 L1을 350㎜로 하고, 렌즈의 입사측 주평면과 표시 패널의 사이의 거리 L2를 0.39㎜로 했다. 또, 렌즈의 두께를 0.2㎜로 하고, 렌즈의 굴절률을 1.6으로 하고, 렌즈와 표시 패널의 사이에 두께 0.4㎜이고 굴절률 1.5인 유리가 있는 것으로 하여, 거리 L2를 0.39㎜(=0.2/1.6+0.4/1.5)로 했다. 또한, 실제로는 렌즈와 표시 패널의 사이에 편광판이나 접착제가 존재하는 경우가 있지만, 이들을 무시했다.The distance L 1 between the main plane and the upper surface on the exit side of the lens was set to 350 mm and the distance L 2 between the incident side main plane of the lens and the display panel was set to 0.39 mm. It is also assumed that the lens has a thickness of 0.2 mm, a refractive index of the lens is 1.6, and a glass having a thickness of 0.4 mm and a refractive index of 1.5 is provided between the lens and the display panel so that the distance L 2 is 0.39 mm + 0.4 / 1.5). In actuality, there are cases where a polarizing plate or an adhesive is present between the lens and the display panel, but these are neglected.

이들의 파라미터의 값을 이용하여 광선 행렬을 푸는 것에 의해, 렌즈의 곡률반경은 0.235㎜로 계산되었다. 표시 패널의 Y 방향의 폭을 33.81㎜로 하여, 표시 패널이 161개의 단위 화소 세트를 구비하는 것으로 했다.By solving the ray matrix using the values of these parameters, the radius of curvature of the lens was calculated to be 0.235 mm. The width of the display panel in the Y direction is 33.81 mm, and the display panel has 161 unit pixel sets.

도 20 중에 있어서, Y=80P=16.8㎜에 위치하는 가장 바깥의 단위 화소 세트는, 중앙(Y=0)에 위치하는 단위 화소 세트로부터 세어 80번째의 단위 화소 세트이다. 상면 A 위에 있어서 각 단위 화소 세트로부터 도달한 상을 시인 범위에서 대략 겹치기 위해, Y=80P에 위치하는 80번째의 단위 화소 세트의 중심 위치의 상이, Y=80PL에 위치하는 80번째의 렌즈를 지나, 상면 A 위의 Y=0의 위치에 오도록 했다. 상술한 바와 같은 삼각형의 상사 관계로부터, 단위 렌즈의 Y 방향의 폭 PL은 0.2098㎜로 계산되었다.In Fig. 20, the outermost unit pixel set located at Y = 80P = 16.8 mm is the 80th unit pixel set counted from the center (Y = 0) unit pixel set. The image of the 80th unit pixel set located at Y = 80P is shifted from the center position of the 80th unit pixel set at Y = 80P L in order to substantially overlap the images arriving from each unit pixel set on the upper surface A Then, it came to the position of Y = 0 above the upper surface A. From the similarity relationship of the triangle as described above, the width P L in the Y direction of the unit lens was calculated to be 0.2098 mm.

제 2 비교예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 3개의 부분 화소(221~223)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 21에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 상 I1~상 I3의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 존재하고 있다.In the second comparative example, the light intensity distribution on the upper surface A when all the three partial pixels 22 1 to 22 3 included in the 161 unit pixel sets of the display panel are made to shine, Become like. On the upper surface A, a region I B in which light does not exist exists between the phases I 1 to I 3 .

도 22는, 제 4 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 23은, 제 4 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 4 실시예에서는, 도 22에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈 형상 이외의 파라미터에 대한 계산 조건은 상기 제 2 비교예의 계산 조건과 같다. 제 4 실시예의 렌즈 부품(10)에서는, 단위 렌즈는, 제 2 비교예의 렌즈(참조 부호 22A)를 -Y 방향(좌측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(참조 부호 22B)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(121)와, 제 2 비교예의 렌즈(참조 부호 22A)를 +Y 방향(우측 방향)으로 t/2만큼 시프트한 렌즈(참조 부호 22C)의 일부에 상당하는 부분 렌즈(122)를 포함한다. t/2=WB/2=0.007㎜이다.22 is a diagram showing calculation conditions in the fourth embodiment. 23 is a diagram showing a calculation result of the fourth embodiment. In the fourth embodiment, as shown in Fig. 22, the calculation conditions for the parameters other than the unit lens shape are the same as the calculation conditions of the second comparative example. In the lens component 10 of the fourth embodiment, the unit lens is equivalent to a part of the lens (reference numeral 22B) obtained by shifting the lens of the second comparative example (reference numeral 22A) by t / 2 in the -Y direction and the partial lens (12 1) to the second comparative example the lens (see reference numeral 22A), the + Y direction (right direction) by t / 2 portion of the lens corresponding to a portion of the lens (see reference numeral 22C) shifted by (12: 2 ). t / 2 = W B / 2 = 0.007 mm.

부분 렌즈(121, 122) 각각의 광축은, Z 방향에 평행하고, 서로 거리 t만큼 떨어져 있다. 렌즈 부품의 중앙에 위치하는 단위 렌즈에 포함되는 부분 렌즈(121, 122) 각각의 광축의 Y 방향 중심 위치는, 표시 패널의 중앙에 위치하는 단위 화소 세트의 Y 방향 중심 위치와 일치하고 있다. 부분 렌즈(121, 122)의 Y 방향의 폭의 비를 1:1로 했다.The optical axes of the partial lenses 12 1 and 12 2 are parallel to the Z direction and are separated from each other by a distance t. The Y-direction center positions of the respective optical axes of the partial lenses 12 1 and 12 2 included in the unit lens positioned at the center of the lens component coincide with the Y-direction center position of the unit pixel set located at the center of the display panel . The ratio of the widths of the partial lenses 12 1 and 12 2 in the Y direction is 1: 1.

제 4 실시예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(221~223)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 23에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 상 I1~상 I3의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 없어져 있으며, 화상을 관찰했을 때의 검은 줄무늬가 없어진다. 또한, 광강도가 위치에 따라 계단 형상으로 변화하고 있어 광강도가 낮은 영역이 있지만, 광강도 0에서 흑색이 되어 관찰되는 영역보다, 인간의 눈에는 훨씬 인식되기 어렵다.In the fourth embodiment, the light intensity distribution on the upper surface A when all the partial pixels 22 1 to 22 3 included in the 161 unit pixel sets of the display panel are illuminated is as shown in FIG. 23 . On the upper surface A, a region I B in which light does not reach disappears between the phases I 1 to I 3 , and black streaks upon observing the image disappear. In addition, although the light intensity changes in a stepwise manner depending on the position, there is a region having a low light intensity, but it is hardly perceived by the human eye as compared with a region observed with a light intensity of 0 at black.

지금까지 설명한 비교예 및 실시 형태에서는, 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈가 구면 렌즈 형상이었지만, 본 발명은, 비구면 렌즈 형상인 경우에도 적용 가능하다. 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈를 비구면 렌즈 형상으로 하는 것에 의해, 화소 위 1점으로부터 나온 빛을 상면 위의 가능한 한 지름이 작은 1점에 결상시킬 수 있다. 본 실시 형태에서는, 렌즈가 X 방향으로 연장되고 있으므로, 상면 A 위의 가능한 한 가는 선에 결상시킬 수 있다.In the comparative examples and the embodiments described so far, each partial lens included in the unit lens has a spherical lens shape, but the present invention is also applicable to an aspherical lens shape. By making each partial lens included in the unit lens into an aspherical lens shape, it is possible to image the light emitted from one point on the pixel to a point as small as possible on the upper surface. In this embodiment, since the lens extends in the X direction, it is possible to form an image on as thin a line as possible on the upper surface A.

다음으로, 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈가 비구면 렌즈 형상인 경우에 대하여 설명한다. 도 24는, 비구면 렌즈의 단면 형상을 나타내는 도면이다. 광축을 Z축에 일치시키고, 광축으로부터의 거리를 r로 하고, r=0일 때의 렌즈 높이와의 차를 Δz로 하면, 비구면 렌즈의 볼록면의 형상은 하기 (12)식에 나타난다. c는 곡률이며, k는 코닉 계수이며, c2m은 비구면 계수이다.Next, the case where each partial lens included in the unit lens is an aspherical lens shape will be described. 24 is a view showing a cross-sectional shape of an aspherical lens. Assuming that the optical axis is aligned with the Z axis, the distance from the optical axis is r, and the difference between the optical axis and the lens height at r = 0 is? Z, the convex surface shape of the aspherical lens is shown in the following expression (12). c is the curvature, k is the conic coefficient, and c 2m is the aspherical coefficient.

Figure 112013008837431-pct00012
Figure 112013008837431-pct00012

이들 c, k, c2m의 렌즈 파라미터는, 시판되고 있는 렌즈 설계 소프트를 이용하여 최적화하여 결정할 수 있다. 최적화시의 조건으로서, 중앙 단위 화소 세트로부터 가장 바깥의 단위 화소 세트까지의 수를 N으로 하고, 물체 높이(렌즈 중심으로부터 가장 먼 발광점의 Y 방향 거리)를 예컨대 N(P-PL)+P/2로 하고, 렌즈 배율을 L1/L2로 하면 된다.These lens parameters of c, k, c 2m can be optimized and determined using commercially available lens design software. N (PP L ) + P / N, where N is the distance from the central unit pixel set to the outermost unit pixel set, and the object height (distance in the Y direction of the light emitting point farthest from the center of the lens) 2, and the lens magnification is L 1 / L 2 .

본 실시 형태에 있어서의 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈는, 구면 렌즈 형상인 경우와 마찬가지로, 비구면 렌즈 형상인 경우에도, 차폐 영역(23)의 Y 방향의 폭 t만큼 서로 시프트한 렌즈의 일부끼리 조합하는 것에 의해, 상면 A 위에 있어서 빛이 도달하지 않는 부분을 없앨 수 있고, 화상의 질을 높이면서, 화면 위에 나타나는 검은 줄무늬를 없앨 수 있다.Each partial lens included in the unit lens in the present embodiment has a shape in which a part of the lenses shifted from each other by the width t in the Y direction of the shielding region 23, It is possible to eliminate the portion where the light does not reach on the upper surface A and to eliminate the black stripe appearing on the screen while increasing the quality of the image.

비구면 렌즈의 파라미터는 이하와 같이 하여 계산된다. 도 25에 나타나는 바와 같이, 굴절률 1.5이고 두께 0.5㎜인 평행 평판 유리에, 굴절률 1.6이고 두께 0.3㎜인 단면 평면이고 단면 비구면 볼록 형상의 렌즈가, 평면측에서 밀착한 렌즈계에 있어서, 렌즈와 밀착하고 있는 유리의 면에 대향하는 면을 광원면으로 한다. 물체 높이 0, 0.124㎜(=80×(0.2-0.1997)+0.2/2)에 대하여, 렌즈 부품(10)의 출사측 주평면과 상면 A의 사이의 거리 L1을 350㎜로 하고, 렌즈 부품(10)의 입사측 주평면과 표시 패널(20)의 사이의 거리 L2를 0.52㎜로 한다. 이 조건 아래에서 최적화하는 것에 의해, c=3.1[㎜-1], k=-0.76, c4=3.9, c6=-145.5가 얻어졌다. 또, c2 및 c2m(m≥4)을 0으로 했다.The parameters of the aspheric lens are calculated as follows. As shown in Fig. 25, in a lens system in which a lens having a refractive index of 1.6 and a thickness of 0.5 mm and having a refractive index of 1.6 and a thickness of 0.3 mm and a cross-section aspheric convex lens closely contacted on the plane side, The surface facing the glass surface is defined as the light source surface. The distance L 1 between the exit-side main plane of the lens component 10 and the upper surface A is set to 350 mm with respect to the object height 0, 0.124 mm (= 80 x (0.2-0.1997) + 0.2 / 2) The distance L 2 between the incidence-side main plane of the display panel 10 and the display panel 20 is 0.52 mm. By optimizing under this condition, c = 3.1 [mm -1 ], k = -0.76, c 4 = 3.9, c 6 = -145.5 were obtained. Also, c 2 and c 2m ( m ? 4) were set to zero.

다음으로, 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈가 비구면 렌즈인 경우의 제 5 실시예에 있어서의 상면 A 위에서의 광강도 분포의 계산예를 설명한다.Next, a calculation example of the light intensity distribution on the upper surface A in the fifth embodiment when each partial lens included in the unit lens is an aspheric lens will be described.

도 26은, 제 5 실시예의 계산 조건을 나타내는 도면이다. 도 27은, 제 5 실시예의 계산 결과를 나타내는 도면이다. 제 5 실시예에서는, 도 26에 나타나는 바와 같이, 단위 렌즈 형상(비구면 렌즈 형상의 부분 렌즈를 포함하는 것) 이외의 파라미터에 대한 계산 조건은 상기 제 2 실시예의 계산 조건과 같다. 이 제 5 실시예에서는, 단위 렌즈에 포함되는 각 부분 렌즈를 상기와 같은 비구면 렌즈 형상으로 했다.26 is a diagram showing calculation conditions of the fifth embodiment. 27 is a diagram showing the calculation result of the fifth embodiment. In the fifth embodiment, as shown in Fig. 26, the calculation conditions for the parameters other than the unit lens shape (including the partial lens of the aspheric lens shape) are the same as the calculation conditions of the second embodiment. In this fifth embodiment, each partial lens included in the unit lens has an aspherical lens shape as described above.

제 5 실시예에 있어서, 표시 패널의 161개의 단위 화소 세트에 포함되는 부분 화소(22L, 22R)의 전부를 빛나게 했을 때의 상면 A 위에서의 광강도 분포는, 도 27에 나타나는 바와 같이 된다. 상면 A 위에 있어서, 우안용 상 IR과 좌안용 상 IL의 사이에, 빛이 도달하지 않는 영역 IB가 없어져 있으며, 화상을 관찰했을 때의 검은 줄무늬가 없어진다. 또한, 제 5 실시예에서는, 상면 A 위의 광강도 분포는 Y=0의 위치를 중심으로 하여 대칭이 되므로, 보다 자연스러운 화상을 얻을 수 있다. 또한, 제 5 실시예의 렌즈 부품은, 불연속 부분이 없어지므로, 제조가 보다 용이하게 된다.In the fifth embodiment, the upper surface A light intensity distribution in the stomach when shining the whole of section pixel (22 L, 22 R) contained in 161 unit pixel set of the display panel, and as shown in Fig. 27 . On the upper surface A, a region I B in which light does not reach disappears between the right eye image I R and the left eye image I L , and black streaks when an image is observed disappear. Further, in the fifth embodiment, the light intensity distribution on the upper surface A is symmetrical about the position of Y = 0, so that a more natural image can be obtained. Further, in the lens component of the fifth embodiment, since the discontinuous portion is eliminated, the manufacturing is facilitated.

지금까지의 실시형태에서는, 입체 화상을 시인시키는 경우에 대하여 주로 설명했다. 입체 화상을 표시하는 화상 표시 장치나, 시점을 비대칭으로 분배하는 것을 목적으로 하고 있지 않은 화상 표시 장치에서는, 도 28에 나타나는 바와 같이, 화상 표시 장치의 정면 중앙에서 보았을 때에, 좌우로 균등하게 각 시점의 상이 형성될 수 있다. 도 28은, 본 실시 형태의 화상 표시 장치의 중앙에서의 단위 렌즈와 단위 화소 세트의 위치 관계를 나타내는 도면이다.In the embodiments so far, the case of visually recognizing a stereoscopic image has mainly been described. In an image display apparatus for displaying stereoscopic images and an image display apparatus for not asymmetrically distributing viewpoints, as seen from the front center of the image display apparatus, as shown in Fig. 28, May be formed. 28 is a diagram showing a positional relationship between a unit lens and a unit pixel set at the center of the image display device of the present embodiment.

도 28에 나타나는 바와 같이, 상면 A 위에 있어서, Y 방향 중앙(Y=0)의 위치에 대하여 부의 방향을 우측 시점으로 하고, 정의 방향을 좌측 시점으로 하면, 표시 패널(20)에 있어서 중앙의 단위 화소 세트(21k)의 중심이 Y=0에 위치한다. 화소와 상은 서로 반전하므로, 부측에 좌안용 부분 화소(22L)가 배치되고, 정측에 우안용 부분 화소(22R)가 배치되어 있을 필요가 있다. 이것이 크게 벗어나면, 양 시점의 바깥쪽의 허상의 부분이 보여 버린다. 허상은, 화소 세트(21k)의 상이 해당 화소 세트(21k)에 대응하는 단위 렌즈(11k)의 이웃의 단위 렌즈(11k-1 또는 11k+1)에 의해 결상면 위에 결상된 상이다. 또한, 완전히 우안용 부분 화소와 좌안용 부분 화소가 교체되면, 우측과 좌측에서 상이 교체되어 버린다. 따라서, 렌즈 부품(10)의 Y 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 렌즈에 포함되는 2개의 부분 렌즈 각각의 광축의 Y 방향에서의 중간 위치와, 표시 패널(20)의 Y 방향에 대하여 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 화소 세트의 중앙 위치가, 서로 같게 될 수 있다.28, when the negative direction is the right side view and the positive direction is the left side view with respect to the position in the Y-direction center (Y = 0) on the upper surface A, The center of the pixel set 21k is located at Y = 0. Pixel and phase need to be reversed to each other, so, a pixel portion for the left eye (22 L) is arranged on the side, the right-eye pixel section (22 R) is arranged for the positive side. If it deviates greatly, the part of the virtual image outside the two viewpoints is visible. The virtual image is imaged on the image plane by the pixel set (21 k) differs from the corresponding pixel set (21 k) the unit lens (11 k) the unit lenses (11 k-1, or 11 k + 1) in the neighborhood of that corresponding to the It is a prize. In addition, when the right-eye partial pixel and the left-eye partial pixel are completely replaced, the image is replaced on the right and left sides. Therefore, the intermediate position in the Y direction of the optical axis of each of the two partial lenses included in any one unit lens near the center of the lens component 10 in the Y direction and the center position in the Y direction of the display panel 20 The center positions of any one unit pixel set in the vicinity of the center can be equal to each other.

도 28에 나타나는 바와 같은 형태의 단위 렌즈(11)와 단위 화소 세트(21)의 위치 관계를 얻기 위해서는, 렌즈 부품(10)과 표시 패널(20)을 조립할 때에 화상을 표시시키는 것에 의해 해당 화상의 위치를 확인하면서 렌즈 부품과 표시 패널을 조립하는 방법을 채용할 수 있다. 혹은, 도 29에 나타나는 바와 같이, 렌즈 부품(10)이 위치 맞춤을 위한 마크(14)를 가장자리에 갖고, 표시 패널(20)이 위치 맞춤을 위한 마크(24)를 가장자리에 갖도록 하여, 렌즈 부품(10)과 표시 패널(20)을 조립할 때에 마크(14)와 마크(24)를 서로 일치시키는 방법도 채용할 수 있다.
In order to obtain the positional relationship between the unit lens set 11 and the unit pixel set 21 as shown in Fig. 28, an image is displayed when the lens component 10 and the display panel 20 are assembled, A method of assembling the lens component and the display panel while confirming the position can be adopted. Alternatively, as shown in Fig. 29, when the lens component 10 has the mark 14 for alignment at the edge and the display panel 20 has the mark 24 for alignment at the edge, The mark 14 and the mark 24 may be made to coincide with each other when the display panel 20 and the display panel 10 are assembled.

1, 2 : 화상 표시 장치 10 : 렌즈 부품
11 : 단위 렌즈 12 : 부분 렌즈
20 : 표시 패널 21 : 단위 화소 세트
22 : 부분 화소 23 : 차폐 영역1, 2: image display device 10: lens component
11: unit lens 12: partial lens
20: display panel 21: unit pixel set
22: partial pixel 23: shielding area

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 서로 수직인 제 1 방향 및 제 2 방향의 양쪽에 평행한 면 위에 복수의 단위 화소 세트가 2차원 배열되고, 상기 복수의 단위 화소 세트 각각이 상기 제 2 방향을 따라 배열된 N개의 부분 화소를 포함하는 표시 패널과,
상기 표시 패널을 물체면으로 하여 그 물체면 위의 화상을 상면 위에 결상하는 렌즈 부품
을 구비하되,
상기 렌즈 부품은, 각각 제 1 방향으로 연장되고 공통의 구성을 갖고, 상기 제 2 방향으로 최소 주기 PL로 병렬 배치된 K개의 단위 렌즈를 구비하고,
상기 K개의 단위 렌즈 각각이, 상기 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 구분되는 M개의 부분 렌즈를 포함하고,
각 단위 렌즈에 포함되는 상기 M개의 부분 렌즈 각각이, 상기 제 1 방향 및 상기 제 2 방향의 양쪽에 수직인 제 3 방향에 평행하고 서로 다른 광축을 갖고, 상기 물체면 위의 공통점을 상기 상면 위의 서로 다른 위치에 결상하고,
상기 제 2 방향에 대해 상기 단위 화소 세트에 대응하여 상기 단위 렌즈가 마련되어 있는
것을 특징으로 하는 화상 표시 장치(단, K, M 및 N은 2 이상의 정수).
A plurality of unit pixel sets are two-dimensionally arranged on a plane parallel to both the first direction and the second direction perpendicular to each other, and each of the plurality of unit pixel sets includes N partial pixels arranged along the second direction A display panel,
The display panel is used as an object surface, and a lens component for imaging an image on the object surface on the upper surface
, ≪ / RTI &
The lens component includes K unit lenses extending in a first direction and having a common configuration and arranged in parallel in a minimum period P L in the second direction,
Each of the K unit lenses includes M partial lenses divided in a minimum period P L of the second direction,
Each of the M partial lenses included in each unit lens is parallel to a third direction perpendicular to both of the first direction and the second direction and has different optical axes and has a common point on the object surface, Respectively,
And the unit lens is provided corresponding to the unit pixel set with respect to the second direction
(Note that K, M and N are integers of 2 or more).
제 4 항에 있어서,
각 단위 렌즈에 포함되는 상기 M개의 부분 렌즈 각각이, 서로 동일한 초점 거리를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
5. The method of claim 4,
And each of the M partial lenses included in each unit lens has the same focal distance.
제 4 항에 있어서,
각 단위 렌즈에 포함되는 상기 M개의 부분 렌즈 각각이, 상기 제 2 방향의 최소 주기 PL 내에 있어서 차지하는 비율이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
5. The method of claim 4,
Wherein the M partial lenses included in each unit lens have the same ratio in the minimum period P L in the second direction.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표시 패널의 상기 복수의 단위 화소 세트 각각에 있어서 상기 제 2 방향을 따라 상기 N개의 부분 화소의 서로의 사이에 차폐 영역이 존재하고,
상기 차폐 영역의 상기 제 2 방향에서의 폭이, 상기 렌즈 부품의 각 단위 렌즈에 포함되는 상기 M개의 부분 렌즈 각각의 광축의 상기 제 2 방향에서의 간격과 동일한
것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
7. The method according to any one of claims 4 to 6,
Wherein a shielding region exists between each of the N partial pixels along the second direction in each of the plurality of unit pixel sets of the display panel,
Wherein the width of the shielding region in the second direction is equal to the distance in the second direction of the optical axis of each of the M partial lenses included in each unit lens of the lens component
And the image display device.
제 7 항에 있어서,
상기 표시 패널의 상기 복수의 단위 화소 세트 각각에 있어서, 상기 제 2 방향에서의 상기 N개의 부분 화소의 각 폭과 상기 차폐 영역의 폭이 서로 동일한 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the respective widths of the N partial pixels in the second direction and the width of the shielding region are equal to each other in each of the plurality of unit pixel sets of the display panel.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
M의 값이 2이며,
상기 렌즈 부품의 상기 K개의 단위 렌즈 중 상기 제 2 방향에 대해 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 렌즈에 포함되는 2개의 부분 렌즈 각각의 광축의 상기 제 2 방향에서의 중간 위치와, 상기 표시 패널의 상기 복수의 단위 화소 세트 중 상기 제 2 방향에 대해 중앙 부근에 있는 어느 하나의 단위 화소 세트의 중앙 위치가 서로 동일한
것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
7. The method according to any one of claims 4 to 6,
The value of M is 2,
An intermediate position in the second direction of the optical axis of each of the two partial lenses included in any one unit lens in the vicinity of the center with respect to the second direction among the K unit lenses of the lens component, The center positions of any one unit pixel set in the vicinity of the center with respect to the second direction among the plurality of unit pixel sets are equal to each other
And the image display device.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 렌즈 부품 및 상기 표시 패널 각각이, 양자를 조립할 때의 위치 맞춤을 위한 마크를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.7. The method according to any one of claims 4 to 6,
Wherein the lens component and the display panel each have a mark for alignment when assembling the lens component and the display panel.
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