WO2006035817A1 - Stereoscopic two-dimensional image display and stereoscopic two-dimensional image displaying method - Google Patents

Stereoscopic two-dimensional image display and stereoscopic two-dimensional image displaying method Download PDF

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Masaru Ishikawa
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Abstract

The problem that display of only a stereoscopic two-dimensional image having a relief effect results in a degraded relief effect and a degraded intrigueness and hardly produces a high rendering effect is solved. A stereoscopic two-dimensional image display (100) comprises a display section (11) having an image display surface (11a) on which a two-dimensional image (17) is displayed, an image transfer panel (13) spaced from the image display surface (11a) and adapted to display a stereoscopic two-dimensional image by focusing the light emitted from the image display surface (11a) to form an image. The display (100) further comprises a transparent or semitransparent light-transmitting member (15) disposed on the opposite side to the display section (11) with respect to the image transfer panel (13) and image-forming position varying means for displaying a stereoscopic two-dimensional image as a two-dimensional image (17) by causing the image-forming position to approximately accord with the light-transmitting member (15) and to superpose the image on the light-transmitting member (15) and displaying a stereoscopic two-dimensional image by shifting the image-forming position from the light-transmitting member (15) not to superpose the image on the light-transmitting member (15).

Description

立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方法  Stereoscopic two-dimensional image display apparatus and stereoscopic two-dimensional image display method
技術分野  Technical field
[0001] 本発明は、二次元画像を空間に浮き出させて結像させることにより、奥行き感を持 たせた立体的二次元画像を表示させる立体的二次元画像表示装置及び立体的二 次元画像表示方法に関する。  The present invention relates to a stereoscopic two-dimensional image display device and a stereoscopic two-dimensional image display that display a stereoscopic two-dimensional image with a sense of depth by forming a two-dimensional image in space. Regarding the method.
背景技術  Background art
[0002] 画像表示装置は、家庭用のテレビをはじめ、アミューズメント分野のゲーム機器、訓 練分野のフライトシミュレータ、医療分野の手術支援システム、建築分野の景観シミュ レーシヨン、携帯電話の表示部等種々の分野で用いられている。近年、これらの分野 で用いられる画像表示装置では、アミューズメント性や視認性を向上させるため、高 臨場感の得られる立体表示技術の開発が試みられている。立体表示装置は、視差 情報を用いたものと、奥行き情報を用いたものに大別することができる。視差情報を 用いたものは、さらに、偏光メガネを用いるものと、用いないとものとに分けることがで きる。  [0002] Image display devices include various devices such as home TVs, amusement game devices, training simulators, medical surgery support systems, architectural landscape simulations, mobile phone displays, etc. Used in the field. In recent years, in image display devices used in these fields, in order to improve amusement and visibility, development of stereoscopic display technology that can provide a high sense of presence has been attempted. Stereoscopic display devices can be broadly classified into those using parallax information and those using depth information. Those using disparity information can be further divided into those using polarized glasses and those not using them.
[0003] 例えば、視差情報方式で偏光メガネを用いな ヽものには、レンチキュラーレンズ法 があり、一画面に複数画面を潜像させ、一定幅の半円柱型レンズを水平方向につな ぎ合わせた透過スクリーンを通して複数画面を見ることで、立体表現や動画表現を可 能とする。具体的には、目視者の両目に対応した左右 2枚の視差画像から交互に配 列されたストライプ画像を、レンチキュラーレンズを用いて目視者の両目に供給して 立体像を認識させて!/、る (例えば、特許文献 1参照)。  [0003] For example, there is a lenticular lens method that uses polarized glasses in the parallax information method, where multiple screens are latent on one screen, and a semi-cylindrical lens of a certain width is connected horizontally. By viewing multiple screens through a transparent screen, it is possible to express 3D and moving images. Specifically, stripe images alternately arranged from the left and right parallax images corresponding to both eyes of the viewer are supplied to both eyes of the viewer using a lenticular lens to recognize the stereoscopic image! / (For example, refer to Patent Document 1).
[0004] ところが、レンチキュラーレンズ法は、一画面に複数の画面を潜像させるため、コン ピュータ画像処理、レンチキュラーレンズ設計、レンズと画像との正確な組み合わせ 作業が必要であり、高価になる傾向がある。また、奥行き情報を用いたものには三次 元座標情報を全て表示する方式もあるが、情報量が多量となる。  [0004] However, since the lenticular lens method has a plurality of latent images on one screen, it requires computer image processing, lenticular lens design, and an accurate combination of the lens and the image, and tends to be expensive. is there. In addition, there is a method of displaying all three-dimensional coordinate information using depth information, but the amount of information becomes large.
[0005] これに対し、二次元画像をマイクロレンズアレイによって浮き出させて結像すること で、簡単な構成で、あた力も立体画像が映し出されているように表示できる立体的二 次元画像表示装置が提案されている。この立体的二次元画像表示装置は、立体像 を含む二次元画像を平面状の画像表示面に表示する表示部と、画像表示面に離間 して配置され、複数のレンズからなるマイクロレンズアレイカゝらなり、表示部とは反対側 に位置する空間に二次元画像の実像 (結像)の結像面を生成する。この立体的二次 元画像表示装置によれば、非常に簡単な構成で、臨場感を得ることができた。 [0005] On the other hand, by forming a two-dimensional image using a microlens array to form an image, it is possible to display a stereoscopic two-dimensional image with a simple structure and with the same force as if the three-dimensional image is projected. A two-dimensional image display device has been proposed. This stereoscopic two-dimensional image display device includes a display unit that displays a two-dimensional image including a stereoscopic image on a planar image display surface, and a microlens array camera that is disposed on the image display surface and is separated from the image display surface. In other words, an image plane of a real image (image formation) of a two-dimensional image is generated in a space located on the opposite side of the display unit. According to this three-dimensional two-dimensional image display apparatus, a sense of reality can be obtained with a very simple configuration.
[0006] 特許文献 1 :特開平 10— 221644号公報  [0006] Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 10-221644
発明の開示  Disclosure of the invention
発明が解決しょうとする課題  Problems to be solved by the invention
[0007] しかしながら、上記した従来の立体的二次元画像表示装置は、中空に二次元画像 の結像面を生成するので、実像の浮出し表示により奥行き感を生じさせ、非常に簡 単な構成で、臨場感が得られるものの、常時、浮出し位置のみでの実像を観察して いると、実際には立体的二次元画像だけを観測し続けているため、浮出し効果'意外 性が低下し、高い演出効果を持続することが難しくなる問題があった。また、表示画 像の種類によって、例えば背景の有る画像や黒背景でない画像など、立体的二次元 画像に適していないものもあり、このような画像を浮出させることは、返って観察者に 違和感を生じさせることとなった。  [0007] However, the above-described conventional stereoscopic two-dimensional image display device generates a two-dimensional image forming surface in a hollow state, so that a sense of depth is generated by the display of a real image, which is very simple. Although the structure provides a sense of realism, if you always observe the real image only at the raised position, you are actually observing only the stereoscopic two-dimensional image. There is a problem that the performance is lowered and it is difficult to maintain a high performance effect. Also, depending on the type of display image, some images are not suitable for stereoscopic two-dimensional images, such as images with a background or images that are not a black background. It caused a sense of incongruity.
また、画像の使用目的などによっては、立体的に表示されていないほうが利用者に とって利便性が高い場合がある。例えば、通常のテレビ放送などを表示する場合に は、空中に結像されている画像よりは、例えばパネル等に表示されたもののほうが視 認性が高ぐ使いやすい場合がある。  Also, depending on the purpose of use of the image, it may be more convenient for the user if it is not displayed three-dimensionally. For example, when displaying a normal television broadcast or the like, an image displayed on a panel or the like, for example, may be easier to use than an image formed in the air.
[0008] 本発明が解決しょうとする課題としては、常時、二次元画像を浮出させる立体的二 次元画像だけでの表示では、浮出し効果'意外性が低下し、高い演出効果を持続す ることが難しくなるという問題が一例として挙げられる。  [0008] As a problem to be solved by the present invention, the display of only a stereoscopic two-dimensional image that always raises a two-dimensional image reduces the unexpected effect, and maintains a high rendering effect. One example is the problem that it is difficult to perform.
また、本発明が解決しょうとする課題としては、必要に応じて空中に立体的二次元 画像を表示することと、実物上に二次元画像を表示することとを切り替えることで、利 用者に最適な表示形態を提供することが一例として挙げられる。  In addition, as a problem to be solved by the present invention, it is possible to switch between displaying a stereoscopic two-dimensional image in the air and displaying a two-dimensional image on the real thing as necessary. One example is to provide an optimal display form.
課題を解決するための手段  Means for solving the problem
[0009] 請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置は、二次元画像を表示する画像表示 面を備えた表示部と、前記画像表示面に離間配置され前記画像表示面力 出射す る光を結像させて、立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルとを備えた立体的 二次元画像表示装置であって、前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に配 置される光透過性部材と、前記結像と前記光透過性部材とを重複させることで前記 立体的二次元画像を前記光透過性部材に二次元画像として表示させる一方、前記 結像と前記光透過性部材とを非重複とすることで前記立体的二次元画像を表示させ る結像位置可変手段と、を具備したことを特徴とする。 [0009] The stereoscopic two-dimensional image display device according to claim 1 is an image display for displaying a two-dimensional image. A stereoscopic two-dimensional display comprising: a display unit having a plane; and an image transmission panel that displays a stereoscopic two-dimensional image by imaging light emitted from the image display plane force that is spaced apart from the image display plane An image display device, wherein the three-dimensional two-dimensional image is formed by overlapping a light transmissive member disposed on a side opposite to the display unit of the image transmission panel, and the imaging and the light transmissive member. An imaging position variable means for displaying an image on the light transmissive member as a two-dimensional image, and displaying the stereoscopic two-dimensional image by making the image formation and the light transmissive member non-overlapping; It is characterized by comprising.
[0010] 請求項 10記載の立体的二次元画像表示方法は、表示部の画像表示面に二次元 画像を表示し、前記画像表示面に離間配置した画像伝達パネルによって、前記画像 表示面から出射する光を結像させて、立体的二次元画像を表示する画像表示方法 であって、前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に配置される光透過性部 材と、前記結像と、を重複させることで前記立体的二次元画像を前記光透過性部材 に二次元画像として表示する、又は、前記結像と前記光透過性部材とを非重複とす ることで前記立体的二次元画像を表示することを特徴とする。  [0010] The stereoscopic two-dimensional image display method according to claim 10 displays a two-dimensional image on an image display surface of a display unit, and emits the image from the image display surface by an image transmission panel arranged separately on the image display surface. An image display method for displaying a stereoscopic two-dimensional image by forming an image of light to be transmitted, the light transmissive member disposed on the opposite side of the display unit of the image transmission panel, and the imaging , The stereoscopic two-dimensional image is displayed as a two-dimensional image on the light transmissive member, or the imaging and the light transmissive member are non-overlapping to display the stereoscopic two-dimensional image. A dimensional image is displayed.
発明を実施するための最良の形態  BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0011] 以下、本発明に係る立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方 法の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。  Hereinafter, preferred embodiments of a stereoscopic two-dimensional image display apparatus and a stereoscopic two-dimensional image display method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図 1は本発明の実施の形態に係る立体的二次元画像表示装置の概略構成の斜視 図、図 2は図 1の A— A線断面図、図 3は図 2に示した立体的二次元画像表示装置の 異なる結像位置を (a) (b)に表した動作説明図である。  1 is a perspective view of a schematic configuration of a stereoscopic two-dimensional image display device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1, and FIG. 3 is a stereoscopic two-dimensional image shown in FIG. FIG. 6 is an operation explanatory diagram showing different image forming positions of the image display device in (a) and (b).
[0012] 本実施の形態による立体的二次元画像表示装置 100は、二次元画像を表示する 画像表示面 1 laを備えた表示部 11と、画像表示面 1 laに離間配置される画像伝達 パネル(マイクロレンズアレイ) 13と、マイクロレンズアレイ 13の表示部 11とは反対側 に配置される透明又は半透明の光透過性部材 15 (例えば板状又はブロック状の透 明ガラスや透明プラスチック)と、結像の位置を光透過性部材 15に略一致させて、前 記結像と前記光透過性部材とを重複させることで立体的二次元画像を図 1及び図 2 に示す二次元画像 17として表示させる一方、結像の位置を光透過性部材 15からず らして、前記結像と前記光透過性部材とを非重複とすることで図 3 (a)に示す立体的 二次元画像 19を表示させる結像位置可変手段(図示せず)とを備える。立体的二次 元画像表示装置 100は、基本動作として、画像表示面 11aから出射する光をマイクロ レンズアレイ 13によって結像し、図 3 (a)に示す立体的二次元画像 19を表示する。 [0012] A stereoscopic two-dimensional image display device 100 according to the present embodiment includes a display unit 11 having an image display surface 1 la for displaying a two-dimensional image, and an image transmission panel spaced from the image display surface 1 la. (Microlens array) 13 and a transparent or translucent light-transmitting member 15 (for example, a plate-like or block-like transparent glass or transparent plastic) disposed on the opposite side of the display unit 11 of the microlens array 13 The two-dimensional image 17 shown in FIGS. 1 and 2 is obtained by making the imaging position substantially coincide with the light-transmitting member 15 and overlapping the image-forming and the light-transmitting member. On the other hand, by shifting the position of the image formation from the light transmissive member 15 and making the image formation and the light transmissive member non-overlapping, the three-dimensional shown in FIG. Imaging position varying means (not shown) for displaying the two-dimensional image 19 is provided. As a basic operation, the stereoscopic two-dimensional image display apparatus 100 forms an image of light emitted from the image display surface 11a by the microlens array 13, and displays a stereoscopic two-dimensional image 19 shown in FIG.
[0013] 表示部 11は、画像表示面 11aのフラットな図示しないカラー液晶表示装置 (LCD) 、ノ¾ /クライト照明部及びカラー液晶駆動回路を備える。表示部 11には、 LCDに代 えて、例えば陰極線管、プラズマディスプレイ、有機エレクト口ルミネッセンスディスプ レイなどが用いられても良い。カラー液晶駆動回路は、入力された映像信号に基づき LCDへ表示駆動信号を出力し、奥行き感を持つ立体的な二次元画像を画像表示面 11aに表示させる。 [0013] The display unit 11 includes a color liquid crystal display device (LCD) (not shown) having a flat image display surface 11a, a color / crite illumination unit, and a color liquid crystal drive circuit. As the display unit 11, for example, a cathode ray tube, a plasma display, or an organic electrium luminescence display may be used instead of the LCD. The color liquid crystal drive circuit outputs a display drive signal to the LCD based on the input video signal, and displays a stereoscopic two-dimensional image having a sense of depth on the image display surface 11a.
[0014] マイクロレンズアレイ 13は、例えば二枚のレンズアレイ半体を一体化させてなる。各 レンズアレイ半体は、それぞれ透光性に優れたガラス又は樹脂からなる透明基板の 両面に、複数のマイクロ凸レンズを、アレイ状に配置して当該面上にレンズアレイ面を 構成したものである。一面に形成された各マイクロ凸レンズの光軸は、対向する位置 に形成された他面のマイクロ凸レンズの光軸と同一となるように調整されており、また レンズアレイ半体間で隣り合うマイクロ凸レンズ同士の光軸も同一となるように重ね合 わされている。なお、本明細書では、二枚のレンズアレイ半体の各々の面(合計四面 )の何れの面にもレンズアレイ面が構成されたマイクロレンズアレイを利用した実施例 を記載する力 マイクロレンズアレイの構成としてはこれに限られるものではない。  [0014] The microlens array 13 is formed, for example, by integrating two lens array halves. Each lens array half has a plurality of micro-convex lenses arranged in an array on both surfaces of a transparent substrate made of glass or resin having excellent translucency, and a lens array surface is formed on the surface. . The optical axis of each micro-convex lens formed on one surface is adjusted to be the same as the optical axis of the micro-convex lens on the other surface formed at the opposite position, and adjacent micro-convex lenses between the lens array halves. They are overlapped so that their optical axes are the same. In this specification, a force microlens array is described in which an example using a microlens array in which a lens array surface is formed on any one of the two lens array halves (a total of four surfaces) is used. However, the configuration is not limited to this.
[0015] マイクロレンズアレイ 13は、表示部 11の画像表示面 11aに対して所定距離 (マイク 口レンズアレイ 13の作動距離)だけ離れた位置に配置されて!、る。このマイクロレンズ アレイ 13は、表示部 11の画像表示面 11aから出射した画像に対応する光を画像表 示面 11aと反対側の所定距離だけ離れた立体画像表示面上に結像させることにより 、画像表示面 11aに表示された画像を図 3 (a)に示すように、空間上の二次元平面で ある立体画像表示面上に表示する。この結像された画像は二次元画像である力 そ の画像が奥行き感を持つものである場合やディスプレイ上の背景画像が黒くコントラ ストが強調されているような場合には、空間上に浮いて表示されることから、正面の観 察者からは、あた力も立体画像が映し出されているように見える。つまり、立体画像表 示面に表示される二次元画像は、立体的二次元画像 19として観察者に認識される。 [0016] この立体的二次元画像 19は、マイクロレンズアレイ 13の作動距離に応じて定義さ れる空間上の一平面である。立体的二次元画像表示装置 100では、筐体 21の前面 に、その立体画像表示面に表示される画像を正面から見ることができるように開口が 設けられている。 The microlens array 13 is arranged at a position separated from the image display surface 11a of the display unit 11 by a predetermined distance (the working distance of the microphone port lens array 13). The microlens array 13 forms an image of light corresponding to an image emitted from the image display surface 11a of the display unit 11 on a stereoscopic image display surface separated by a predetermined distance on the opposite side of the image display surface 11a. As shown in FIG. 3 (a), the image displayed on the image display surface 11a is displayed on a stereoscopic image display surface which is a two-dimensional plane in space. This formed image is a force that is a two-dimensional image. If the image has a sense of depth, or if the background image on the display is black and the contrast is emphasized, it floats in space. As a result, it appears to the front observer that a 3D image of the power is projected. That is, the two-dimensional image displayed on the stereoscopic image display surface is recognized by the observer as the stereoscopic two-dimensional image 19. The three-dimensional two-dimensional image 19 is a plane on a space defined according to the working distance of the microlens array 13. In the stereoscopic two-dimensional image display device 100, an opening is provided on the front surface of the casing 21 so that an image displayed on the stereoscopic image display surface can be viewed from the front.
[0017] マイクロレンズアレイ 13は、表示部 11から入射された画像に対応する光をレンズァ レイ半体力 入射させ、内部で一回反転させた後、レンズアレイ半体から出射させる ことが望ましい。これにより、マイクロレンズアレイ 13は、表示部 11に表示された二次 元画像を立体画像表示面上に正立の立体的二次元画像 19として表示することがで きる。  [0017] It is desirable that the microlens array 13 allows light corresponding to an image incident from the display unit 11 to be incident on the lens array half-body force, inverted once inside, and then emitted from the lens array half-body. Thereby, the microlens array 13 can display the two-dimensional image displayed on the display unit 11 as an upright three-dimensional two-dimensional image 19 on the three-dimensional image display surface.
[0018] なお、マイクロレンズアレイ 13は、レンズアレイ半体を二枚一組で一体化するものに 限らず、一枚で構成してもよぐまた二枚以上の複数枚で構成してもよい。但し、この ような一枚のマイクロ凸レンズを画像対応光が透過する場合、或いは三枚のマイクロ 凸レンズを画像対応光が透過する場合においても、入射させた光を内部で一回反転 させた後、出射させるようにして、正立の立体的二次元画像 19として表示させる。  [0018] The microlens array 13 is not limited to one in which two lens array halves are integrated into one set, and may be composed of one or a plurality of two or more. Good. However, when image-corresponding light is transmitted through such a single micro-convex lens, or when image-corresponding light is transmitted through three micro-convex lenses, after the incident light is inverted once inside, The image is displayed as an upright three-dimensional two-dimensional image 19 so as to be emitted.
[0019] 本実施の形態による結像位置可変手段は、表示部 11とマイクロレンズアレイ 13とを 所定の間隔に固定保持した状態のままで、これら表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13を一体的に第 1位置と第 2位置の間で移動させることで、結像と光透過性部材 15 の重複及び非重複を実現して 、る。 The imaging position varying unit according to the present embodiment integrally holds the display unit 11 and the microlens array 13 while keeping the display unit 11 and the microlens array 13 fixed at a predetermined interval. By moving between the first position and the second position, overlapping and non-overlap of the imaging and the light transmitting member 15 are realized.
つまり、図 2に示す表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置を第 1位置とすると 、この第 1位置に移動した場合に、結像と光透過性部材 15が重複し、この結像が二 次元画像 17ととして認識できるようになる。  That is, assuming that the position of the display unit 11 and the microlens array 13 shown in FIG. 2 is the first position, when the display unit 11 and the microlens array 13 are moved to the first position, the image formation and the light-transmitting member 15 overlap, It can be recognized as a dimensional image 17.
そして、図 3 (a)に示す表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置を第 2位置と すると、この第 2位置に移動した場合に、結像と光透過性部材 15が非重複となり、こ の結像が立体的二次元画像 19となって、光透過性部材 15の前方 (表示部 11とは反 対側)の空間に表示される。  If the positions of the display unit 11 and the microlens array 13 shown in FIG. 3 (a) are the second position, the imaging and the light transmissive member 15 do not overlap when moved to the second position. Is formed into a three-dimensional two-dimensional image 19 and displayed in a space in front of the light transmitting member 15 (opposite to the display unit 11).
あるいは、図 3 (b)に示す表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置を第 2位置 とすると、この第 2位置に移動した場合に、結像と光透過性部材 15が非重複となり、 この結像が立体的二次元画像 19となって、光透過性部材 15の後方 (表示部 11側) の空間に表示される。 Alternatively, if the position of the display unit 11 and the microlens array 13 shown in FIG. 3 (b) is the second position, the imaging and the light transmissive member 15 are non-overlapping when moved to the second position. The image is a three-dimensional two-dimensional image 19, and behind the light transmissive member 15 (display 11 side) Displayed in the space.
[0020] ここで、結像は、中空位置に位置されることで立体的二次元画像 19として観測され る力 光透過性部材 15に略一致して (光透過性部材 15の媒質中に)配置されること で、浮出し効果の無い通常の二次元画像 17として観測されるようになる。つまり、結 像は、光透過性部材 15を配置することにより浮出しがなくなり、立体的に見えなくなる 。したがって、立体的二次元画像表示装置 100は、結像位置可変手段によって結像 の位置が可変されることで、二次元画像 17と立体的二次元画像 19とが切り替え表示 可能となっている。なお、光透過部材 15のうち、表示部から出射する光が透過しない 部分、すなわち結像を光透過部材 15に重複させて表示した時に、光透過部材 15に 二次元画像 17が表示されな ヽ領域に、光を透過させな!/、物体 (例えば金属やプラス チックで作られた装飾用の部材など)を付することで二次元画像 17をより視認しゃす くすることもできる。これは、装飾用の部材という現実の物体が、光透過部材 15の中 に表示された結像である二次元画像 17の近傍に存在することにより、視認者の目の 焦点を合わせやすくなることによる効果である。  Here, the image formation is substantially coincident with the light transmissive member 15 that is observed as a three-dimensional two-dimensional image 19 by being positioned in the hollow position (in the medium of the light transmissive member 15). By arranging, it will be observed as a normal two-dimensional image 17 with no relief effect. In other words, the image is not raised and the image is not seen three-dimensionally by arranging the light transmissive member 15. Therefore, the stereoscopic two-dimensional image display device 100 can switch between the two-dimensional image 17 and the stereoscopic two-dimensional image 19 by changing the imaging position by the imaging position variable means. It should be noted that when the light transmitting member 15 does not transmit the light emitted from the display unit, that is, when the imaging is displayed overlapping the light transmitting member 15, the two-dimensional image 17 is not displayed on the light transmitting member 15. It is possible to make the two-dimensional image 17 more visible by attaching an object (for example, a decorative member made of metal or plastic) to the area without transmitting light. This is because it is easier to focus the eyes of the viewer because a real object, a decorative member, is present in the vicinity of the two-dimensional image 17 that is an image displayed in the light transmitting member 15. It is an effect.
[0021] 図 4は光透過性部材を出し入れ可能とした変形例の動作説明図である。  FIG. 4 is an operation explanatory diagram of a modified example in which the light transmissive member can be taken in and out.
立体的二次元画像表示装置 100は、結像位置可変手段によって結像の位置を光 透過性部材 15に対して可変させる力 その変形例として、表示部 11及びマイクロレ ンズアレイ 13を固定設置し、光透過性部材 15を出し入れ可能に保持させてもよい。 つまり、光透過性部材 15が、第 3位置と第 4位置の間で移動させることで、結像の位 置に進退自在に設けられた構成としてもょ 、。  The stereoscopic two-dimensional image display device 100 is a force for changing the imaging position with respect to the light transmissive member 15 by the imaging position changing means.As a modification, the display unit 11 and the microlens array 13 are fixedly installed. The light transmissive member 15 may be held so that it can be taken in and out. In other words, the light transmissive member 15 can be moved between the third position and the fourth position so that the light transmissive member 15 can be moved forward and backward at the imaging position.
このような変形例では、図 4 (a)に示すように、光透過性部材 15を結像の位置 (第 3 位置)に進出配置することで、結像が通常の二次元画像 17として観測され、図 4 (b) に示すように、光透過性部材 15を結像の位置から退出除去する(第 4位置に移動さ せる)ことで、結像が中空表示されて立体的二次元画像 19として観測される。つまり、 表示部 11やマイクロレンズアレイ 13を移動させずに、二次元画像 17又は立体的二 次元画像 19の表示を切り替えることが可能となる。  In such a modified example, as shown in FIG. 4 (a), the light transmissive member 15 is advanced to the image formation position (third position) so that the image is observed as a normal two-dimensional image 17. Then, as shown in FIG. 4 (b), by removing the light transmissive member 15 from the imaging position (moving it to the fourth position), the imaging is displayed in a hollow shape, and the stereoscopic two-dimensional image is displayed. Observed as 19. That is, the display of the two-dimensional image 17 or the stereoscopic two-dimensional image 19 can be switched without moving the display unit 11 or the microlens array 13.
[0022] 図 5は二次元画像から立体的二次元画像への切り替り過程を (a)〜(c)に表した動 作説明図である。 立体的二次元画像表示装置 100の表示方法は、二次元画像 17と立体的二次元 画像 19とを、例えば 3Dゲームプレイと通常のテレビ放送視聴のように、完全にモード 切替動 FIG. 5 is an operation explanatory diagram showing the switching process from the two-dimensional image to the stereoscopic two-dimensional image in (a) to (c). The display method of the stereoscopic two-dimensional image display device 100 is to switch the mode between the two-dimensional image 17 and the stereoscopic two-dimensional image 19 completely, for example, 3D game play and normal TV broadcast viewing.
作により別状態で表示させる場合と、二次元画像 17から立体的二次元画像 19をな めらかに切り替える場合とが考えられる。後者の場合には、二次元画像 17を立体的 二次元画像 19へ効果的に切り替えて演出効果を高める目的で、切り替え時に映像 をリンクさせることが好まし!/、。  There are two cases: a case where the two-dimensional image 17 is displayed in a different state and a case where the two-dimensional image 17 is smoothly switched to the three-dimensional two-dimensional image 19. In the latter case, it is preferable to link the video at the time of switching for the purpose of effectively switching the 2D image 17 to the stereoscopic 2D image 19 to enhance the production effect!
[0023] このような二次元画像 17から立体的二次元画像 19への切り替えにリンクする映像 例としては、例えば図 5 (a)に示すように、背景画像 41を含む二次元画像 17を光透 過性部材 15に重複させて表示させた状態から、図 5 (b)に示すように、二次元画像 1 7の背景画像 41をフエイドアウトしていく。同時に、結像位置可変手段により、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13を徐々に移動させ、結像と光透過性部材 15を非重複 とすることにより、二次元画像 17を浮出させ立体的二次元画像 19へと切り替えていく 。この際、図 5 (c)に示すように、立体的二次元画像 19を動作 (暴れながらスミを出さ せるなど)させながら拡大と共に浮出させることで、高い演出効果を得ることができる。 [0023] As an example of an image linked to the switching from the two-dimensional image 17 to the three-dimensional two-dimensional image 19, for example, as shown in FIG. The background image 41 of the two-dimensional image 17 is faded out from the state displayed overlapping the transparent member 15 as shown in FIG. 5B. At the same time, the display portion 11 and the microlens array 13 are gradually moved by the imaging position varying means, and the imaging and the light-transmitting member 15 are made non-overlapping, so that the two-dimensional image 17 is raised and the two-dimensional image is displayed. Switch to dimensional image 19. At this time, as shown in FIG. 5 (c), a high rendering effect can be obtained by causing the stereoscopic two-dimensional image 19 to move along with the enlargement while operating (such as making a smudge out of motion).
[0024] 図 6は光透過性部材に光透過性の平面表示装置が用いられた変形例の構成断面 図、図 7は図 6に示した変形例の平面表示装置に背景が表示された状態を表した動 作説明図、図 8は図 6に示した変形例の平面表示装置に画面枠が表示された状態を 表した動作説明図である。 FIG. 6 is a structural cross-sectional view of a modified example in which a light transmissive flat display device is used as the light transmissive member, and FIG. 7 is a state in which the background is displayed on the flat display device of the modified example shown in FIG. FIG. 8 is an operation explanatory diagram showing a state in which a screen frame is displayed on the flat display device of the modification shown in FIG.
図 6に示すように、立体的二次元画像表示装置 100は、光透過性部材 15が、光透 過性の平面表示装置 31であってもよい。この平面表示装置 31には、例えば液晶表 示装置や、透明な有機 EL表示装置等を用いることができる。  As shown in FIG. 6, in the stereoscopic two-dimensional image display device 100, the light transmissive member 15 may be a light transmissive flat display device 31. As the flat display device 31, for example, a liquid crystal display device, a transparent organic EL display device, or the like can be used.
そして、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置が図 6 (a)に示す位置(第 1位 置)の場合に、結像と平面表示装置 31が重複し、この結像が二次元画像 17となる。 また、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置が図 6 (b)に示す位置(第 2位 置)の場合に、結像と平面表示装置 31が非重複となり、この結像が立体的二次元画 像 19となって、平面表示装置 31の前方 (表示部 11とは反対側)に表示される。この ような変形例では、図 7に示すように、浮出し表示された立体的二次元画像 19の表 示部 11側の平面表示装置 31 (光透過性部材)に、立体的二次元画像 19と関連する 背景画像 33等が表示可能となる。 When the positions of the display unit 11 and the microlens array 13 are the positions shown in FIG. 6 (a) (first position), the image formation and the flat display device 31 overlap, and this image formation is a two-dimensional image 17. It becomes. Further, when the positions of the display unit 11 and the microlens array 13 are the positions shown in FIG. 6B (second position), the imaging and the flat display device 31 are non-overlapping, and this imaging is two-dimensional. A dimensional image 19 is displayed in front of the flat display device 31 (on the side opposite to the display unit 11). In such a modified example, as shown in FIG. The background image 33 and the like related to the stereoscopic two-dimensional image 19 can be displayed on the flat display device 31 (light transmissive member) on the display unit 11 side.
[0025] また、光透過性部材が平面表示装置 31であるので、図 8に示すように、結像と平面 表示装置 31が重複し、二次元画像 17の状態では額縁のような画面枠 35を表示させ ることが可能となる。これにより、二次元画像 17の状態をより自然に表示することがで きる。 Further, since the light transmissive member is the flat display device 31, as shown in FIG. 8, the image formation and the flat display device 31 overlap each other, and in the state of the two-dimensional image 17, a screen frame 35 like a frame. Can be displayed. Thereby, the state of the two-dimensional image 17 can be displayed more naturally.
[0026] なお、立体的二次元画像表示装置 100は、平面表示装置 31を用いない構成であ つても、画面枠 35を設けることが可能となる。すなわち、この場合には、光透過性部 材 15の周縁に画面枠 35に相当する実際の画面枠(図示せず)を光非透過部材とし て付加する。このように、光透過性部材周縁に、額縁のような画面枠を付設すること で、つまり、二次元画像 17の近傍に実体である光非透過部材が存在することで、二 次元画像 17の状態をより自然に表示することができる。  [0026] Note that the stereoscopic two-dimensional image display device 100 can be provided with the screen frame 35 even when the flat display device 31 is not used. That is, in this case, an actual screen frame (not shown) corresponding to the screen frame 35 is added to the periphery of the light transmissive member 15 as a light non-transmissive member. In this way, by attaching a frame like a frame to the periphery of the light transmissive member, that is, the existence of a light non-transmissive member that is an entity in the vicinity of the two-dimensional image 17, The state can be displayed more naturally.
[0027] また、光透過性部材 15が、例えば電気的に、光の透過と拡散を切り替え可能であ つてもよい。このような場合、結像と平面表示装置 31が重複した二次元画像 17の状 態では拡散(白濁)させ、結像と光透過性部材 15が非重複の立体的二次元画像 19 の状態では透過させる。拡散(白濁)の状態では、光を拡散させて視野角を広げる効 果があるので、表示された画像をより広い斜めの位置力 でも見ることができるように なる。さらに、映像や結像位置可変手段とリンクさせて、透過と拡散を徐々に切り替え てもよい(白濁量、透過率等を徐々に変化させる)。この場合には、二次元画像 17か ら立体的二次元画像 19を徐々に浮き上がらせるような表示効果が得られる。よって、 これらにより、二次元画像 17の状態をより自然に、また立体的二次元画像 19の状態 への切り替えをより効果的に表示することができる。  [0027] Further, the light transmissive member 15 may be electrically switchable between light transmission and diffusion, for example. In such a case, in the state of the two-dimensional image 17 in which the imaging and the flat display device 31 overlap, diffusion (white turbidity) occurs, and in the state of the stereoscopic two-dimensional image 19 in which the imaging and the light transmitting member 15 do not overlap. Make it transparent. In the diffused (white turbid) state, there is an effect of diffusing light and widening the viewing angle, so that the displayed image can be viewed with a wider oblique positional force. Furthermore, transmission and diffusion may be switched gradually by linking with the image or imaging position variable means (gradient change of white turbidity, transmittance, etc.). In this case, it is possible to obtain a display effect that gradually raises the stereoscopic two-dimensional image 19 from the two-dimensional image 17. Therefore, it is possible to display the state of the two-dimensional image 17 more naturally and more effectively to switch to the state of the stereoscopic two-dimensional image 19.
[0028] また、結像位置可変手段は、画像伝達パネルに備えられた焦点可変レンズであつ てもよい。焦点可変レンズとしては、所謂液晶レンズを好適に用いることができる。焦 点可変レンズは、印加電圧の大きさを制御することにより、液晶分子の長軸の向きを 垂直方向に連続的に変えることができる。したがって、液晶分子の配向の方位に入 射した光に対して、屈折率が連続的に変化する。このような焦点可変レンズを用いて 焦点距離を変化させることにより、結像の位置が光透過性部材又は、当該光透過性 部材からずれた位置に表示され、表示部 11や画像伝達パネル、さらには光透過性 部材 15も移動させずに二次元画像 17又は立体的二次元画像 19の表示を切り替え ることが可能となる。これにより、二次元画像'立体的二次元画像の切替機構を簡素 に構成することができる。 [0028] Further, the imaging position varying means may be a variable focus lens provided in the image transmission panel. A so-called liquid crystal lens can be suitably used as the variable focus lens. The focus variable lens can continuously change the direction of the major axis of the liquid crystal molecules in the vertical direction by controlling the magnitude of the applied voltage. Therefore, the refractive index changes continuously with respect to the light incident on the orientation direction of the liquid crystal molecules. By changing the focal length using such a variable focus lens, the position of image formation can be changed to a light transmissive member or the light transmissive member. It is displayed at a position shifted from the member, and the display of the two-dimensional image 17 or the three-dimensional two-dimensional image 19 can be switched without moving the display unit 11, the image transmission panel, and the light-transmissive member 15. . As a result, a switching mechanism between the two-dimensional image and the stereoscopic two-dimensional image can be simply configured.
[0029] したがって、本実施の形態による立体的二次元画像表示装置 100によれば、マイク 口レンズアレイ 13の表示部 11とは反対側に配置される透明又は半透明の光透過性 部材 15と、結像の位置を光透過性部材 15に略一致させて、前記結像と前記光透過 性部材とを重複させることで立体的二次元画像 19を二次元画像 17として表示させる 一方、結像の位置を光透過性部材 15からずらして、前記結像と前記光透過性部材と を非重複とすることで立体的二次元画像 19を表示させる結像位置可変手段とを具備 したので、二次元画像 17と立体的二次元画像 19とを切り替え可能に表示することが でき、例えば光透過性部材 15に表示させていた通常の二次元画像 17を、立体的二 次元画像 19として光透過性部材 15から浮出させることで、画像の浮出し効果'意外 性をより高めて、演出効果をさらに向上させることができる。また、通常の二次元画像 用表示装置としても使用可能となるので、立体的二次元画像 19に適していない例え ば背景の有る画像や黒背景でな ヽ画像の観察を容易〖こすることができる。  Therefore, according to the stereoscopic two-dimensional image display device 100 according to the present embodiment, the transparent or translucent light transmissive member 15 disposed on the opposite side of the display unit 11 of the microphone aperture lens array 13; The three-dimensional image 19 is displayed as the two-dimensional image 17 by making the position of image formation substantially coincide with the light transmissive member 15 and overlapping the image formation and the light transmissive member. The image forming position variable means for displaying the stereoscopic two-dimensional image 19 by shifting the position of the light transmitting member 15 from the light transmitting member 15 and making the image forming and the light transmitting member non-overlapping is provided. The two-dimensional image 17 and the three-dimensional two-dimensional image 19 can be displayed in a switchable manner. For example, the normal two-dimensional image 17 displayed on the light-transmitting member 15 can be displayed as a three-dimensional two-dimensional image 19. By projecting from the member 15, the projecting effect of the image A more enhanced sexual can further improve the performance effect. It can also be used as an ordinary display device for two-dimensional images, so it is easy to observe images with backgrounds or images that are not suitable for a stereoscopic two-dimensional image 19, for example, with a black background. it can.
[0030] また、立体的二次元画像表示方法では、例えば光透過性部材 15に表示させてい た通常の二次元画像 17が、表示モードの切り替えによって、立体的二次元画像 19と して光透過性部材 15から浮出され、画像の浮出し効果 ·意外性がより高められる。ま た、通常の二次元画像 17の表示も可能となる。  [0030] In the stereoscopic two-dimensional image display method, for example, a normal two-dimensional image 17 displayed on the light transmissive member 15 is transmitted as a stereoscopic two-dimensional image 19 by switching the display mode. It is raised from the sex member 15, and the effect of raising the image is improved. In addition, a normal two-dimensional image 17 can be displayed.
[0031] したがって、本実施の形態による立体的二次元画像表示方法によれば、マイクロレ ンズアレイ 13の表示部 11とは反対側に配置される透明又は半透明の光透過性部材 15に、結像の位置を略一致させて、前記結像と前記光透過性部材とを重複させるこ とで立体的二次元画像を二次元画像 17として表示する、又は結像の位置を光透過 性部材 15からずらして前記結像と前記光透過性部材とを非重複とすることで、立体 的二次元画像 19を表示するので、光透過性部材 15に表示させていた通常の二次 元画像 17を、表示モードの切り替えによって、立体的二次元画像 19として光透過性 部材 15から浮出させ、画像の浮出し効果 ·意外性をより高めることで、演出効果をさ らに向上させることができる。また、通常の二次元画像 17の表示も可能となるので、 立体的二次元画像 19に適して 、な 、例えば背景の有る画像や黒背景でな 、画像も 容易に観察できるようになる。 Therefore, according to the stereoscopic two-dimensional image display method according to the present embodiment, the transparent or translucent light transmissive member 15 disposed on the opposite side of the display unit 11 of the microlens array 13 is connected to the transparent lens 15. The three-dimensional image is displayed as the two-dimensional image 17 by making the positions of the images substantially coincide with each other to overlap the image formation and the light transmissive member, or the position of the image formation is the light transmissive member 15. The three-dimensional two-dimensional image 19 is displayed by making the image formation and the light transmissive member non-overlapping from each other, so that the normal two-dimensional image 17 displayed on the light transmissive member 15 is displayed. By switching the display mode, the two-dimensional two-dimensional image 19 is raised from the light-transmitting member 15, and the effect of projecting is further improved by enhancing the image's protrusion effect. Can be further improved. Further, since the normal two-dimensional image 17 can be displayed, it is suitable for the stereoscopic two-dimensional image 19 and can be easily observed, for example, an image with a background or a black background.
本出願は、 2004年 9月 29日出願の日本特許出願 (特願 2004— 285208)、に基 づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。  This application is based on a Japanese patent application filed on September 29, 2004 (Japanese Patent Application No. 2004-285208), the contents of which are incorporated herein by reference.
図面の簡単な説明  Brief Description of Drawings
[0032] [図 1]本発明の実施の形態に係る立体的二次元画像表示装置の概略構成の斜視図 である。  FIG. 1 is a perspective view of a schematic configuration of a stereoscopic two-dimensional image display device according to an embodiment of the present invention.
[図 2]図 1の A— A線断面図である。  2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[図 3]図 2に示した立体的二次元画像表示装置の異なる結像位置を (a) (b)に表した 動作説明図である。  3 is an operation explanatory diagram showing different imaging positions of the stereoscopic two-dimensional image display device shown in FIG. 2 in (a) and (b).
[図 4]光透過性部材を出し入れ可能とした変形例の動作説明図である。  FIG. 4 is an operation explanatory diagram of a modified example in which the light transmissive member can be taken in and out.
[図 5]二次元画像から立体的二次元画像への切り替り過程を (a)〜(c)に表した動作 説明図である。  FIG. 5 is an operation explanatory diagram showing the switching process from a two-dimensional image to a stereoscopic two-dimensional image in (a) to (c).
[図 6]光透過性部材に光透過性の平面表示装置が用いられた変形例の構成図であ る。  FIG. 6 is a configuration diagram of a modified example in which a light transmissive flat display device is used as the light transmissive member.
[図 7]図 6に示した変形例の平面表示装置に背景が表示された状態を表した動作説 明図である。  FIG. 7 is an operation explanatory view showing a state in which a background is displayed on the flat display device of the modification shown in FIG.
[図 8]図 6に示した変形例の平面表示装置に画面枠が表示された状態を表した動作 説明図である。  8 is an operation explanatory diagram showing a state in which a screen frame is displayed on the flat display device of the modified example shown in FIG.
符号の説明  Explanation of symbols
[0033] 11 表示部 [0033] 11 Display
11a 画像表示面  11a Image display surface
13 マイクロレンズアレイ(画像伝達パネル)  13 Micro lens array (image transmission panel)
15 光透過性部材  15 Light transmissive member
17 二次元画像  17 Two-dimensional image
19 立体的二次元画像  19 3D image
31 光透過性の平面表示装置 画面枠 31 Light transmissive flat panel display Screen frame
立体的二次元画像表示装置  Stereoscopic two-dimensional image display device

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
[1] 二次元画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、  [1] a display unit having an image display surface for displaying a two-dimensional image;
前記画像表示面に離間配置され前記画像表示面から出射する光を結像させて、 立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルとを備えた立体的二次元画像表示装 置であって、  A stereoscopic two-dimensional image display device comprising: an image transmission panel that displays a stereoscopic two-dimensional image by imaging light emitted from the image display surface that is spaced apart from the image display surface;
前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に配置される光透過性部材と、 前記結像と前記光透過性部材とを重複させることで前記立体的二次元画像を前記 光透過性部材に表示させることと、前記結像と前記光透過性部材とを非重複とするこ とで空間中に前記立体的二次元画像を表示させることを変化させる結像位置可変手 段と、  A light transmissive member disposed on the opposite side of the display unit of the image transmission panel, and the imaging and the light transmissive member are overlapped to form the stereoscopic two-dimensional image on the light transmissive member. An imaging position variable means for changing the display and displaying the stereoscopic two-dimensional image in space by making the imaging and the light transmissive member non-overlapping;
を具備したことを特徴とする立体的二次元画像表示装置。  A stereoscopic two-dimensional image display device comprising:
[2] 前記結像位置可変手段は、前記表示部と前記画像伝達パネルとの少なくとも一方 を第 1位置と第 2位置との間でそれぞれ移動させて、前記結像と前記光透過性部材 との重複及び非重複を実現することを特徴とする請求項 1に記載の立体的二次元画 像表示装置。  [2] The imaging position varying means moves at least one of the display unit and the image transmission panel between a first position and a second position, respectively, to form the imaging and the light transmissive member. The three-dimensional two-dimensional image display device according to claim 1, wherein overlapping and non-overlapping are realized.
[3] 前記結像位置可変手段は、前記光透過性部材を第 3位置と第 4位置との間で移動 させて前記結像と前記光透過性部材との重複及び非重複を実現することを特徴とす る請求項 1又は 2に記載の立体的二次元画像表示装置。  [3] The imaging position varying means moves the light transmissive member between a third position and a fourth position to realize overlap and non-overlap between the image formation and the light transmissive member. The three-dimensional two-dimensional image display device according to claim 1, characterized in that:
[4] 前記光透過性部材が、前記画像表示面から出射する光の透過と拡散とを切り替え 可能であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 3記載の立体的二次元画像表示装 置。 4. The stereoscopic two-dimensional image display device according to claim 1, wherein the light transmissive member is capable of switching between transmission and diffusion of light emitted from the image display surface. .
[5] 前記結像と前記光透過性部材が重複している時に、前記光透過性部材が前記画 像表示面から出射する光を拡散させることを特徴とする請求項 4に記載の立体的二 次元画像表示装置。  5. The three-dimensional image according to claim 4, wherein when the imaging and the light transmissive member overlap, the light transmissive member diffuses light emitted from the image display surface. Two-dimensional image display device.
[6] 前記光透過性部材が、光透過性の平面表示装置であることを特徴とする請求項 1 乃至請求項 5記載の立体的二次元画像表示装置。  6. The stereoscopic two-dimensional image display device according to claim 1, wherein the light transmissive member is a light transmissive flat display device.
[7] 前記光透過性部材の前記表示部から出射する光が透過しない部分には、光を透 過させな、ゝ部材が付されて!、ることを特徴とする請求項 1乃至請求項 6記載の立体的 二次元画像表示装置。 [7] The portion of the light transmissive member that does not transmit light emitted from the display unit is provided with a collar member that does not transmit light! 6-dimensional Two-dimensional image display device.
[8] 前記結像位置可変手段が、前記画像伝達パネルに備えられた焦点可変レンズで あることを特徴とする請求項 1乃至請求項 7記載の立体的二次元画像表示装置。  8. The stereoscopic two-dimensional image display device according to any one of claims 1 to 7, wherein the imaging position changing means is a variable focus lens provided in the image transmission panel.
[9] 前記画像伝達パネルが、マイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項 1記載 乃至請求項 8記載の立体的二次元画像表示装置。  9. The stereoscopic two-dimensional image display device according to claim 1, wherein the image transmission panel is a microlens array.
[10] 表示部の画像表示面に二次元画像を表示し、  [10] Display a two-dimensional image on the image display surface of the display unit,
前記画像表示面に離間配置した画像伝達パネルによって、前記画像表示面から 出射する光を結像させて、立体的二次元画像を表示する画像表示方法であって、 前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に配置される光透過性部材と、前 記結像と、を重複させることで前記立体的二次元画像を前記光透過性部材に二次 元画像として表示する、又は、前記結像と前記光透過性部材とを非重複とすることで 前記立体的二次元画像を表示することを特徴とする立体的二次元画像表示方法。  An image display method for displaying a stereoscopic two-dimensional image by forming an image of light emitted from the image display surface by an image transmission panel spaced apart on the image display surface, the display unit of the image transmission panel The three-dimensional two-dimensional image is displayed as a two-dimensional image on the light transmissive member by overlapping the light transmissive member disposed on the opposite side of the image and the imaging, or the connection A stereoscopic two-dimensional image display method, wherein the stereoscopic two-dimensional image is displayed by making an image and the light transmissive member non-overlapping.
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