WO2006077706A1

WO2006077706A1 - 立体的二次元画像表示装置及びそのモアレ軽減方法

Info

Publication number: WO2006077706A1
Application number: PCT/JP2005/023173
Authority: WO
Inventors: Isao Tomisawa; Masaru Ishikawa
Original assignee: Pioneer Corporation
Priority date: 2005-01-19
Filing date: 2005-12-16
Publication date: 2006-07-27
Also published as: JPWO2006077706A1

Abstract

　立体的二次元画像表示装置においてモアレが発生し、画像品質を著しく低下させる。　二次元画像を表示する画像表示面１１ａを備えた表示部１１と、画像表示面１１ａに離間配置され画像表示面１１ａから出射する光を結像させて、立体的二次元画像１３を空間１５に表示するマイクロレンズアレイ２５とを備えた立体的二次元画像表示装置１００であって、表示部１１の画素のピッチと、マイクロレンズアレイ２５のマイクロレンズのピッチとを相対的に変えるピッチ可変手段１９を設けた。

Description

明細書

立体的二次元画像表示装置及びそのモアレ軽減方法

技術分野

[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そのモアレ軽減方法に関する。

背景技術

[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、用いないものとに分けることができる。

[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)。

[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や、回折の効果により物体の反射光を完全に再現する電子ホログラフィシステムもある力情報量が多量となる。

[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、しかも、格段に少ない情報量で臨場感を得ることができた。

[0006] 特許文献 1 :特開平 10— 221644号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[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、空間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、図 1に示す表示部 1に、例えば平面状の画像表示面 3aを有する液晶表示装置 3を用いた場合、画像表示面 3aの画素ピッチ P1 と、マイクロレンズアレイ 5のレンズピッチ P2によってモアレ（moire)が発生することがあった。すなわち、規則的なパターンが重なり合うことによってモアレ (モアレ縞）が発生する。上記の立体的二次元画像表示装置の場合、モアレは、画像表示面 3aからの出射光 7が結像するときに、画像表示面 3aの画素ピッチ P1と、マイクロレンズ 5のピッチ P2とのずれによって、光学的振幅が変調された干渉縞のような模様 (モアレ）を発生し、画像品質を著しく低下させる。これに対し、異なる表示部ごとの画像表示面の画素ピッチに対して、各々適したレンズピッチで、種々のマイクロレンズアレイを製作するのは、製品コストが増大するとともに部品管理が煩雑となり現実的でない。

[0008] 本発明が解決しょうとする課題としては、立体的二次元画像表示装置においてモアレが発生し、画像品質を著しく低下させるという問題が一例として挙げられる。

課題を解決するための手段

[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空間に表示するマイクロレンズアレイとを備えた立体的二次元画像表示装置であって、前記表示部の画素のピッチと、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチとを相対的に変えるピッチ可変手段が設けられたことを特徴とする。

[0010] 請求項 10記載の立体的二次元画像表示装置のモアレ軽減方法は、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マイクロレンズァレイによって、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空間に表示する立体的二次元画像表示装置のモアレ軽減方法であって、前記表示変えることを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下、本発明に係る立体的二次元画像表示装置及びそのモアレ軽減方法の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。

図 2は本発明の第 1の実施の形態に係る立体的二次元画像表示装置の構成を表す斜視図、図 3は図 2の A— A矢視図である。

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に離間配置され画像表示面 11 aから出射する光を結像させて立体的二次元画像 13を空間 15に表示する画像伝達パネル 17と、ピッチ可変手段 19とを主要な構成部材として具備している。

[0012] 表示部 11は、例えばその一例として、カラー液晶表示装置 (LCD)を用いることができ、フラットな画像表示面 11aと、図示しないバックライト照明部及びカラー液晶駆動回路等を備える。また、表示部 11は、上記カラー液晶表示装置 (LCD)以外にも、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を用いることができる。カラー液晶駆動回路は、後述の映像信号供給部から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] 図 4は図 3に示した画像伝達パネルの拡大図である。

画像伝達パネル 17は、 2次元状に配列された複数のマイクロ凸レンズ 23からなるマイクロレンズアレイ 25を含む。マイクロレンズアレイ 25は、例えば二枚のレンズァレィ半体 25a、 25bを一体化させてなる。各レンズアレイ半体 25a、 25b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 2 3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。

[0014] 一面に形成された各マイクロ凸レンズ 23a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 23bの光軸と同一となるように調整されており、また各レンズァレイ半体 25a、 25b間で隣り合うマイクロ凸レンズ 23b、 23a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 25a、 25b 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ァレイ 25を利用した実施例を記載する力マイクロレンズアレイ 25の構成としてはこれに限られるものではない。

[0015] マイクロレンズアレイ 25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 25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 25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空間 15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、空間上の二次元平面である結像面 21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、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、結像面 21に表示される二次元画像は、擬似的な立体画像、すなわち、立体的二次元画像 13として観察者に認識される。

[0016] この立体的二次元画像 13は、マイクロレンズアレイ 25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、例えば図示しない筐体の前面に、その結像面 21に表示される立体的二次元画像 13を正面力も見ることができるように開口が設けられる。

[0017] マイクロレンズアレイ 25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 25a、 25bから入射させ、内部で一回反転させた後、レンズアレイ半体 25a、 25b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 25は、表示部 11 に表示された二次元画像を結像面 21上に正立の立体的二次元画像 13として表示することができる。

[0018] なお、マイクロレンズアレイ 25は、レンズアレイ半体 25a、 25b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 13として表示させる。

[0019] 以上のような基本構成に加え、立体的二次元画像表示装置 100では、さらにピッチ可変手段 19を備える。ピッチ可変手段 19は、表示部 11の画素のピッチと、マイクロレンズアレイ 25のマイクロ凸レンズ 23のピッチとを相対的に変えるように働く。相対的に変えるとは、いずれか一方のピッチに対していずれか他方のピッチを変えることを言う。また、ピッチを変えるとは、画素中心を通る光軸同士間の間隔、又はマイクロ凸レンズ 23の中心を通る光軸同士間の間隔を変えることを言う。したがって、本来、平行に対面配置される画像表示面 1 laとマイクロレンズアレイ 25とにおいて、例えばマイク口レンズアレイ 25が画像表示面 11aに対して所定の角度で傾斜されれば、マイク口凸レンズ 23の中心を通る光軸同士間の間隔は圧縮されて短くなる方向に変わる。つまり、表示部 11の画素のピッチと、マイクロ凸レンズ 23のピッチが相対的に変わることになる。

[0020] ここで、観察されるモアレは、表示部 11の画素ピッチとマイクロレンズアレイ 25のレンズピッチ、そして、マイクロレンズアレイ 25の作動距離（画像表示面 11aとマイクロレンズアレイ 25の間隔)、観察者の観察距離 (観察者と立体的二次元画像表示装置 1 00の間の距離）によって変化する。所定の作動距離、所定の観察距離から観察した場合、画素ピッチとレンズピッチを相対的に変化させていくと、モアレの発生が軽減される (若しくは、発生が無くなる)ピッチ関係が存在する。つまり、相対的なピッチの変化によって光学的振幅の変調度合が変化し、モアレ縞が強調されるようなピッチ関係と軽減されるようなピッチ関係が存在する。また、作動距離や観察距離を変化させることも、観察者から見ればピッチの関係を相対的に変化させることになるため、全ての条件でモアレの発生を抑えることは困難であるが、所定の観察条件、若しくは平均的な観察条件で、モアレの発生が最も軽減されるピッチ関係を探すことは可能である。

[0021] 本実施の形態では、ピッチ可変手段 19として、傾斜角可変機構 27が設けられている。傾斜角可変機構 27は、四角形状となるマイクロレンズアレイ 25の例えば 3つの隅部に設けられる。マイクロレンズアレイ 25は、この傾斜角可変機構 27を介して図示しない装置フレーム等に支持される。なお、傾斜角可変機構 27が設けられない 1つの隅部は、変位可能に装置フレーム等に支持される。

[0022] 図 5はピッチ可変手段である傾斜角可変機構の断面図、図 6は傾斜されたマイクロレンズアレイを表す側面図である。

傾斜角可変機構 27としては、例えば図 5に示す構成のものを用いることができる。すなわち、傾斜角可変機構 27は、装置フレーム等に固定される断面 L字状の支持材 31に、調整ねじ 33を螺合している。調整ねじ 33は、マイクロレンズアレイ 25の縁部を保持する保持材 35を回転可能に貫通している。支持材 31と保持材 35との間の調整ねじ 33にはコイルパネ 37が外挿され、コイルパネ 37は保持材 35を押圧している。

[0023] 傾斜角可変機構 27は、マイクロレンズアレイ 25が画像表示面 11aと平行に対面配置されている状態において、例えばマイクロレンズアレイ 25の上部左右の 2つのものの調整ねじ 33が締め込まれることで、図 6に示すように、マイクロレンズアレイ 25の上辺 25cが画像表示面 11aに接近する方向に移動されて傾斜される。つまり、マイクロレンズアレイ 25を、表示部 11の画像表示面 11aに対して傾斜可能に保持する。これにより、表示部 11の画素のピッチと、マイクロレンズアレイ 25のマイクロ凸レンズ 23のピッチが相対的に変えられるようになって!/、る。

[0024] 次に、本実施の形態の立体的二次元画像表示装置 100において、表示部 11に対して、映像記録媒体から映像信号を再生するための構成の一例を挙げて、映像再生の方法を説明する。図 7は映像信号供給部の概略構成を示すブロック図である。

[0025] 表示部 11のカラー液晶駆動回路には、映像信号供給部 41が電気的に接続される。映像信号供給部 41は、記録媒体 43に光ビーム 45を照射し、記録媒体 43上の記録ピットを読取るピックアップ 47と、ピックアップ 47からの再生信号を復調する復調部 49と、復調信号を入力し、画像情報信号と音声情報信号に分離して出力するデマルチプレクサ 53と、画像情報信号をデコード処理し、ビデオ信号を出力するビデオデコーダ 55と、音声情報信号をデコード処理し、オーディオ信号を出力するオーディオデコーダ 57と、記録媒体 43を回転駆動するスピンドルモータ 59と、スピンドルモータ 59の回転制御とピックアップのフォーカスサーボ及びトラッキングサーボ制御を行うサーボ回路 61と、ユーザー操作される操作部 63と、操作部 63からの操作信号に基づ、て装置全体の制御を行うシステムコントローラ 65と、メモリ 67とから構成されて!ヽる。

[0026] 映像信号供給部 41は、映像信号が記録された記録媒体を再生し、表示部 11にかかる映像信号を供給する。記録媒体には、奥行き感を持つ立体的な二次元画像の映像信号が予め記録されている。奥行き感を持つ立体的な二次元画像として、より具体的には、遠近法にて描画された画像、或いは動画像を表示するに際し近景の動きは早くかつ遠景の動きは遅く表示する画像等を挙げることができる。さらに、立体的二次元画像がより立体的に浮かび上がって見えるよう、立体的二次元画像以外の背景部分が黒色などの暗色とされても良い。

[0027] 次に、上記の構成を有する立体的二次元画像表示装置 100の作用を説明する。

図 8は傾斜角可変機構によるピッチ可変の状況を表す動作説明図である。本実施の形態による立体的二次元画像表示装置 100では、映像信号供給部 41から表示部 11のカラー液晶駆動回路へビデオ信号が入力されると、表示部 11の画像表示面 11aに二次元画像が表示される。二次元画像は、表示部 11に設けられたバックライト照明によって各画素 71を透過する画像の出射光となる。ここで、表示部 11 の各画素 71のピッチが P1である場合、マイクロ凸レンズ 23のピッチが図 1に示した P 2であると、上記したようにピッチのずれによってモアレが発生し、マイクロ凸レンズ 23 のピッチが P3であると、相対的なピッチの関係によりモアレの発生が軽減されるとする。本実施の形態では、マイクロレンズアレイ 25を支持する例えば上辺左右における傾斜角可変機構 27の調整ねじ 33がねじ込まれることで、図 8に示すように、マイクロレンズアレイ 25の上辺が画像表示面 1 laに接近する方向に傾斜される。

[0028] これにより、本来、 P2であるマイクロ凸レンズ 23のピッチ力短縮される方向に圧縮されて見かけ上 P3となる。その結果、モアレの発生が軽減され (若しくは、発生が無くなり）、良好な画像品質で観察が可能になる。また、この傾斜角可変機構 27によれば、簡単な構造で微調整しながらモアレを軽減できる。そして、モアレが最も目立たない相対ピッチに調整が可能となる。さらに、マイクロレンズアレイ 25を可動するので、傾斜角可変機構 27が小型となる。

[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、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に離間配置され画像表示面 11aから出射する光を結像させて、立体的二次元画像を空間 15 に表示するマイクロレンズアレイ 25とを備えた立体的二次元画像表示装置であって、表示部 11の画素 71のピッチ P1と、マイクロレンズアレイ 25のマイクロ凸レンズ 23のピッチ P2とを相対的に変えるピッチ可変手段 19が設けられたので、 P2であるマイク口凸レンズ 23のピッチ力短縮される方向に圧縮されて見かけ上 P3となる。その結果、モアレの発生が低減され (若しくは、発生が無くなり）、良好な画像品質で観察が可會になる。

[0030] また、本実施の形態による立体的二次元画像表示装置のモアレ軽減方法によれば、表示部 11の画像表示面 11aに二次元画像を表示し、画像表示面 11aに離間配置したマイクロレンズアレイ 25によって、画像表示面 11aから出射する光を結像させて、立体的二次元画像を空間 15に表示する立体的二次元画像表示装置 100のモアレ軽減方法であって、表示部 11の画素のピッチと、マイクロレンズアレイ 25のマイクロレンズのピッチとを相対的に変えるので、 P2であるマイクロ凸レンズ 23のピッチを見かけ上、 P3にすることができ、その結果、モアレの発生が軽減され、良好な画像品質で観察が可能になる。

[0031] なお、本実施の形態では、マイクロレンズアレイ 25に傾斜角可変機構 27が設けられる場合を説明したが、本発明に係る立体的二次元画像表示装置は、本実施の形態とは逆に、表示部 11に、ピッチ可変手段 19である傾斜角可変機構 27を設けてもよぐさらには、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 25の双方に傾斜角可変機構 27 を設けるものであってもよ、。

[0032] 次に、本発明に係る立体的二次元画像表示装置の第 2の実施の形態を説明する。

図 9はピッチ可変手段である回転角可変機構の正面図、図 10は回転されたマイク口レンズアレイを表す正面図、図 11は回転角可変機構によるピッチ可変の状況を表す動作説明の側面図 (a)、その要部平面図 (b)である。

本実施の形態による立体的二次元画像表示装置は、ピッチ可変手段 79が、回転角可変機構 81であることに特徴を有する。他の構成は、上記の立体的二次元画像表示装置 100と同様である。

[0033] 回転角可変機構 81は、例えばマイクロレンズアレイ 25の上辺左右に設けられ、マイクロレンズアレイ 25を画像表示面 11aに垂直な軸回りに回転可能に保持する。回転角可変機構 81は、図示しない装置フレームに固定される支持材 83に調整ねじ 85が螺合される。調整ねじ 85の先端には保持材 87が相対回転可能に支持され、保持材 87はマイクロレンズアレイ 25の周縁を保持する。つまり、調整ねじ 85が回動されることにより、支持材 83と保持材 87との間隙が拡縮する方向に調整可能となっている。

[0034] また、保持材 87の下辺と支持材 83との間には、図示しない付勢手段 (圧縮ばね等 )が配設され、この付勢手段は保持材 87を上方へ付勢している。したがって、観察者側から見て、マイクロレンズアレイ 25の左上の調整ねじ 85を上方向へ移動するように回すことで、支持材 83の左隅が上方へ移動され、図 10に示すように、マイクロレンズアレイ 25が時計回りに回転されることとなる。

[0035] この立体的二次元画像表示装置では、回転角可変機構 81によってマイクロレンズアレイ 25が画像表示面 11aに垂直な軸回りに回転されることで、実際のマイクロ凸レンズ 23のピッチが P2であっても、図 11 (a)及び図 11 (b)に示すように、マイクロ凸レンズ 23のピッチ P2が、短縮される方向に圧縮されて見かけ上 P3となる。つまり、表示部 11の画素 71のピッチとマイクロ凸レンズ 23のピッチが相対的に変わる。

[0036] その結果、モアレの発生が軽減され、良好な画像品質で観察が可能になる。また、この回転角可変機構 81によれば、簡単な構造で微調整しながらモアレを軽減できる。そして、最も目立たない相対ピッチに調整が可能となる。さらに、マイクロレンズァレィ 25を可動するので、回転角可変機構 81が小型となる。

[0037] なお、本実施の形態では、マイクロレンズアレイ 25に回転角可変機構 81が設けられる場合を説明したが、本発明に係る立体的二次元画像表示装置は、本実施の形態とは逆に、表示部 11に、ピッチ可変手段 79である回転角可変機構 81を設けてもよぐさらには、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 25の双方に回転角可変機構 81 を設けるものであってもよ、。

[0038] 次に、本発明に係る立体的二次元画像表示装置の第 3の実施の形態を説明する。

図 12はピッチ可変手段である加振機構の備えられたマイクロレンズアレイの側面図

、図 13は加振機構によるピッチ可変の状況を表す動作説明図である。

本実施の形態による立体的二次元画像表示装置は、ピッチ可変手段 91が、加振機構 93であることに特徴を有する。他の構成は、上記の立体的二次元画像表示装置 100と同様である。

[0039] 加振機構 93は、マイクロレンズアレイ 25を保持する図示しない保持材の周縁に固定される加振機 (バイブレータ） 95と、この加振機 95を装置フレーム 97に支持する振動吸収材 99とからなる。加振機 95は、重心を偏芯させた回転子を内蔵し、この回転子がモータによって回転されることで、マイクロレンズアレイ 25を例えば面方向（図 12 の上下方向）に往復細動させる。

[0040] この立体的二次元画像表示装置では、加振機構 93によってマイクロレンズアレイ 2 5が画像表示面 11aに平行な例えば上下方向へ往復細動されることで、実際のマイクロ凸レンズ 23のピッチが P2であっても、図 13に示すように、マイクロレンズアレイ 25 の位置が変位する。すなわち、表示部 11の画素 71のピッチとマイクロ凸レンズ 23のピッチとのずれの位置関係が時間的に変化する。

[0041] その結果、発生したモアレの位置が時間的に細力べ変動するため、モアレが平均化、多重化され、観察者力見ると、モアレの発生が均質化されることにより軽減され、画像品質が向上する。また、マイクロレンズアレイを上下方向へ往復細動した場合、モアレのみが上下へ位置変動するため、立体的二次元画像の上下の位置変動は発生しない。

[0042] なお、本実施の形態では、マイクロレンズアレイ 25に加振機構 93が設けられる場合を説明したが、本発明に係る立体的二次元画像表示装置は、本実施の形態とは逆に、表示部 11に、ピッチ可変手段 91である加振機構 93を設けてもよぐさらには、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 25の双方に加振機構 93を設けるものであってもよい。

[0043] 次に、本発明に係る立体的二次元画像表示装置の第 4の実施の形態を説明する。図 14はピッチ可変手段である不規則配列のマイクロレンズアレイを表す要部正面図、図 15は図 14に示したマイクロレンズアレイの側面視を (a)、平面視を (b)に表した要部説明図、図 16は不規則配列のマイクロレンズアレイによるピッチ可変の状況を表す動作説明図である。

本実施の形態による立体的二次元画像表示装置は、ピッチ可変手段 101が、不規則配列のマイクロレンズアレイ 103であることに特徴を有する。他の構成は、上記の立体的二次元画像表示装置 100と同様である。

[0044] 不規則配列のマイクロレンズアレイ 103は、マイクロ凸レンズ 23を同一曲率でかつ異なるピッチで配列して形成される。すなわち、不規則配列のマイクロレンズアレイ 1 03には、例えば複数 (本実施の形態では 3種類)の異なる外径 dl、 d2、 d3 (dl >d2 >d3)のマイクロ凸レンズ 23c、 23d、 23eが不規則に配列されている。同一曲率でかつ異なる直径のマイクロ凸レンズ 23c、 23eは、図 15に示すように、マイクロ凸レンズ 23cの周縁を切除することで、マイクロ凸レンズ 23eが形成される。

[0045] これにより、マイクロ凸レンズ 23c、 23d、 23eを不規則に配列することで、同一曲率でかつ異なるレンズピッチとなった不規則配列のマイクロレンズアレイ 103が構成される。したがって、上記のマイクロレンズアレイ 25に代えて、不規則配列のマイクロレンズアレイ 103を表示部 11に対面配置することで、本来の画素 71のピッチとマイクロ凸レンズ 23のピッチとを相対的に変えることが可能となる。

[0046] この立体的二次元画像表示装置では、不規則配列のマイクロレンズアレイ 103が用いられることで、本来、マイクロ凸レンズ 23のピッチが P2であることにより表示部 11 の画素ピッチ P1との間に一定のピッチのずれが生じるのに対し、大中小の外径に形成されたマイクロ凸レンズ 23c、 23d、 23eが適宜隣接する間隔を変えて配列されるため、ピッチのずれが一定でなくなる。

[0047] その結果、規則的なピッチの関係がなくなり、モアレの発生が抑制される。若しくは、モアレが発生したとしても、不規則なモアレ縞となるので、観察者力見ると明確にモアレを認識することができないため、モアレが軽減され画像品質が向上する。また、この立体的二次元画像表示装置では、追加機構を付設せずに、不規則配列のマイク口レンズアレイ 103を採用するのみで、簡易にモアレを軽減することができる。 [0048] 次に、本発明に係る立体的二次元画像表示装置の第 5の実施の形態を説明する。図 17はピッチ可変手段である傾斜用ホルダを表す要部斜視図、図 18はピッチ可変手段である回転用ホルダを表す要部正面図である。

本実施の形態による立体的二次元画像表示装置は、ピッチ可変手段 111、 113が、マイクロレンズアレイ 25を所定の傾斜角で保持する傾斜用ホルダ 115、或いは所定の回転角度で保持する回転用ホルダ 117であることに特徴を有する。他の構成は、上記の立体的二次元画像表示装置 100と同様である。

[0049] 図 17に示す傾斜用ホルダ 115は、図示しない装置フレーム等に固定され、マイクロレンズアレイ 25の上縁、下縁を保持する保持溝 119を有する。この保持溝 119は、画像表示面 11 aに対して所定の角度（図 8に示したモアレを軽減する相対的なピッチの関係になる角度)傾斜して形成されている。したがって、マイクロレンズアレイ 25の上下縁を保持溝 119に嵌入されて保持すれば、マイクロレンズアレイ 25が画像表示面 1 laに対して所定の角度傾斜して保持固定されるようになって、る。

[0050] また、図 18に示す回転用ホルダ 117は、図示しない装置フレーム等に固定され、マイクロレンズアレイ 25の上縁、下縁を保持する保持溝 121を有する。この保持溝 12 1は、上縁の一端と他端とで異なる深さとなるように溝底が傾斜して形成されている。したがって、マイクロレンズアレイ 25の上下縁を保持溝 121に嵌入されて保持すれば、マイクロレンズアレイ 25が画像表示面 1 laに垂直な軸回りに所定の角度（図 11 (a) 及び図 11 (b)に示したモアレを軽減する相対的なピッチの関係になる角度）回転して保持固定されるようになって!/ヽる。

[0051] これらピッチ可変手段 111、 113によれば、マイクロレンズアレイ 25をモアレの発生を軽減する相対的なピッチの関係になる角度で保持するため、表示部 11の画素 71 のピッチとマイクロ凸レンズ 23のピッチが相対的に変わるので、モアレの発生が軽減され、良好な画像品質で観察が可能になる。また、これらのピッチ可変手段においては、表示部 11の画素ピッチに対して、モアレの発生を軽減する相対的なピッチの関係にするために、所望の保持角度を事前に検討、把握しておく。したがって、表示部 11の種類別に設計した傾斜用ホルダ 115或いは回転用ホルダ 117を用いることで、立体的二次元画像表示装置一台一台毎に調整機構を付加することなぐ最も簡単な構造でモアレを軽減できる。

[0052] なお、本実施の形態では、マイクロレンズアレイ 25にピッチ可変手段 111、 113力 S 設けられる場合を説明したが、本発明に係る立体的二次元画像表示装置は、本実施の形態とは逆に、表示部 11に、ピッチ可変手段 111、 113を設けてもよぐさらには、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 25の双方にピッチ可変手段 111、 113を設けるものであってもよい。また、ホルダは、傾斜用ホルダ 115の構成と、回転用ホルダ 117の構成とを同時に備えるものであってもよい。このような傾斜'回転用ホルダによれば、マイクロレンズアレイ 25を傾斜させた姿勢で回転保持することができる。

[0053] なお、本発明に係る立体的二次元画像表示装置は、上記した各実施の形態によるピッチ可変手段 19、 79、 91、 101、 111、 113を適宜組み合わせて設けるものであつてもよく、その場合においても、上記と同様の各作用 '効果が重複して得られるものである。

図面の簡単な説明

[0054] [図 1]画素のピッチとマイクロレンズのピッチにより生じるモアレを説明するための従来の表示部とマイクロレンズアレイとの側面図である。

[図 2]本発明の第 1の実施の形態に係る立体的二次元画像表示装置の構成を表す斜視図である。

[図 3]図 2の A— A矢視図である。

[図 4]図 3に示した画像伝達パネルの拡大図である。

[図 5]ピッチ可変手段である傾斜角可変機構を表す側面図である。

[図 6]傾斜されたマイクロレンズアレイを表す側面図である。

[図 7]映像信号供給部の概略構成を示すブロック図である。

[図 8]傾斜角可変機構によるピッチ可変の状況を表す動作説明図である。

[図 9]ピッチ可変手段である回転角可変機構の正面図である。

[図 10]回転されたマイクロレンズアレイを表す正面図である。

[図 11]回転角可変機構によるピッチ可変の状況を表す動作説明の側面図 (a)、その要部平面図 (b)である。

[図 12]ピッチ可変手段である加振機構の備えられたマイクロレンズアレイの側面図である。

[図 13]加振機構によるピッチ可変の状況を表す動作説明図である。

[図 14]ピッチ可変手段である不規則配列のマイクロレンズアレイを表す要部正面図である。

[図 15]図 14に示したマイクロレンズアレイの側面視を (a)、平面視を (b)に表した要部説明図である。

[図 16]不規則配列のマイクロレンズアレイによるピッチ可変の状況を表す動作説明図である。

[図 17]ピッチ可変手段である傾斜用ホルダを表す要部斜視図である。

[図 18]ピッチ可変手段である回転用ホルダを表す要部正面図である。

符号の説明

11···表示部

11a…画像表示面

13···立体的二次元画像

15…空間

19、 79、 91、 101、 111、 113···ピッチ可変手段

23···マイクロ凸レンズ（マイクロレンズ）

23c、 23d、 23e…マイクロ凸レンズ（同一曲率でかつ異なるピッチで配列されたマイク口レンズ）

25···マイクロレンズアレイ

27···傾斜角可変機構

71…画素

81···回転角可変機構

93…加振機構

100…立体的二次元画像表示装置

103…不規則配列のマイクロレンズアレイ

115·· '傾斜用ホルダ (ホルダ）

117…回転用ホルダ（ホルダ） Pl、 P2、 Ρ3···ピッチ

Claims

請求の範囲

[1] 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から出射する光を結像させて、立体的二次元画像を空間に表示するマイクロレンズアレイとを備えた立体的二次元画像表示装置であって、

前記表示部の画素のピッチと、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチとを相対的に変えるピッチ可変手段が設けられたことを特徴とする立体的二次元画像表示装置。

[2] 前記ピッチ可変手段が、

前記マイクロレンズアレイを、前記表示部の画像表示面に対して傾斜可能に保持する傾斜角可変機構であることを特徴とする請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置。

[3] 前記ピッチ可変手段が、

前記表示部を、前記マイクロレンズアレイに対して傾斜可能に保持する傾斜角可変機構であることを特徴とする請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置。

[4] 前記ピッチ可変手段が、

前記マイクロレンズアレイを、前記画像表示面に垂直な軸回りに回転可能に保持する回転角可変機構であることを特徴とする請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置。

[5] 前記ピッチ可変手段が、

前記表示部を、前記マイクロレンズアレイに垂直な軸回りに回転可能に保持する回転角可変機構であることを特徴とする請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置。

[6] 前記ピッチ可変手段が、

前記マイクロレンズアレイを振動させる加振機構であることを特徴とする請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置。

[7] 前記ピッチ可変手段が、

前記表示部を振動させる加振機構であることを特徴とする請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置。

[8] 前記ピッチ可変手段が、

同一曲率でかつ異なるピッチで配列されたマイクロレンズを含む不規則配列の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記載の立体的二次元画像表示装置

[9] 前記ピッチ可変手段が、

前記マイクロレンズアレイ又は前記表示部の、ずれか一方、若しくは前記マイクロレンズアレイ及び前記表示部の双方を、所定の傾斜角度又は所定の回転角度の、ずれか一方、若しくは所定の傾斜角度及び所定の回転角度の双方で保持するホルダであることを特徴とする請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置。

[10] 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マイクロレンズアレイによって、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空間に表示する立体的二次元画像表示装置のモアレ軽減方法であって、

前記表示部の画素のピッチと、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチとを相対的に変えることを特徴とする立体的二次元画像表示装置のモアレ軽減方法。

[11] 前記マイクロレンズアレイ又は前記表示部の、ずれか一方、若しくは前記マイクロレンズアレイ及び前記表示部の双方を所定の角度で傾斜させることにより、前記画素のピッチと前記マイクロレンズのピッチとを相対的に変えることを特徴とする請求項 10記載の立体的二次元画像表示装置のモアレ軽減方法。

[12] 前記マイクロレンズアレイ又は前記表示部のいずれか一方、若しくは前記マイクロレンズアレイ及び前記表示部の双方を所定の角度で画像表示面に垂直な軸回りに回転させることにより、前記画素のピッチと前記マイクロレンズのピッチとを相対的に変えることを特徴とする請求項 10記載の立体的二次元画像表示装置のモアレ軽減方法。

[13] 前記マイクロレンズアレイ又は前記表示部のいずれか一方、若しくは前記マイクロレンズアレイ及び前記表示部の双方を振動させることにより、前記画素のピッチと前記マイクロレンズのピッチとを相対的に変えることを特徴とする請求項 10記載の立体的二次元画像表示装置のモアレ軽減方法。 [14] 前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズを同一曲率でかつ異なるピッチで配列することにより、前記画素のピッチと前記マイクロレンズのピッチとを相対的に変えることを特徴とする請求項 10記載の立体的二次元画像表示装置のモアレ軽減方法。