JP2011033803A - Stereoscopic image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、立体画像表示装置に関する。 The present invention relates to a stereoscopic image display device.
立体的に映像を知覚させる3次元映像表示装置は、次世代映像技術として様々な方式による開発が行われている。現在商品化されている方式は立体視用の専用眼鏡を必要とするものが主流であるが、簡便さの観点から、専用眼鏡を使用しないで立体視を実現する立体画像表示方式が強く望まれている。 Three-dimensional video display devices that perceive video in three dimensions have been developed by various methods as next-generation video technology. Currently, commercialized methods that require special glasses for stereoscopic viewing are the mainstream, but from the viewpoint of simplicity, a stereoscopic image display method that realizes stereoscopic viewing without using dedicated glasses is strongly desired. ing.
専用眼鏡が不要な立体画像表示装置の構成として、パララックスバリア方式、または、レンチキュラ方式などがある。これらの方式は、ベースとなる液晶表示パネルなどの画素型ディスプレイの上面に、光学素子としてパララックスバリアまたはレンチキュラレンズを配置している。光学素子により表示パネルから出射される光線の方向を制限することにより、表示される画像を方向別に複数に分離することができる。3次元画像表示装置では、左右の眼のそれぞれに対応した視差画像を観察者に知覚させることで、立体視を実現している。 As a configuration of a stereoscopic image display device that does not require dedicated glasses, there are a parallax barrier method, a lenticular method, and the like. In these methods, a parallax barrier or lenticular lens is arranged as an optical element on the upper surface of a pixel type display such as a liquid crystal display panel as a base. By limiting the direction of the light beam emitted from the display panel by the optical element, the displayed image can be divided into a plurality of directions. In the three-dimensional image display device, stereoscopic viewing is realized by causing the observer to perceive parallax images corresponding to the left and right eyes.
上記方式のうち、パララックスバリア方式については、表示パネル上に遮光部を設けるため、光の利用効率が低下するという問題がある。特に、視差数の多い多眼式に適用する場合には、遮光部の面積が増加してバリアの開口率が低下するため、この問題が顕著になる。 Among the above methods, the parallax barrier method has a problem that the light use efficiency is lowered because the light shielding portion is provided on the display panel. In particular, when the present invention is applied to a multi-view system having a large number of parallaxes, this problem becomes significant because the area of the light-shielding portion increases and the aperture ratio of the barrier decreases.
レンチキュラレンズ方式の画像表示装置を開示した先行文献として、たとえば、特許文献1(特開2009−15337号公報)がある。特許文献1に記載された画像表示装置には、光利用効率が低下する問題はない。ただし、表示パネルの上面に、表示パネルから出射される光線の方向を制限する光学素子が配置されているため、立体画像表示装置の小型化を図るうえで障害となる。
As a prior document disclosing a lenticular lens type image display device, for example, there is Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-15337). The image display device described in
また、線光源を表示パネルの下方に配置することで、表示パネル上に配置する光学素子を不要とする立体画像表示装置の方式も提案されている。このような立体画像表示装置を開示した先行文献として、たとえば、特許文献2(特表2007−507071号公報)がある。 In addition, a method of a stereoscopic image display apparatus has been proposed in which a linear light source is disposed below the display panel, thereby eliminating the need for an optical element disposed on the display panel. As a prior document disclosing such a stereoscopic image display device, for example, there is Patent Document 2 (Japanese translations of PCT publication No. 2007-507071).
特許文献2に記載された3Dディスプレイ装置用バックライトは、導光部とその側面に設けられた光源とから構成されており、導光部の上面に形成された複数の溝が、線光源としての役割を果たしている。バックライトの上面側に配置された表示パネルへ照射される光は、線光源から出射した光とみなすことができる。よって、立体画像の観察者は、線光源の位置と目の位置とにより決定される特定の平面画像を、それぞれの目で観察することにより、立体画像を認識することができる。
The backlight for the 3D display device described in
さらに、導光部の面内輝度の分布を均一に保ちつつ、出射光の出射特性を切り替えることができる液晶表示装置を開示した先行文献として、特許文献3(特開2008−269866号公報)がある。特許文献3に記載された液晶表示装置では、導光部の一側面に対向する第1光源と、導光部の他の側面に対向する第2光源とを配置している。導光部には、第1光源および第2光源から入射した光を出射する際の出射特性を調整する特性調整部が、第1光源および第2光源のそれぞれに対応するように設けられている。
Furthermore, Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-269866) is a prior art document that discloses a liquid crystal display device capable of switching the emission characteristics of emitted light while keeping the in-plane luminance distribution of the light guide portion uniform. is there. In the liquid crystal display device described in
立体画像表示装置では、互いに視差を有する平面画像を水平方向に配置して、立体画像を表示するが、立体視時の解像度の低下を抑えるため、平面画像を構成する1絵素を表示パネル上の垂直方向に配置する方法がある。この方法を縦ストライプ配置のカラーフィルタを備えた表示パネルに適用する場合、表示パネル上の1絵素の配置は斜めになる。 In a stereoscopic image display apparatus, planar images having parallax with each other are arranged in the horizontal direction to display a stereoscopic image. In order to suppress a decrease in resolution during stereoscopic viewing, one picture element constituting the planar image is displayed on the display panel. There is a method of arranging in the vertical direction. When this method is applied to a display panel having color filters arranged in a vertical stripe, the arrangement of one picture element on the display panel is slanted.
特許文献2の図4,5に記載されているように、線光源方式の立体画像表示装置に、1絵素の配置を斜めにした表示パネルを適用する場合、導光部に形成される溝は、表示パネルの絵素の配置に対応して、導光部の側面に対して斜めに形成される。
As described in FIGS. 4 and 5 of
図15は、導光部の内部に導光部の側面に対して斜めに反射部を形成した従来の立体画像表示装置を示す模式平面図である。図15に示すように、従来の立体画像表示装置には、板状の導光部71の一側面に対向するように光源部79が配置されている。導光部71の内部には、上記のように、表示パネルの絵素の配置に対応して、導光部71の側面に対して斜めに複数の反射部72〜77により構成される反射部78が形成されている。
FIG. 15 is a schematic plan view showing a conventional stereoscopic image display device in which a reflection portion is formed obliquely with respect to the side surface of the light guide portion inside the light guide portion. As shown in FIG. 15, in the conventional stereoscopic image display device, a
光源部79から出射された光は、導光部71の内部に入射され、導光部71の内部を反射しながら伝搬する。反射部78は、所定の距離を置いて並列に配置された反射部72〜77で構成されている。反射部72〜77は、それぞれ導光部71の側面に対して斜めに形成されているため、導光部71内を伝搬する光のうち、反射部78に対して直交する方向に伝搬する光が多くなるに従って、表示パネルの正面方向から出射される光の輝度が高くなる。
The light emitted from the
図15中の矢印方向に伝搬する光が、反射部78に対して直交する方向に伝搬する光である。図15に示すように、導光部71には、光源部79から出射されて図中の矢印方向に平行に伝搬する光が到達する領域であり、導光部71から出射される光の輝度の高い明領域80が形成される。また、導光部71には、光源部79から出射されて図中の矢印方向に平行に伝搬する光が到達しない領域であり、導光部71から出射される光の輝度の低い暗領域81が形成される。
The light propagating in the arrow direction in FIG. 15 is the light propagating in the direction orthogonal to the reflecting
導光部71の内部を伝搬する光は、光源部79から離れるにつれて輝度が低下する。そのため、明領域80の範囲内において、光源部79に近い所と遠い所とでは、輝度が異なる。同様に、暗領域81の範囲内において、光源部79に近い所と遠い所とでは、輝度が異なる。
The light propagating through the
このように、導光部71から出射される光の輝度分布にムラが発生すると、立体画像表示装置から表示される画像の品質が低下してしまう。明領域80と暗領域81との輝度ムラを解消するためには、大きな導光部71を用いて、明領域80の上方のみに表示パネルを配置することも可能であるが、装置が大型化するため好ましくない。
As described above, when unevenness occurs in the luminance distribution of the light emitted from the
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、小型で、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラを低減し、高品質の画像を表示する、立体画像表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a small three-dimensional image display device that displays a high-quality image by reducing luminance unevenness of light emitted from the light guide unit to the image display unit. The purpose is to provide.
本発明に基づく立体画像表示装置は、互いに視差を有する複数の平面画像を表示することにより立体画像を表示する立体画像表示装置である。立体画像表示装置は、互いに対向する第1主面および第2主面を有し、第1主面と第2主面とを繋ぐ第1側面および第1側面とは異なる第2側面を含む、板状の導光部を備えている。また、立体画像表示装置は、導光部の第1側面に対向するように配置され、第1側面から導光部の内部に光を入射させる第1光源部と、導光部の第2側面に対向するように配置され、第2側面から導光部の内部に光を入射させる第2光源部とを備えている。さらに、立体画像表示装置は、導光部の第1主面に対向するように配置され、複数の画素が行列状に形成された画像表示部とを備えている。画像表示部において、平面画像の構成単位である絵素、および、互いに視差を有する平面画像の絵素が集合して配置された要素画像が構成される。各絵素は、直線上でかつ互いに異なる行および列に配列された画素により構成される。要素画像は、所定の距離を置いて並列に配置された複数の絵素により構成される。導光部の内部には、第2主面から第1主面に向けて立設された複数の反射部が設けられる。反射部は、画像表示部の絵素の各々を構成する画素の配列方向に対応して直線上に延在し、第1光源および第2光源から入射した光を画像表示部に向けて反射することで線光源として機能する。それぞれの反射部では、反射部の延在方向において、反射部の頂点の第2主面からの高さが、反射部に到達する光の輝度に対応して異なっている。 A stereoscopic image display device according to the present invention is a stereoscopic image display device that displays a stereoscopic image by displaying a plurality of planar images having parallax with each other. The stereoscopic image display device includes a first main surface and a second main surface facing each other, and includes a first side surface connecting the first main surface and the second main surface, and a second side surface different from the first side surface, A plate-shaped light guide is provided. The stereoscopic image display device is disposed to face the first side surface of the light guide unit, and includes a first light source unit that allows light to enter the light guide unit from the first side surface, and a second side surface of the light guide unit. And a second light source unit that allows light to enter the inside of the light guide unit from the second side surface. Furthermore, the stereoscopic image display device includes an image display unit that is arranged to face the first main surface of the light guide unit and in which a plurality of pixels are formed in a matrix. In the image display unit, an element image is configured in which picture elements, which are constituent units of a planar image, and planar image elements having parallax with each other are collected. Each picture element is composed of pixels arranged on a straight line and in different rows and columns. The element image is composed of a plurality of picture elements arranged in parallel at a predetermined distance. A plurality of reflecting portions erected from the second main surface toward the first main surface are provided inside the light guide portion. The reflection unit extends on a straight line corresponding to the arrangement direction of the pixels constituting each of the picture elements of the image display unit, and reflects the light incident from the first light source and the second light source toward the image display unit. It functions as a line light source. In each reflecting part, in the extending direction of the reflecting part, the height from the second main surface of the vertex of the reflecting part differs according to the luminance of the light reaching the reflecting part.
上記の立体画像表示装置によると、線光源として機能する反射部が、反射部に到達する光の輝度に応じて高さが異なるように形成されるため、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラを低減して、高品質の画像を表示することができる。 According to the above three-dimensional image display device, since the reflecting portion that functions as a line light source is formed to have a different height depending on the luminance of light reaching the reflecting portion, the light is emitted from the light guide portion to the image display portion. Therefore, it is possible to reduce the luminance unevenness of the light and display a high quality image.
好ましくは、各反射部の頂点の第2主面からの高さが、反射部の延在方向において、境界部を境に高部と底部とに2分されている。上記の立体画像表示装置によると、反射部に到達する光の輝度が高い領域に位置する反射部は低くし、輝度が低い領域に位置する反射部は高くすることにより、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラを低減することができる。 Preferably, the height from the second main surface of the apex of each reflecting portion is divided into a high portion and a bottom portion with the boundary portion as a boundary in the extending direction of the reflecting portion. According to the above three-dimensional image display device, an image is displayed from the light guide unit by lowering the reflection unit located in the region where the luminance of the light reaching the reflection unit is high and increasing the reflection unit located in the region where the luminance is low. It is possible to reduce luminance unevenness of light emitted to the part.
好ましくは、反射部の頂点の第2主面からの高さが、反射部の延在方向における高部と底部との境界部において、緩やかに変化している。上記の立体画像表示装置によると、反射部に到達する光の輝度が高い領域に位置する反射部から画像表示部に入射する光と、反射部に到達する光の輝度が低い領域に位置する反射部から画像表示部に入射する光との境界を不明確にして、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラをさらに低減することができる。 Preferably, the height of the apex of the reflecting portion from the second main surface gradually changes at the boundary between the high portion and the bottom portion in the extending direction of the reflecting portion. According to the above three-dimensional image display device, the light incident on the image display unit from the reflection unit located in the region where the luminance of the light reaching the reflection unit is high, and the reflection located in the region where the luminance of the light reaching the reflection unit is low. This makes it possible to further reduce the luminance unevenness of the light emitted from the light guide portion to the image display portion by making the boundary with the light incident on the image display portion unclear.
好ましくは、第1光源部および第2光源部のそれぞれが、光を出射する光源と、光源からの光が入射する導光体とを含み、導光体の内部には光を導光部に向けて反射する配光部が形成されている。上記の立体画像表示装置によると、光源から出射された光を高い割合でを導光部に入射させることができるため、光の利用効率を高めることができる。 Preferably, each of the first light source unit and the second light source unit includes a light source that emits light and a light guide body on which light from the light source enters, and the light is guided to the light guide part inside the light guide body. A light distribution portion that reflects toward the surface is formed. According to the above-described stereoscopic image display device, since the light emitted from the light source can be incident on the light guide portion at a high rate, the light use efficiency can be increased.
好ましくは、第1光源および第2光源から出射されたそれぞれの光が、配光部により反射されて、導光部の内部に、反射部の延在方向に対して直交する方向に入射される。上記の立体画像表示装置によると、導光部の内部を伝搬する光が表示パネルの正面方向から最も出射されやすくなる方向に向けて、光源部から導光部へ光を入射させることができるため、導光部から画像表示部に出射する光の割合を高めることができ、光の利用効率を高めることができる。 Preferably, each light emitted from the first light source and the second light source is reflected by the light distribution unit and is incident on the inside of the light guide unit in a direction orthogonal to the extending direction of the reflection unit. . According to the stereoscopic image display device described above, the light propagating through the light guide unit can be incident on the light guide unit from the light source unit in the direction in which light is most easily emitted from the front direction of the display panel. The ratio of light emitted from the light guide unit to the image display unit can be increased, and the light use efficiency can be increased.
好ましくは、配光部の高さが、第1光源または第2光源から離れるにしたがって高くなる。上記の立体画像表示装置によると、光源部から導光部に入射される光の輝度を均一にすることができる。 Preferably, the height of the light distribution unit increases as the distance from the first light source or the second light source increases. According to the stereoscopic image display device described above, the luminance of light incident on the light guide unit from the light source unit can be made uniform.
本発明によれば、線光源として機能する複数の反射部が、画像表示部の絵素の配置に対応して形成され、反射部に到達する光の輝度に応じてそれぞれの反射部の高さが異なるように形成されるため、導光部から画像表示部に出射される光の輝度ムラを低減して、小型の装置で高品質の立体画像を表示することができる。 According to the present invention, the plurality of reflecting portions that function as line light sources are formed corresponding to the arrangement of the picture elements of the image display portion, and the height of each reflecting portion is determined according to the luminance of the light reaching the reflecting portion. Therefore, the luminance unevenness of the light emitted from the light guide unit to the image display unit can be reduced, and a high-quality stereoscopic image can be displayed with a small device.
以下、本発明に基づいた一実施の形態における立体画像表示装置について、図を参照しながら説明する。以下の実施の形態の説明においては、同一の機能および作用を示す部材については、同一の符号を付し、説明を繰り返さない。 Hereinafter, a stereoscopic image display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the following embodiments, members having the same function and action are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.
図1は、本発明の一実施の形態に係る立体画像表示装置の構成を示す模式斜視図である。図1に示すように、本発明の一実施の形態に係る立体画像表示装置1は、導光部2、第1光源部14、第2光源部15および画像表示部16から構成されている。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing a configuration of a stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the stereoscopic
画像表示部16としては、観察される画像のもととなる表示画像を形成する透過型の表示パネルであり、たとえば、液晶パネルを用いることができる。画像表示部16には、その観察者側とは反対側の主面から光が入射され、光が画像表示部16を透過する際に、表示画像により入射した光の透過量および透過波長が制御される。画像表示部16を透過した光は、観察者側に出射され、観察者に立体画像として認識される。
The
ここで、表示画像の作製方法として、6視差を有する多眼式の表示画像の作製方法を例にして説明する。 Here, as a method for producing a display image, a method for producing a multi-view display image having six parallaxes will be described as an example.
図2は、6台のカメラで被写体を撮影している状態を示す模式図である。図2に示すように、立体画像を表示するための元となる平面画像を得る目的で、観察者の視差方向を水平方向とした場合に、被写体17を水平方向の異なる6方向から6台のカメラ18〜23を用いて撮影する。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a state in which a subject is photographed by six cameras. As shown in FIG. 2, when the observer's parallax direction is set to the horizontal direction for the purpose of obtaining a plane image as a base for displaying a stereoscopic image, the subject 17 is changed from six different directions in six horizontal directions. Shoot using the cameras 18-23.
図3は、互いに視差を有する平面画像から表示画像を形成する方法を説明するための模式図である。図3に示すように、カメラ18による撮影により平面画像18Aが得られる。同様に、カメラ19〜23による撮影により、平面画像19A〜23Aが得られる。6つの平面画像18Aから23Aは、互いに水平方向の視差を有している。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a method of forming a display image from planar images having parallax with each other. As shown in FIG. 3, a
平面画像18A〜23Aは、構成単位である絵素から構成されている。本実施形態では、絵素(pixel)は、R,G,B(赤、緑、青)の3色にそれぞれ対応した3つの画素(subpixel)すなわちR画素、G画素およびB画素から構成されている。
The
この6枚の平面画像18A〜23Aを元にして、以下の画像処理を施すことにより画像表示部16に表示画像65を形成する。本実施形態では、カラーフィルタの配列は、縦ストライプ型となっている。まず、得られた6枚の平面画像18A〜23Aの解像度をm/2×n/3の画素数の平面画像に変換する。このように変換することで、表示画像65と平面画像18A〜23Aとの画像の寸法および縦横比を同一にすることができる。
A
図3に示すように、平面画像18Aには、座標(0,0)に絵素24が形成され、座標(1,0)に絵素25、座標(2.0)に絵素26および座標(3,0)に絵素27が形成され、平面画像18Aの全体に複数の絵素が形成されている。同様に、平面画像19Aには、絵素28〜31を含む複数の絵素が形成されている。平面画像20Aには、絵素32〜35を含む複数の絵素が形成されている。平面画像21Aには、絵素36〜39を含む複数の絵素が形成されている。平面画像22Aには、絵素40〜43を含む複数の絵素が形成されている。平面画像23Aには、絵素44〜47を含む複数の絵素が形成されている。
As shown in FIG. 3, in the
次に、それぞれの平面画像18A〜23Aの座標(0,0)の絵素24,28,32,36,40,44を表示画像65の座標(0,0)に配置する。この6枚の平面画像18A〜23Aの絵素が集合して配置されたものを、表示画像65の要素画像48と呼ぶ。
Next, the
図4は、要素画像を拡大して示す一部拡大図である。図4に示すとおり、画像表示部16には、複数の画素が行列状に形成されている。平面画像18Aの座標(0,0)の絵素24は、直線L18上でかつ互いに異なる行および列に配列されている。具体的には、再配置された絵素24は、R画素24A、G画素24B、B画素24Cにより構成される。
FIG. 4 is a partially enlarged view showing the element image in an enlarged manner. As shown in FIG. 4, the
同様に、平面画像19Aの座標(0,0)の絵素28は、R画素28A、G画素28B、B画素28Cにより構成される。平面画像20Aの座標(0,0)の絵素32は、R画素32A、G画素32B、B画素32Cにより構成される。平面画像21Aの座標(0,0)の絵素36は、R画素36A、G画素36B、B画素36Cにより構成される。平面画像22Aの座標(0,0)の絵素40は、R画素40A、G画素40B、B画素40Cにより構成される。平面画像23Aの座標(0,0)の絵素44は、R画素44A、G画素44B、B画素44Cにより構成される。このように、要素画像48は、所定の距離を置いて並列に配置された複数の絵素により構成されている。
Similarly, the picture element 28 having the coordinates (0, 0) of the
この画像処理をすべての平面画像の絵素に対して行なうことで、画像表示部16に表示画像65が形成される。このとき、各絵素は、直線上でかつ互いに異なる行および列に配列された画素により構成されている。このように画像処理した場合、平面画像の1絵素を水平方向に単純に6絵素を並べて要素画像48を形成した場合よりも、1絵素の配置を斜め方向とすることで、水平方向の解像度の低下を抑制することができる。使用される平面画像は、実写画像またはコンピュータグラフィックスにより作成された画像のどちらでもよい。
By performing this image processing on the picture elements of all the planar images, a
図5は、反射部から出射された光が表示画面を透過して観察されるところを示す模式図である。図5に示すように、反射部7から出射された光は、画像表示部16の表示画像を透過して観察者に到達する。図5においては、要素画像48を絵素単位で表記している。絵素24(24A,24B,24C)は、上記のR画素24A、G画素24B、B画素24Cから構成された絵素を意味している。
FIG. 5 is a schematic view showing a place where the light emitted from the reflecting portion is observed through the display screen. As shown in FIG. 5, the light emitted from the
観察者は、画像表示部16から出射する光を右目49および左目50で観察する。図5に示すように、右目49に、反射部7Aから出射された光線7AL19が平面画像19Aの絵素28を通過して入射する。同様に、右目49に、各反射部7B〜7Dから出射された光線7BL19,7CL19,7DL19が各要素画像48における平面画像19Aの各絵素29,30,31を通過して入射する。
The observer observes the light emitted from the
左目50には、反射部7Aから出射された光線7AL20が平面画像20Aの絵素32を通過して入射する。同様に、左目50に、各反射部7B〜7Dから出射された光線7BL20,7CL20,7DL20が各要素画像48における平面画像20Aの各絵素33,34,35を通過して入射する。
A light beam 7AL20 emitted from the reflecting
このように、右目49には平面画像19Aが、左目50には平面画像20Aが投影される。平面画像19Aおよび平面画像20Aは、同じ被写体17を異なる方向から見た画像であるため視差を有している。右目49と左目50に視差を有する平面画像を観察させることにより、観察者に立体画像を認識させることができる。いいかえると、本実施形態の立体画像表示装置1は、互いに視差を有する複数の平面画像を表示することにより立体画像を表示するものである。表示内容は、図示しないマイクロコンピュータにより制御される。
Thus, the
上記のように、観察者の右目49および左目50に、等間隔で配置された要素画像48を通過する光を入射させるために、反射部7は、等間隔に配置されていることが好ましい。本実施形態では、反射部7は、要素画像48において各画素が配置された直線L18〜L23の傾きに対応して、導光部2の側面に対して斜めに形成されている。
As described above, it is preferable that the reflecting
次に、導光部2の構成について図1を参照して説明する。導光部2は、可視光が透過する板状の材料で形成され、たとえば、アクリル樹脂またはガラスなどで形成される。導光部2は、光源部14,15から入射した光を出射する第1主面3、および、第1主面3に対向する第2主面4を有する。導光部2は、第1主面3と第2主面4とを繋ぐ第1側面5および第1側面5とは異なる第2側面6を有している。
Next, the configuration of the
導光部2の第1主面3に対向するように、画像表示部16が配置される。導光部2の第1側面5に対向するように第1光源部14が配置される。導光部2の第2側面6に対向するように第2光源部15が配置される。本実施形態では、第1側面5と第2側面6とは、対向する側面である。
The
第1光源部14から導光部2の内部に光が入射される。第2光源部15から導光部2の内部に光が入射される。第1光源部14および第2光源部15には、導光部2の第1側面5および第2側面6の全体から光を入射させることができるように、線状に発光する光源をそれぞれ配置する。光源としては、冷陰極管またはLEDを複数並べたものを用いることができるが、特にLEDは、導光部2への結合性が良好であるため好ましい。
Light enters the
導光部2の内部には、第2主面4から第1主面3に向けて立設された複数の反射部7が設けられている。本実施形態では、6本の反射部8〜13を形成したが、反射部の数はこれに限られない。また、反射部7の形状は、三角柱としたが、光を第1主面3側に反射する形状であれば他の形状でもよい。反射部7は、導光部2に形成された溝で構成されてもよいし、導光部2を形成する材料より屈折率の小さい材料で形成されてもよい。
Inside the
反射部7は、画像表示部16の表示画像65における絵素の各々を構成する画素の配列方向である図4に示す直線L18〜L23に対応して直線上に延在して形成される。第1光源部14および第2光源部15から入射して導光部2内を伝搬した光は、反射部7により伝搬方向を変えられ、導光部2の第1主面3から外部に出射されて画像表示部16に入射する。このように、反射部7は、第1光源部14および第2光源15から入射した光を画像表示部16に向けて反射することで線光源として機能する。
The
図6は、本実施形態の立体画像表示装置の構造を示す模式平面図である。図7は、図6のVII−VII線矢印方向から見た模式断面図である。図8は、図6のVIII−VIII線矢印方向から見た模式断面図である。 FIG. 6 is a schematic plan view showing the structure of the stereoscopic image display apparatus of the present embodiment. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view seen from the direction of the arrow VII-VII in FIG. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view as seen from the direction of arrows VIII-VIII in FIG.
図6においては、画像表示部16の表記を省略している。上述の通り、導光部2の側面に対して反射部7が斜めに形成されているため、導光部2の内部において、反射部7に直交する方向に伝搬する光は、表示パネルの正面方向から出射されやすく、表示パネルの正面輝度を高めている。そのため、従来の立体画像表示装置では、反射部7に直交する方向に伝搬する光がほとんど到達しない領域があるため、導光部2の第1主面3から出射される光の輝度にムラが発生してしまっていた。
In FIG. 6, the notation of the
図6に示すように、線分51からY方向における上側の領域では、第1光源部14から反射部7と直交する方向に伝搬する光が、各反射部8〜13に到達する。線分51からY方向における下側の領域では、第2光源部15から反射部7と直交する方向に伝搬する光が、各反射部8〜13に到達する。また、第1光源部14および第2光源部15から出射された光は、第1光源部14および第2光源部15に遠くなるにしたがって輝度が低下する。
As shown in FIG. 6, in the region on the upper side in the Y direction from the
それぞれの反射部8〜13は、画像表示部16に均一な輝度の光を入射させるため、反射部7の延在する方向において、導光部2の第2主面4からの反射部7の頂点の高さが、反射部7に到達する光の輝度に対応して異なるように調整されている。よって、線分51からY方向における上側の領域と下側の領域とでは、反射部7の頂点の位置の調整の仕方が異なっている。
Each of the reflecting
図7に示すように、線分51からY方向における下側の領域では、第2光源部15から遠くなるにしたがって、徐々に反射部7の頂点の位置が高くなるように形成されている。図8に示すように、線分51からY方向における上側の領域では、、第1光源部14から遠くなるにしたがって、徐々に反射部7の頂点の位置が高くなるように形成されている。
As shown in FIG. 7, the lower region in the Y direction from the
このように、導光部2の第2主面4からの反射部7の頂点の高さが、反射部7の延在方向において、線分51に対応した境界部を境に高部と低部とに2分されている。図1に示すように、反射部8は、境界部8Cを境に高部8Aと低部8Bとに2分されている。同様に、反射部9は、境界部9Cを境に高部9Aと低部9Bとに2分されている。反射部10は、境界部10Cを境に高部10Aと低部10Bとに2分されている。反射部11は、境界部11Cを境に高部11Aと低部11Bとに2分されている。反射部12は、境界部12Cを境に高部12Aと低部12Bとに2分されている。反射部13は、境界部13Cを境に高部13Aと低部13Bとに2分されている。
As described above, the height of the apex of the reflecting
その結果、図6に示すように、線分51のY方向における上側の領域では、第2光源部15からの入射光に対して均一化が図られる。一方、線分51のY方向における下側の領域では、第1光源部14からの入射光に対して均一化が図られる。
As a result, as shown in FIG. 6, the incident light from the second
本実施形態の立体画像表示装置1では、第1光源部14から入射する光のうち、反射部7と直交する方向に伝搬する光が到達しない、線分51のY方向における下側の領域に、第2光源部15からの光を伝搬させる。また、第2光源部15から入射する光のうち、反射部7と直交する方向に伝搬する光が到達しない、線分51のY方向における上側の領域に、第1光源部14からの光を伝搬させる。このようにして、導光部2内での輝度ムラを低減している。
In the stereoscopic
さらに、導光部2の内部に、第1光源部14および第2光源部15から反射部7に到達する光の輝度に対応して、反射部7の頂点の位置の高さを調整することにより、画像表示部16に入射する光の輝度を均一にしている。
Furthermore, the height of the position of the vertex of the
図6においては、線分51を直線で示しているが、これは直線に限られるものでなく、単独の光源部のみで生じる輝度不足の領域が他の光源部からの入射光によって補完されていれば、2つの領域の境線は曲線でもよく、また、2つの領域の面積は同じでなくてもよい。
In FIG. 6, the
本実施形態では、導光部2の第2主面4からの反射部7の頂点の位置の高さは、反射部8〜13の延在方向における高部8A〜13Aと底部8B〜13Bとの境界部8C〜13Cにおいて、断続的に変化している。好ましくは、境界部8C〜13Cにおいて、導光部2の第2主面4からの反射部8〜13の頂点の位置の高さが、緩やかに変化している。このように高さを変化させることによって、線分51の境界領域から出射される光の急激な輝度変化を低減することができる。
In this embodiment, the height of the position of the vertex of the
反射部7の頂点の位置の別の調整方法として、反射部7自体の高さは変更せずに、反射部7を形成する位置を導光部2の第2主面から徐々に離していくことで調整することもできる。図9は、第1変形例の立体画像表示装置を、図6のIX−IX線矢印方向から見た模式断面図である。図10は、第1変形例の立体画像表示装置を、図6のX−X線矢印方向から見た模式断面図である。
As another method of adjusting the position of the vertex of the reflecting
図9に示すように、第1変形例の立体画像表示装置においては、線分51からY方向における下側の領域では、第2光源部15から遠くなるにしたがって、徐々に反射部7が形成される位置が高くなるように形成されている。図10に示すように、第1変形例の立体画像表示装置においては、線分51からY方向における上側の領域では、第1光源部14から遠くなるにしたがって、徐々に反射部7が形成される位置が高くなるように形成されている。
As shown in FIG. 9, in the stereoscopic image display device according to the first modified example, in the lower region in the Y direction from the
反射部7を導光部2に形成された溝で構成している場合には、線分51からY方向における下側の領域では、第2光源部15から遠くなるにしたがって、導光部2の厚さが徐々に薄くなるようにする。また、線分51からY方向における上側の領域では、第1光源部14から遠くなるにしたがって、導光部2の厚さが徐々に薄くなるようにする。
In the case where the
上記の場合も、反射部8は、高部8A’と低部8B’とに2分されている。同様に、反射部9は、高部9A’と低部9B’とに2分されている。反射部10は、高部10A’と低部10B’とに2分されている。反射部11は、高部11A’と低部11B’とに2分されている。反射部12は、高部12A’と低部12B’とに2分されている。反射部13は、高部13A’と低部13B’とに2分されている。
Also in the above-described case, the reflecting
このようにした場合にも、線分51のY方向における上側の領域では、第2光源部15からの入射光に対して均一化が図られる。一方、線分51のY方向における下側の領域では、第1光源部14からの入射光に対して均一化が図られる。
Even in this case, in the upper region in the Y direction of the
次に、第1光源部および第2光源部について説明する。
本実施形態の第1光源部および第2光源部として、光源である冷陰極管またはLEDから直接的に導光部2に光を入射する構成だけではなく、それらの光源から出射した光を、導光体を通過させて導光部2に入射させるような構成にすることもできる。
Next, the first light source unit and the second light source unit will be described.
As a 1st light source part and a 2nd light source part of this embodiment, not only the structure which injects light into the
図11は、本実施形態に係る立体画像表示装置の光源部の構成を示す模式平面図である。図11に示すように、第1光源部14および第2光源部15は、導光部2の側面に対向するように配置された導光体53と、導光体53の両方の側面に対向するように配置された光源52とから構成されている。光源52としては、LEDを使用した。光源52から出射された光は、導光体53の内部に入射する。導光体53は、可視光が透過する材料で形成され、たとえば、アクリル樹脂またはガラスなどで形成される。
FIG. 11 is a schematic plan view showing the configuration of the light source unit of the stereoscopic image display apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 11, the first
導光体53の内部には、導光部2と隣接する面と対向する面に配光部54が形成されている。光源52から導光体53に入射した光は、配光部54によって反射されて伝搬方向を変えられて、導光部2に向けて出射する。
Inside the
導光体53に形成される配光部54としては、上記の導光部2に形成される反射部7と同様の構造を用いることができる。また、配光部54の他の構造として、たとえば、白色インクまたはビーズインクを反射面に印刷して構成してもよい。また、配光部54を形成する間隔は等ピッチでなくてもよい。さらに、配光部54が形成された面の近傍に、反射シートなどを設けて、光の利用効率を高める構成にしてもよい。
As the
図11に示すように、配光部54は、光源52から離れるに従って高くなるように形成される。導光体53の内部を伝搬する光は、光源52から離れるに従って輝度が低減する。そのため、光源52から離れるにしたがって配光部54を高くすることで、導光部2に入射する光の輝度を均一化することができる。
As shown in FIG. 11, the
このように、光源52から出射された光を、導光体53を通過させることにより、導光部2の側面に入射する光の輝度分布を制御することができる。その結果、導光部2の内部を伝搬する光の輝度分布を制御しやすくなり、画像表示部16から出射する光の輝度分布の均一性を高めることができる。
In this manner, the light emitted from the
また、一方の光源部からの光を、導光部2の内部において、反射部7が好適に形成されていない領域には入射しないように、配光部54を形成するようにしてもよい。このようにすることにより、導光部2の内部において乱反射して外部に取り出すことのできない光を低減することができる。
Further, the
図12は、第2変形例の立体画像表示装置における光源部の構成を示す模式平面図である。図12に示すように、第2変形例の立体画像表示装置においては、第2光源部55は、光源52と、導光部2の側面の一部に対向するように配置された導光体56とから構成されている。導光体56の内部には、光源52から入射した光を導光部2側に向けて反射する配光部57が形成されている。
FIG. 12 is a schematic plan view illustrating the configuration of the light source unit in the stereoscopic image display apparatus according to the second modification. As shown in FIG. 12, in the stereoscopic image display device of the second modified example, the second
上述のように、導光部2の内部において、第1光源部14から入射した光のうち、反射部7と直交する方向に伝搬する光が、到達する領域と到達しない領域との境界である線分51の位置は、様々な位置に変化する。そのため、図12に示すように、線分51より下側の領域の面積が小さい場合には、第2光源部55から光を入射させる面積を少なくすることにより、装置の小型化が図れる。
As described above, the light propagating in the direction orthogonal to the
また、配光部54の反射角度を調整することにより、導光体53からの配光方向を制御することで、導光部2から画像表示部16に出射する光の輝度を向上させることができる。特に、第1光源および第2光源である光源52から出射されたそれぞれの光が、配光部54により反射されて、導光部2の内部に、反射部7の延在方向に対して直交する方向に入射されるようにすることが好ましい。このようにすることにより、画像表示部16の主面方向へ向かう光量を増加させて、立体画像表示装置1の正面輝度を向上させることができる。
Further, by adjusting the reflection angle of the
また、立体画像表示装置1の正面方向の輝度に限らず、導光部2の反射部7による光の反射角度と、導光体53から出射する光の配光特性を最適化することで、立体画像表示装置1の所望の観察位置に対応して輝度を向上させることができる。
Moreover, not only by the brightness | luminance of the front direction of the three-dimensional
図13は、第3変形例の立体画像表示装置における光源部の構成を示す模式平面図である。図13に示すように、第3変形例の立体画像表示装置においては、第2光源部58は、第1光源部14に直交する位置に配置されている。このようにした場合、線分51からY方向における上側の領域では、第1光源部14から反射部7に直交する方向に伝搬する光が、各反射部8〜13に到達する。線分51からY方向における下側の領域では、第2光源部15から反射部7に直交する方向に伝搬する光が、各反射部8〜13に到達する。
FIG. 13 is a schematic plan view illustrating the configuration of the light source unit in the stereoscopic image display apparatus according to the third modification. As shown in FIG. 13, in the stereoscopic image display device according to the third modified example, the second
第2光源部58を、線分51からY方向における下側の領域に近い側面に対向するように配置することにより、第2光源部58からこの領域に光を入射させて、導光部2に出射する光の輝度分布の均一化を図ることができる。さらに、第2光源部58を構成する導光体56の内部に形成される配光部60の配光特性、および光源59からの位置に対応して配光部60の高さを調整することにより、輝度均一性をより向上させることができる。
By disposing the second
図14は、第4変形例の立体画像表示装置における光源部の構成を示す模式平面図である。図14に示すように、第4変形例の立体画像表示装置においては、導光部2の両方の側面に対向するように、複数の導光体63が配置されている。光源62は、導光体63の側面のうち、導光部2と隣接する面と対向する面に隣接して配置されている。また、導光体63の側面は、光源62から出射された光を導光部2に効率よく導くために、光源62に近くなるに従い狭くなるテーパ状に形成されている。
FIG. 14 is a schematic plan view illustrating a configuration of a light source unit in a stereoscopic image display device according to a fourth modification. As shown in FIG. 14, in the stereoscopic image display device according to the fourth modified example, a plurality of light guides 63 are arranged so as to face both side surfaces of the
また、導光体63の側面のうち、光源62対向する側面、および、導光部2と対向する側面の一方、あるいは両方に配光部を形成することにより、導光部2を伝搬する光の効率または均一性を向上させることができる。さらに、上記のテーパ形状を非対称にすることで、導光体63からの配光特性を変化させることが可能となり、導光部2に入射する光の輝度を制御することができる。
Further, light that propagates through the
上記の立体画像表示装置1によると、線光源として機能する反射部7が、反射部7に到達する光の輝度に応じて高さが異なるように形成されるため、導光部2から画像表示部16に出射される光の輝度ムラを低減して、高品質の画像を表示することができる。
According to the three-dimensional
また、立体画像を表示するために、光線制御用の遮光部を設けないことから、光利用効率の低下を避けることができる。さらに、表示パネルの上面に、表示パネルから出射する光線の方向を制限する光学素子を配置する必要がないため、装置の小型化を図ることができる。液晶などを利用した光拡散制御手段などを併用することで、二次元表示と三次元表示の切り替えも可能になり、パララックスバリアやレンチキュラレンズ方式の問題を解消した小型の立体画像表示装置を実現することができる。 Further, since a light shielding part for controlling light rays is not provided in order to display a stereoscopic image, it is possible to avoid a decrease in light use efficiency. Furthermore, since it is not necessary to dispose an optical element that restricts the direction of light emitted from the display panel on the upper surface of the display panel, the apparatus can be reduced in size. By using together with light diffusion control means using liquid crystal, etc., it is possible to switch between 2D display and 3D display, realizing a compact stereoscopic image display device that solves the problems of parallax barrier and lenticular lens system can do.
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施の形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It does not become the basis of limited interpretation. Therefore, the technical scope of the present invention is not interpreted only by the above-described embodiment, but is defined based on the description of the scope of claims. Further, all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of the claims are included.
1 立体画像表示装置、2 導光部、3 第1主面、4 第2主面、5 第1側面、6 第2側面、7,8,9,10,11,12,13 反射部、8A,9A,10A,11A,12A,13A 高部、8B,9B,10B,11B,12B,13B 低部、14,15,55,58 光源部、16 画像表示部、17 被写体、18,19,20,21,22,23 カメラ、18A,19A,20A,21A,22A,23A 平面画像、24,25,26,27 絵素、24A,24B,24C 画素、48 要素画像、49 右目、50 左目、51 線分、52,59,62 光源、53,56,63 導光体、54,57,60 配光部、65 表示画像、71 導光部、72,78 反射部、78 反射部、79 光源部、80 明領域、81 暗領域。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
互いに対向する第1主面および第2主面を有し、該第1主面と該第2主面とを繋ぐ第1側面および該第1側面とは異なる第2側面を含む、板状の導光部と、
前記導光部の前記第1側面に対向するように配置され、前記第1側面から前記導光部の内部に光を入射させる第1光源部と、
前記導光部の前記第2側面に対向するように配置され、前記第2側面から前記導光部の内部に光を入射させる第2光源部と、
前記導光部の前記第1主面に対向するように配置され、複数の画素が行列状に形成された画像表示部と
を備え、
前記画像表示部において、前記平面画像の構成単位である絵素、および、互いに視差を有する前記平面画像の前記絵素が集合して配置された要素画像が構成され、
各前記絵素は、直線上でかつ互いに異なる行および列に配列された前記画素により構成され、
前記要素画像は、所定の距離を置いて並列に配置された複数の前記絵素により構成され、
前記導光部の内部には、前記第2主面から前記第1主面に向けて立設された複数の反射部が設けられ、
前記反射部は、前記画像表示部の前記絵素の各々を構成する前記画素の配列方向に対応して直線上に延在し、前記第1光源および前記第2光源から入射した前記光を前記画像表示部に向けて反射することで線光源として機能し、
それぞれの前記反射部では、前記反射部の延在方向において、前記反射部の頂点の前記第2主面からの高さが、前記反射部に到達する前記光の輝度に対応して異なっている、
立体画像表示装置。 A stereoscopic image display device that displays a stereoscopic image by displaying a plurality of planar images having parallax with each other,
A plate-like shape having a first main surface and a second main surface facing each other, including a first side surface connecting the first main surface and the second main surface, and a second side surface different from the first side surface A light guide;
A first light source unit disposed so as to oppose the first side surface of the light guide unit, and allows light to enter the light guide unit from the first side surface;
A second light source unit disposed so as to oppose the second side surface of the light guide unit, and allows light to enter the light guide unit from the second side surface;
An image display unit that is arranged to face the first main surface of the light guide unit and in which a plurality of pixels are formed in a matrix,
In the image display unit, a picture element that is a constituent unit of the planar image and an element image in which the picture elements of the planar image having parallax with each other are arranged and arranged are configured,
Each of the picture elements is constituted by the pixels arranged on a straight line and in different rows and columns,
The element image is composed of a plurality of the picture elements arranged in parallel at a predetermined distance,
Inside the light guide portion, there are provided a plurality of reflecting portions erected from the second main surface toward the first main surface,
The reflection unit extends on a straight line corresponding to the arrangement direction of the pixels constituting each of the picture elements of the image display unit, and the light incident from the first light source and the second light source is It functions as a line light source by reflecting toward the image display unit,
In each of the reflecting portions, in the extending direction of the reflecting portion, the height of the vertex of the reflecting portion from the second main surface is different according to the luminance of the light reaching the reflecting portion. ,
Stereoscopic image display device.
前記導光体の内部には前記光を前記導光部に向けて反射する配光部が形成された、請求項1から3のいずれかに記載の立体画像表示装置。 Each of the first light source unit and the second light source unit includes a light source that emits light, and a light guide that receives light from the light source,
The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein a light distribution unit that reflects the light toward the light guide unit is formed inside the light guide body.
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