JP2013068683A - Stereoscopic display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、立体表示装置に関する。 The present invention relates to a stereoscopic display device.
特許文献１には、複数の液晶パネルの画像をレンティキュラスクリーンへ光学的に重畳して投写する投写型立体表示装置において、液晶パネルの水平画素配列方向にメニスカスレンズを配列したレンティキュラ板と、該液晶パネルの画素ピッチと同じピッチで開口を有し、該開口の幅は、該液晶パネルの画素開口幅より狭いブラックストライプ板と、を有し、該液晶パネルの射出光を前記レンティキュラ板へ入射させ、前記レンティキュラ板の出射光を該ブラックストライプ板を通過させてレンティキュラスクリーン上に投写するように構成したことを特徴とする投写型立体表示装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a lenticular plate in which meniscus lenses are arranged in a horizontal pixel arrangement direction of a liquid crystal panel in a projection type stereoscopic display device that optically superimposes and projects images of a plurality of liquid crystal panels on a lenticular screen; The liquid crystal panel has openings with the same pitch as the pixel pitch, and the width of the openings has a black stripe plate narrower than the pixel opening width of the liquid crystal panel, and the lenticular plate emits light emitted from the liquid crystal panel. The projection type stereoscopic display device is disclosed in which the light is incident on the lenticular plate, and the emitted light of the lenticular plate is projected onto the lenticular screen through the black stripe plate.
特許文献２には、複数の液晶パネルの画像をレンティキュラスクリーンへ光学的に重畳して投写する立体表示装置において、液晶パネルの水平画素配列方向に、メニスカスレンズを配列したレンティキュラ板と、該レンティキュラ板の出射光を前記液晶パネルへ入射させ、前記液晶パネルからの画像が投写されるレンティキュラスクリーンと、から成り、前記液晶パネルからの画像を該レンティキュラスクリーン上に投写するように構成した投写型立体表示装置が開示されている。 In Patent Literature 2, in a stereoscopic display device that optically superimposes and projects images on a plurality of liquid crystal panels onto a lenticular screen, a lenticular plate in which meniscus lenses are arranged in the horizontal pixel arrangement direction of the liquid crystal panel, and A lenticular screen on which light emitted from the lenticular plate is incident on the liquid crystal panel and an image from the liquid crystal panel is projected, and the image from the liquid crystal panel is projected onto the lenticular screen. Such a projection type stereoscopic display device is disclosed.
本発明は、立体視に用いられる視差画像を元の視差画像より高解像度化することができる立体表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a stereoscopic display device that can make a parallax image used for stereoscopic viewing higher in resolution than the original parallax image.
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、表示面に第１の視差画像を表示する表示部と、複数の光学素子を有し、前記第１の視差画像を前記複数の光学素子に対応する部分画像毎に縮小して、前記表示面より面積が小さい平面状の結像面に第２の視差画像を結像する縮小光学系と、前記結像面と視点との間に配置され、前記第２の視差画像が立体視されるように機能する立体視用光学系と、を備えた立体表示装置である。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 includes a display unit that displays a first parallax image on a display surface and a plurality of optical elements, and the first parallax image is displayed on the plurality of optical elements. A reduction optical system that reduces each partial image corresponding to the optical element and forms a second parallax image on a planar imaging surface having a smaller area than the display surface, and between the imaging surface and the viewpoint And a stereoscopic optical system that functions so that the second parallax image is stereoscopically viewed.
請求項２に記載の発明は、前記縮小光学系は、前記複数の部分画像の各々に対応する複数の縮小部分画像が、前記結像面に隙間なく配列されるように第２の視差画像を結像する、請求項１に記載の立体表示装置である。 According to a second aspect of the present invention, the reduction optical system displays the second parallax image so that a plurality of reduced partial images corresponding to each of the plurality of partial images are arranged without gaps on the imaging plane. The stereoscopic display device according to claim 1, wherein an image is formed.
請求項３に記載の発明は、前記表示面が、第１の方向及び前記第１の方向と交差する第２の方向の少なくとも一方に予め定めた曲率で湾曲した表示面であり、前記縮小光学系を構成する前記複数の光学素子が前記表示面の湾曲方向に配列された、請求項１または２に記載の立体表示装置である。 According to a third aspect of the present invention, the display surface is a display surface curved with a predetermined curvature in at least one of a first direction and a second direction intersecting the first direction, and the reduction optics 3. The stereoscopic display device according to claim 1, wherein the plurality of optical elements constituting the system are arranged in a bending direction of the display surface.
請求項４に記載の発明は、前記部分画像、当該部分画像に対応する光学素子、及び当該部分画像に対応する縮小部分画像を１つの組として、複数の組が前記曲率中心を基点として等間隔で放射線状に配置される、請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の立体表示装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, the partial image, the optical element corresponding to the partial image, and the reduced partial image corresponding to the partial image are set as one set, and a plurality of sets are equally spaced from the center of curvature. The stereoscopic display device according to claim 1, wherein the stereoscopic display device is arranged in a radial pattern.
請求項５に記載の発明は、前記複数の組において、前記結像面に配列される各組の縮小部分画像の解像度が等しくなるように、各組の光学素子の焦点距離が設定された、請求項４に記載の立体表示装置である。 In the invention according to claim 5, in the plurality of sets, the focal lengths of the optical elements of each set are set so that the resolutions of the reduced partial images of each set arranged on the imaging plane are equal. The stereoscopic display device according to claim 4.
請求項６に記載の発明は、前記複数の組において、前記結像面に配列される各組の縮小部分画像の解像度が等しくなるように、各組の光学素子が予め定めた位置に配置された、請求項４に記載の立体表示装置である。 According to a sixth aspect of the present invention, in each of the plurality of sets, each set of optical elements is arranged at a predetermined position so that the resolutions of the reduced partial images arranged in the imaging plane are equal. The stereoscopic display device according to claim 4.
請求項７に記載の発明は、前記結像面と前記立体視用光学系との間に配置され、入射した光を拡散させる拡散板を更に備えた、請求項１から請求項６までの何れか１項に記載の立体表示装置である。 The invention according to claim 7 is further provided with a diffusion plate that is disposed between the imaging surface and the stereoscopic optical system and diffuses incident light. 3. A stereoscopic display device according to item 1.
請求項８に記載の発明は、前記互いに隣接する組間で且つ前記結像面よりも表示部側に配置され、前記互いに隣接する組間で光を遮断する遮光部材が配置される、請求項４から請求項７までの何れか１項に記載の立体表示装置である。 The invention described in claim 8 is characterized in that a light shielding member is disposed between the adjacent groups and closer to the display unit than the image plane, and a light blocking member that blocks light between the adjacent groups is disposed. The stereoscopic display device according to any one of claims 4 to 7.
請求項９に記載の発明は、前記立体視用光学系が、レンズアレイ方式またはパララックスバリア方式により、前記第２の視差画像が立体視されるように機能する、請求項１から請求項８までの何れか１項に記載の立体表示装置である。 The invention according to claim 9 is such that the stereoscopic optical system functions so that the second parallax image is stereoscopically viewed by a lens array method or a parallax barrier method. The stereoscopic display device according to any one of the above.
請求項１０に記載の発明は、前記第１の視差画像が、３個以上の視点数に応じて複数の画像が合成された合成画像である、請求項１から請求項９までの何れか１項に記載の立体表示装置である。 The invention according to claim 10 is any one of claims 1 to 9, wherein the first parallax image is a composite image obtained by combining a plurality of images according to the number of viewpoints of three or more. The 3D display device according to the item.
請求項１１に記載の発明は、前記第１の方向と前記第２の方向とが直交し、前記表示部が前記第１の方向及び前記第２の方向に湾曲した表示面を有する、請求項３から請求項１０までの何れか１項に記載の立体表示装置である。 The invention according to claim 11 is characterized in that the first direction and the second direction are orthogonal to each other, and the display unit has a display surface curved in the first direction and the second direction. It is a three-dimensional display device of any one of Claim 3 to Claim 10.
請求項１２に記載の発明は、前記縮小光学系が、複数の凸部を有するレンチキュラーレンズである、請求項１から請求項１１までの何れか１項に記載の立体表示装置である。 The invention according to claim 12 is the stereoscopic display device according to any one of claims 1 to 11, wherein the reduction optical system is a lenticular lens having a plurality of convex portions.
請求項１３に記載の発明は、前記立体視用光学系がレンズアレイ方式で機能する場合に、前記縮小光学系と前記立体視用光学系とを一体化された光学部材として構成する、請求項１２に記載の立体表示装置である。 According to a thirteenth aspect of the present invention, when the stereoscopic optical system functions in a lens array system, the reduction optical system and the stereoscopic optical system are configured as an integrated optical member. The stereoscopic display device according to 12.
請求項１４に記載の発明は、前記表示部が前記第１の方向及び前記第２の方向に湾曲した表示面を有する場合に、前記縮小光学系を複数の光学素子が前記第１の方向及び前記第２の方向に二次元状に配列されたレンズアレイである、請求項３から請求項１３までの何れか１項に記載の立体表示装置である。 According to a fourteenth aspect of the present invention, when the display unit has a display surface curved in the first direction and the second direction, the reduction optical system includes a plurality of optical elements in the first direction and 14. The stereoscopic display device according to claim 3, wherein the stereoscopic display device is a lens array arranged two-dimensionally in the second direction.
請求項１５に記載の発明は、前記レンズアレイが、フライアイレンズまたはロッドレンズアレイである、請求項１４に記載の立体表示装置である。 The invention described in claim 15 is the stereoscopic display device according to claim 14, wherein the lens array is a fly-eye lens or a rod lens array.
請求項１に記載の発明によれば、立体視に用いられる視差画像（第２の視差画像）を、元の視差画像（第１の視差画像）より高解像度化することができる。 According to the first aspect of the present invention, the resolution of the parallax image (second parallax image) used for stereoscopic viewing can be made higher than that of the original parallax image (first parallax image).
請求項２に記載の発明によれば、複数の縮小部分画像が連続的に配列された第２の視差画像を得ることができる。 According to the invention described in claim 2, it is possible to obtain a second parallax image in which a plurality of reduced partial images are continuously arranged.
請求項３に記載の発明によれば、第１の視差画像が曲面状の表示面に表示されている場合でも、平面状の結像面に第２の視差画像を結像することができる。 According to the third aspect of the present invention, even when the first parallax image is displayed on the curved display surface, the second parallax image can be formed on the planar imaging surface.
請求項４に記載の発明によれば、本構成を備えない場合と比較して、光学系の設計を容易化することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the design of the optical system can be facilitated as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項５に記載の発明によれば、第２の視差画像を構成する複数の縮小部分画像の解像度を揃えることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the resolutions of a plurality of reduced partial images constituting the second parallax image can be made uniform.
請求項６に記載の発明によれば、同じ焦点距離を有する複数の光学素子を用いて、第２の視差画像を構成する複数の縮小部分画像の解像度を揃えることができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the resolutions of the plurality of reduced partial images constituting the second parallax image can be made uniform using a plurality of optical elements having the same focal length.
請求項７に記載の発明によれば、拡散板を備えない場合と比較して、視域を拡大することができる。 According to the seventh aspect of the present invention, the viewing zone can be enlarged as compared with the case where no diffusion plate is provided.
請求項８に記載の発明によれば、組間でのクロストークを低減することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, crosstalk between groups can be reduced.
請求項９に記載の発明によれば、レンズアレイ方式、パララックスバリア方式等、一般的な立体視の原理に基づいて、第２の視差画像を立体視することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the second parallax image can be stereoscopically viewed based on a general stereoscopic principle such as a lens array method or a parallax barrier method.
請求項１０に記載の発明によれば、視点数が３以上に増加した場合でも、視点数に応じて第２の視差画像の高解像度化を図ることができ、自然な立体感を実現することができる。 According to the invention described in claim 10, even when the number of viewpoints increases to 3 or more, it is possible to increase the resolution of the second parallax image according to the number of viewpoints, and to realize a natural stereoscopic effect. Can do.
請求項１１に記載の発明によれば、第１の方向及び第２の方向の両方において、多視点化することができる。 According to the eleventh aspect of the invention, it is possible to make multiple viewpoints in both the first direction and the second direction.
請求項１２に記載の発明によれば、シート状のレンチキュラーレンズを湾曲させて用いる等、縮小光学系の設計を容易化することができる。 According to the twelfth aspect of the present invention, the design of the reduction optical system can be facilitated by using a curved sheet-like lenticular lens.
請求項１３に記載の発明によれば、本構成を備えない場合と比較して、部品点数が少なくなり、製造工程を簡素化することができる。 According to the thirteenth aspect of the present invention, the number of parts is reduced and the manufacturing process can be simplified as compared with the case where this configuration is not provided.
請求項１４に記載の発明によれば、第１の方向及び第２の方向の両方において、多視点化することができる。 According to the fourteenth aspect of the present invention, multiple viewpoints can be achieved in both the first direction and the second direction.
請求項１５に記載の発明によれば、フライアイレンズ、ロッドレンズアレイ等の一般的なレンズアレイを用い、第１の方向及び第２の方向の両方において、多視点化することができる。 According to the fifteenth aspect of the present invention, a general lens array such as a fly-eye lens or a rod lens array can be used to make multiple viewpoints in both the first direction and the second direction.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
＜立体表示方式＞
まず、本実施の形態に係る立体表示装置で用いられる立体表示方式について簡単に説明する。本実施の形態に係る立体表示装置では、レンズアレイ方式、パララックスバリア方式等、視点毎に異なる二次元画像を用意して、視点間に生じる視差に基づいて三次元画像（立体像）を表示する立体表示方式を用いる。これら視差に基づいて立体視を行う立体表示方式は「視差方式」と称される。以下では、左右両眼に生じる視差に基づいて立体視を行う「両眼視差方式」を例に、レンズアレイ方式及びパララックスバリア方式の立体視の原理について説明する。
<3D display method>
First, the stereoscopic display method used in the stereoscopic display device according to the present embodiment will be briefly described. In the stereoscopic display device according to the present embodiment, a different two-dimensional image such as a lens array method or a parallax barrier method is prepared for each viewpoint, and a three-dimensional image (stereoscopic image) is displayed based on the parallax generated between the viewpoints. 3D display method is used. A stereoscopic display system that performs stereoscopic viewing based on these parallaxes is referred to as a “parallax system”. Hereinafter, the principle of stereoscopic vision in the lens array method and the parallax barrier method will be described by taking a “binocular parallax method” in which stereoscopic vision is performed based on the parallax generated in the left and right eyes.
（レンズアレイ方式）
図１（Ａ）及び（Ｂ）はレンズアレイ方式による立体視の原理を説明するための模式図である。図１（Ａ）に示すように、右眼用の二次元画像１と、左眼用の二次元画像２とが用意される。右眼用画像１は、第１の方向（図１（Ａ）における横方向）に沿って複数の短冊状の画像片１Ａ〜１Ｆに分割される。以下では、複数の画像片が並ぶ第１の方向を「横方向」と称し、第１の方向と交差する第２の方向を「縦方向」と称する。
(Lens array method)
FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams for explaining the principle of stereoscopic vision by the lens array method. As shown in FIG. 1A, a two-dimensional image 1 for the right eye and a two-dimensional image 2 for the left eye are prepared. The right-eye image 1 is divided into a plurality of strip-shaped image pieces 1A to 1F along a first direction (lateral direction in FIG. 1A). Hereinafter, a first direction in which a plurality of image pieces are arranged is referred to as a “lateral direction”, and a second direction intersecting the first direction is referred to as a “vertical direction”.
左眼用画像２は、横方向に沿って複数の短冊状の画像片２Ａ〜２Ｆに分割される。複数の画像片１Ａ〜１Ｆ、２Ａ〜２Ｆは、１Ａ→２Ａ→１Ｂ→２Ｂ→・・・→１Ｆ→２Ｆというように、右眼用と左眼用とが交互に配置されるように並べられる。これにより、右眼用画像１と左眼用画像２とが合成された視差画像３が得られる。 The left-eye image 2 is divided into a plurality of strip-shaped image pieces 2A to 2F along the horizontal direction. The plurality of image pieces 1A to 1F and 2A to 2F are arranged so that the right eye and the left eye are alternately arranged as 1A → 2A → 1B → 2B →... → 1F → 2F. . As a result, a parallax image 3 in which the right-eye image 1 and the left-eye image 2 are combined is obtained.
図１（Ｂ）に示すように、レンズアレイ方式では、視差画像３と右側視点５及び左側視点６との間に、レンチキュラーレンズ４が配置されている。レンチキュラーレンズ４は、視点側に突出した複数の凸部４Ａ〜４Ｆを有している。複数の凸部４Ａ〜４Ｆは、横方向に沿って配列されている。両眼視差方式では、視点数は「２」である。凸部４Ａに画像片１Ａ及び２Ａを対応付け、凸部４Ｂに画像片１Ｂ及び２Ｂを対応付けるというように、複数の凸部４Ａ〜４Ｆの各々には、視点数分の画像片が対応付けられている。 As shown in FIG. 1B, in the lens array system, a lenticular lens 4 is disposed between the parallax image 3 and the right viewpoint 5 and the left viewpoint 6. The lenticular lens 4 has a plurality of convex portions 4A to 4F protruding to the viewpoint side. Several convex part 4A-4F is arranged along the horizontal direction. In the binocular parallax method, the number of viewpoints is “2”. Image pieces 1A and 2A are associated with the convex portion 4A, and image pieces 1B and 2B are associated with the convex portion 4B, and image pieces corresponding to the number of viewpoints are associated with each of the plurality of convex portions 4A to 4F. ing.
レンチキュラーレンズ４は、右側視点５からの視線（実線で図示）が右眼用画像１の画像片１Ａ〜１Ｆの各々に届くと共に、左側視点６からの視線（点線で図示）が左眼用画像２の画像片２Ａ〜２Ｆの各々に届くように構成されている。換言すれば、右眼で右眼用画像１を見ると同時に、左眼で左眼用画像２を見ることになる。このときの両眼視差により、視差画像３から三次元画像（立体像）が見えるようになる。 The lenticular lens 4 has a line of sight from the right viewpoint 5 (illustrated by a solid line) reaching each of the image pieces 1A to 1F of the right eye image 1 and a line of sight from the left viewpoint 6 (illustrated by a dotted line). It is configured to reach each of the two image pieces 2A to 2F. In other words, the right eye sees the right eye image 1 and the left eye sees the left eye image 2. Due to the binocular parallax at this time, a 3D image (stereoscopic image) can be seen from the parallax image 3.
なお、上記では「両眼視差方式」を例に立体視の原理について説明したが、視点数は「２」に限定される訳ではなく、視点数を３以上に増やしてもよい。視点数が多くなるほど自然な立体感が実現される。例えば、上記の例で視点数を「８」とすると、複数の凸部４Ａ〜４Ｆの各々には８個の画像片が対応付けられる。従って、視点数を増やすためには、視差画像３の解像度を向上させる必要がある。 In the above description, the principle of stereoscopic vision has been described by taking the “binocular parallax method” as an example, but the number of viewpoints is not limited to “2”, and the number of viewpoints may be increased to three or more. As the number of viewpoints increases, a natural three-dimensional effect is realized. For example, when the number of viewpoints is “8” in the above example, eight image pieces are associated with each of the plurality of convex portions 4A to 4F. Therefore, in order to increase the number of viewpoints, it is necessary to improve the resolution of the parallax image 3.
（パララックスバリア方式）
図２はパララックスバリア方式による立体視の原理を説明するための模式図である。図２に示すように、パララックスバリア方式では、視差画像３と右側視点５及び左側視点６との間に、視差バリア７が配置されている。視差バリア７は、縦方向に長いスリット状に開口した複数の開口部７Ａ〜７Ｆを有している。複数の開口部７Ａ〜７Ｆは、横方向に沿って配列されている。開口部７Ａに画像片１Ａ及び２Ａ、開口部７Ｂに画像片１Ｂ及び２Ｂというように、複数の開口部７Ａ〜７Ｆの各々には視点数分の画像片が対応付けられている。
(Parallax barrier method)
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the principle of stereoscopic vision by the parallax barrier method. As shown in FIG. 2, in the parallax barrier method, a parallax barrier 7 is disposed between the parallax image 3 and the right viewpoint 5 and the left viewpoint 6. The parallax barrier 7 has a plurality of openings 7 </ b> A to 7 </ b> F opened in a slit shape that is long in the vertical direction. The plurality of openings 7A to 7F are arranged along the horizontal direction. Image pieces 1A and 2A are associated with the opening 7A, and image pieces 1B and 2B are associated with the opening 7B. Each of the plurality of openings 7A to 7F is associated with image pieces corresponding to the number of viewpoints.
視差バリア７には、右側視点５からの視線（実線で図示）が右眼用画像１の画像片１Ａ〜１Ｆの各々に届くと共に、左側視点６からの視線（点線で図示）が左眼用画像２の画像片２Ａ〜２Ｆの各々に届くように、複数の開口部７Ａ〜７Ｆが形成されている。なお、右側視点５からの視線は、視差バリア７により遮断されて左眼用画像２の画像片には届かず、左側視点６からの視線は、視差バリア７により遮断されて右眼用画像１の画像片には届かない。 The parallax barrier 7 has a line of sight (shown as a solid line) from the right viewpoint 5 reaching each of the image pieces 1A to 1F of the right eye image 1, and a line of sight (shown as a dotted line) from the left viewpoint 6 is for the left eye. A plurality of openings 7A to 7F are formed so as to reach each of the image pieces 2A to 2F of the image 2. Note that the line of sight from the right viewpoint 5 is blocked by the parallax barrier 7 and does not reach the image piece of the left eye image 2, and the line of sight from the left viewpoint 6 is blocked by the parallax barrier 7 and the right eye image 1. The image piece does not reach.
レンズアレイ方式と同様に、右眼で右眼用画像１を見ると同時に、左眼で左眼用画像２を見ることになる。このときの両眼視差により、視差画像３から三次元画像（立体像）が見えるようになる。また、レンズアレイ方式と同様に、視点数を増やしてもよい。 Similar to the lens array system, the right eye sees the right eye image 1 and the left eye sees the left eye image 2. Due to the binocular parallax at this time, a 3D image (stereoscopic image) can be seen from the parallax image 3. Further, the number of viewpoints may be increased as in the lens array system.
＜立体表示装置−第１の実施の形態−＞
次に、第１の実施の形態に係る立体表示装置について説明する。
<Stereoscopic display device -first embodiment->
Next, the stereoscopic display device according to the first embodiment will be described.
（立体表示装置の構成）
図３は本発明の第１の実施の形態に係る立体表示装置の構成の一例を示す分解斜視図である。図４は図３に示す立体表示装置の横方向に沿った断面図である。図３及び図４に示すように、立体表示装置１０は、表示部２０、縮小光学系３０及び立体視用光学系４０を備えている。表示部２０は、表示面２４に第１の視差画像２２を表示する。縮小光学系３０は、表示面２４に表示された第１の視差画像２２を縮小して、平面状の結像面６０に第２の視差画像６２を結像する。立体視用光学系４０は、結像面６０に結像された第２の視差画像６２が、複数の視点５２から立体視されるように機能する。表示部２０の表示面２４、縮小光学系３０、結像面６０、立体視用光学系４０、及び視点５２の各々は、表示部２０から視点５２側に向かって、この順序で配置されている。
(Configuration of stereoscopic display device)
FIG. 3 is an exploded perspective view showing an example of the configuration of the stereoscopic display device according to the first embodiment of the present invention. 4 is a cross-sectional view of the stereoscopic display device shown in FIG. 3 along the horizontal direction. As shown in FIGS. 3 and 4, the stereoscopic display device 10 includes a display unit 20, a reduction optical system 30, and a stereoscopic viewing optical system 40. The display unit 20 displays the first parallax image 22 on the display surface 24. The reduction optical system 30 reduces the first parallax image 22 displayed on the display surface 24 and forms a second parallax image 62 on the planar imaging surface 60. The stereoscopic vision optical system 40 functions so that the second parallax image 62 imaged on the imaging plane 60 is stereoscopically viewed from a plurality of viewpoints 52. The display surface 24, the reduction optical system 30, the imaging surface 60, the stereoscopic viewing optical system 40, and the viewpoint 52 of the display unit 20 are arranged in this order from the display unit 20 toward the viewpoint 52 side. .
本実施の形態では、縮小光学系３０は、平面状の結像面６０に第２の視差画像６２を結像するように構成されている。一方、表示部２０の表示面２４は、曲面状としてもよく、平面状としてもよい。或いは、階段状としてもよい。以下では、表示部２０が曲面状の表示面２４を有する場合について説明する。曲面状の表示面２４とする場合には、平面状の表示面２４と比較すると、表示面２４の面積が小さくなり表示部２０が小型化されるという利点がある。なお、他の形状の表示面２４を備える例については後述する。 In the present embodiment, the reduction optical system 30 is configured to form the second parallax image 62 on the planar imaging surface 60. On the other hand, the display surface 24 of the display unit 20 may be curved or planar. Alternatively, it may be stepped. Below, the case where the display part 20 has the curved display surface 24 is demonstrated. When the curved display surface 24 is used, there is an advantage that the area of the display surface 24 is reduced and the display unit 20 is downsized as compared with the flat display surface 24. In addition, the example provided with the display surface 24 of another shape is mentioned later.
本実施の形態では、表示部２０は、横方向に湾曲した表示面２４を有している。表示面２４は、曲率中心５０の周りに予め定めた曲率で湾曲した曲面である。第１の視差画像２２は、短冊状の複数の部分画像２６Ａ〜２６Ｆに区分されている。複数の部分画像２６Ａ〜２６Ｆの各々は、横方向に湾曲した表示面２４に沿って表示される。なお、各々を区別する必要がない場合には、部分画像２６Ａ〜２６Ｆを「部分画像２６」と総称する。 In the present embodiment, the display unit 20 has a display surface 24 that is curved in the lateral direction. The display surface 24 is a curved surface curved with a predetermined curvature around the center of curvature 50. The first parallax image 22 is divided into a plurality of strip-shaped partial images 26A to 26F. Each of the partial images 26 </ b> A to 26 </ b> F is displayed along the display surface 24 curved in the horizontal direction. In addition, when it is not necessary to distinguish each, the partial images 26A to 26F are collectively referred to as “partial images 26”.
表示部２０としては、画像を表示する表示面２４を備えていればよく、その態様は特に制限されない。例えば、画像が印刷されたカードや用紙等、一方の表示面に画像を保持するシート状の画像保持部材としてもよい。また、液晶パネル等で構成された表示面に画像を表示する画像表示装置としてもよい。或いは、スクリーン等で構成された表示面に画像を投影する画像投影装置としてもよい。 The display unit 20 may be provided with a display surface 24 for displaying an image, and the mode is not particularly limited. For example, a sheet-like image holding member that holds an image on one display surface, such as a card or paper on which an image is printed, may be used. Further, an image display device that displays an image on a display surface including a liquid crystal panel or the like may be used. Or it is good also as an image projection apparatus which projects an image on the display surface comprised by the screen etc.
縮小光学系３０は、複数の光学素子３２が配列されたレンズアレイ３４として構成されている。複数の光学素子３２の各々は、横方向において物体像を縮小して結像する縮小レンズとして機能する。この例では、複数の部分画像２６Ａ〜２６Ｆの各々に対応して、複数の光学素子３２Ａ〜３２Ｆが横方向に配列されている。また、複数の光学素子３２は、表示面２４と同じ曲率中心５０の周りに予め定めた曲率で湾曲したく仮想曲面に沿って配列されている。従って、複数の光学素子３２について、各主面３６から表示面２４までの距離が略一定となる(図５参照）。 The reduction optical system 30 is configured as a lens array 34 in which a plurality of optical elements 32 are arranged. Each of the plurality of optical elements 32 functions as a reduction lens that forms an image by reducing the object image in the lateral direction. In this example, a plurality of optical elements 32A to 32F are arranged in the horizontal direction corresponding to each of the plurality of partial images 26A to 26F. Further, the plurality of optical elements 32 are arranged along a virtual curved surface that is desired to be curved with a predetermined curvature around the same center of curvature 50 as the display surface 24. Therefore, the distance from each main surface 36 to the display surface 24 is substantially constant for the plurality of optical elements 32 (see FIG. 5).
複数の光学素子３２Ａ〜３２Ｆの各々は、複数の部分画像２６Ａ〜２６Ｆの各々に対応して、平面状の結像面６０に複数の縮小部分画像６４Ａ〜６４Ｆを結像させる。第２の視差画像６２は、複数の縮小部分画像６４Ａ〜６４Ｆから構成されている。なお、各々を区別する必要がない場合には、光学素子３２Ａ〜３２Ｆを「光学素子３２」と総称し、縮小部分画像６４Ａ〜６４Ｆを「縮小部分画像６４」と総称する。 Each of the plurality of optical elements 32A to 32F forms a plurality of reduced partial images 64A to 64F on a planar imaging surface 60 corresponding to each of the plurality of partial images 26A to 26F. The second parallax image 62 is composed of a plurality of reduced partial images 64A to 64F. When it is not necessary to distinguish each of the optical elements 32A to 32F, the optical elements 32A to 32F are collectively referred to as “optical element 32”, and the reduced partial images 64A to 64F are collectively referred to as “reduced partial image 64”.
また、本実施の形態では、複数の光学素子３２の各々は、対応する縮小部分画像６４を平面状の結像面６０に結像させるために、各主面３６が結像面６０に対し略平行となるように配置されている。なお、複数の光学素子３２の光学配置については、次に詳しく説明する。 Further, in the present embodiment, each of the plurality of optical elements 32 forms each corresponding reduced partial image 64 on the planar imaging surface 60, so that each main surface 36 is approximately the imaging surface 60. They are arranged in parallel. The optical arrangement of the plurality of optical elements 32 will be described in detail next.
縮小光学系３０としては、表示面２４側に突出した複数の凸部が横方向に配列されたレンチキュラーレンズを用いてもよい。この場合には、レンチキュラーレンズの複数の凸部が、複数の光学素子３２に対応する。また、レンチキュラーレンズは、複数の凸部が上記の仮想曲面に沿って配列されるように、横方向に湾曲した形状とされる。 As the reduction optical system 30, a lenticular lens in which a plurality of protrusions protruding toward the display surface 24 side are arranged in the horizontal direction may be used. In this case, the plurality of convex portions of the lenticular lens correspond to the plurality of optical elements 32. The lenticular lens has a shape curved in the lateral direction so that a plurality of convex portions are arranged along the virtual curved surface.
立体視用光学系４０は、上記のレンズアレイ方式又はパララックスバリア方式により、第２の視差画像６２が立体視されるように機能する光学系である。本実施の形態では、レンズアレイ方式で立体視を行う場合について説明する。立体視用光学系４０は、視点５２側に突出した複数の凸部が横方向に配列されたレンチキュラーレンズで構成されている。レンチキュラーレンズの複数の凸部は、結像面６０に平行な仮想平面に沿って配置されている。 The stereoscopic optical system 40 is an optical system that functions so that the second parallax image 62 is stereoscopically viewed by the lens array method or the parallax barrier method. In this embodiment, a case where stereoscopic viewing is performed by a lens array method will be described. The stereoscopic viewing optical system 40 is composed of a lenticular lens in which a plurality of convex portions protruding toward the viewpoint 52 are arranged in the horizontal direction. The plurality of convex portions of the lenticular lens are arranged along a virtual plane parallel to the imaging plane 60.
（複数の光学素子の光学配置）
ここで、図４及び図５を参照して、縮小光学系３０の複数の光学素子３２の各々に対応した光学配置について説明する。図５（Ａ）及び（Ｂ）は図４に示す各組の結像特性を示す光軸に沿った断面図である。
(Optical arrangement of multiple optical elements)
Here, an optical arrangement corresponding to each of the plurality of optical elements 32 of the reduction optical system 30 will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 5A and 5B are cross-sectional views along the optical axis showing the imaging characteristics of each set shown in FIG.
図４に示すように、部分画像２６、当該部分画像２６に対応する光学素子３２、及び当該部分画像２６に対応する縮小部分画像６４は、互いに対応付けられて１つの組７０を構成している。上記の立体表示装置１０は、複数の組７０を有している。複数の組７０は、曲率中心５０を基点として、隣接する組７０間の光軸の交差角度が等しくなるように、等間隔で放射線状に配置されている。本実施の形態では、複数の組７０の各々において、対応する縮小部分画像６４は平面状の結像面６０に結像される。 As shown in FIG. 4, the partial image 26, the optical element 32 corresponding to the partial image 26, and the reduced partial image 64 corresponding to the partial image 26 are associated with each other to form one set 70. . The stereoscopic display device 10 has a plurality of sets 70. The plurality of sets 70 are radially arranged at equal intervals so that the intersection angles of the optical axes between the adjacent sets 70 are equal with respect to the center of curvature 50. In the present embodiment, in each of the plurality of sets 70, the corresponding reduced partial image 64 is imaged on the planar imaging surface 60.
複数の光学素子３２の各々は、対応する縮小部分画像６４を平面状の結像面６０に結像させるために、各主面３６が結像面６０に対し略平行となるように配置されている。ここで略平行とは、後で図９を参照して説明する通り、設計上の傾きを許容することを意味する。上記の通り、複数の光学素子３２について、各主面３６から表示面２４までの距離は略一定である。従って、複数の光学素子３２の各々は、外側に向かって主面３６から結像面６０までの距離Ｄが短くなるように階段状に配置されている。 Each of the plurality of optical elements 32 is arranged such that each main surface 36 is substantially parallel to the imaging surface 60 in order to form the corresponding reduced partial image 64 on the planar imaging surface 60. Yes. Here, “substantially parallel” means that a design inclination is allowed, as will be described later with reference to FIG. As described above, the distance from each main surface 36 to the display surface 24 of the plurality of optical elements 32 is substantially constant. Therefore, each of the plurality of optical elements 32 is arranged stepwise so that the distance D from the main surface 36 to the imaging surface 60 becomes shorter toward the outside.
また、本実施の形態では、同じ結像面６０に配列される縮小部分画像６４の解像度が等しくなるように、組７０の配置位置（即ち、組７２に含まれる光学素子３２の中心からのずれ）に応じて、光学素子３２の焦点距離ｆが設定されている。部分画像２６が配列される表示面２４から光学素子３２の主面３６までの距離は、複数の組７０の間で略等しい。従って、複数の部分画像２６の各々が同じ面積を有する場合には、複数の部分画像２６の各々は略同じ倍率で縮小されて結像されて、複数の縮小部分画像６４の各々は略同じ面積となる。 In the present embodiment, the arrangement position of the set 70 (that is, the deviation from the center of the optical element 32 included in the set 72) is set so that the resolutions of the reduced partial images 64 arranged on the same image plane 60 are equal. ), The focal length f of the optical element 32 is set. The distance from the display surface 24 on which the partial images 26 are arranged to the main surface 36 of the optical element 32 is substantially equal among the plurality of sets 70. Therefore, when each of the plurality of partial images 26 has the same area, each of the plurality of partial images 26 is reduced and formed at substantially the same magnification, and each of the plurality of reduced partial images 64 has substantially the same area. It becomes.
また、外側に配置される組７０では、内側に配置される組７０よりも、光学素子３２の焦点距離ｆが短くなる。例えば、図５（Ａ）に示すように、立体表示装置１０の中央部では、部分画像２６Ｄは、対応する光学素子３２Ｄにより縮小されて、対応する縮小部分画像６４Ｄが平面状の結像面６０に結像される。中央部に配置された光学素子３２Ｄの焦点距離ｆｉｎは、複数の光学素子３２の中で最も長くなる。また、光学素子３２Ｄの主面３６Ｄから結像面６０までの距離ＤＤは、ｆｉｎから２ｆｉｎまでの範囲となる。 Further, in the set 70 arranged on the outer side, the focal length f of the optical element 32 is shorter than in the set 70 arranged on the inner side. For example, as shown in FIG. 5A, in the central portion of the stereoscopic display device 10, the partial image 26D is reduced by the corresponding optical element 32D, and the corresponding reduced partial image 64D is a planar imaging surface 60. Is imaged. The focal length f in the optical element 32D disposed in the center portion, most longer among the plurality of optical elements 32. The distance D D from main surface 36D to the imaging surface 60 of the optical element 32D is a range from f in to 2f in.
一方、図５（Ｂ）に示すように、立体表示装置１０の最も外側では、部分画像２６Ａは、対応する光学素子３２Ａにより縮小されて、対応する縮小部分画像６４Ａが結像面６０に結像される。最も外側に配置された光学素子３２Ａの焦点距離ｆｏｕｔは、複数の光学素子３２の中で最も短くなる。また、光学素子３２Ａの主面３６Ａから結像面６０までの距離ＤＡは、ｆｏｕｔから２ｆｏｕｔまでの範囲となる。 On the other hand, as shown in FIG. 5B, on the outermost side of the stereoscopic display device 10, the partial image 26A is reduced by the corresponding optical element 32A, and the corresponding reduced partial image 64A is imaged on the imaging plane 60. Is done. The focal length f out of the optical element 32A arranged on the outermost side is the shortest among the plurality of optical elements 32. The distance D A from the main surface 36A of the optical element 32A to the imaging surface 60 is a range from f out to 2f out.
本実施の形態では、複数の組７０を規則的に配列することで、立体表示装置１０の光学系の設計が容易化される。なお、光学系の設計例については後述する。 In the present embodiment, the design of the optical system of the stereoscopic display device 10 is facilitated by regularly arranging the plurality of sets 70. A design example of the optical system will be described later.
なお、部分画像２６及び縮小部分画像６４の各々は、縮小結像のために光学素子３２と対応付けられるが、立体視用光学系４０を構成する各光学素子と対応付けられる必要はない。例えば、レンチキュラー方式では、レンチキュラーレンズの複数の凸部の各々に、視点数分の画像片が対応付けられる。部分画像２６及び縮小部分画像６４の各々は、視点数分の画像片と対応していなくてもよい。縮小光学系３０の複数の光学素子３２間の間隔は、立体視用光学系４０のレンチキュラーレンズの複数の凸部間の間隔よりも、かなり大きくしてもよい。 Each of the partial image 26 and the reduced partial image 64 is associated with the optical element 32 for reduced image formation, but need not be associated with each optical element constituting the stereoscopic optical system 40. For example, in the lenticular method, image pieces corresponding to the number of viewpoints are associated with each of the plurality of convex portions of the lenticular lens. Each of the partial image 26 and the reduced partial image 64 may not correspond to the image pieces for the number of viewpoints. The interval between the plurality of optical elements 32 of the reduction optical system 30 may be considerably larger than the interval between the plurality of convex portions of the lenticular lens of the stereoscopic vision optical system 40.
（立体表示装置の動作）
次に、上記の立体表示装置１０の動作について説明する。
まず、表示部２０の湾曲した表示面２４に、第１の視差画像２２を表示する。第１の視差画像２２は、複数の部分画像２６Ａ〜２６Ｆから構成されている。複数の部分画像２６Ａ〜２６Ｆの各々は、対応する複数の光学素子３２Ａ〜３２Ｆの何れかにより縮小結像される。平面状の結像面６０には、複数の部分画像２６Ａ〜２６Ｆの各々に対応して、複数の縮小部分画像６４Ａ〜６４Ｆが、同じ解像度で結像される。
(Operation of stereoscopic display device)
Next, the operation of the stereoscopic display device 10 will be described.
First, the first parallax image 22 is displayed on the curved display surface 24 of the display unit 20. The first parallax image 22 is composed of a plurality of partial images 26A to 26F. Each of the plurality of partial images 26A to 26F is reduced and imaged by any of the corresponding plurality of optical elements 32A to 32F. On the planar imaging surface 60, a plurality of reduced partial images 64A to 64F are formed with the same resolution corresponding to each of the plurality of partial images 26A to 26F.
第２の視差画像６２は、複数の縮小部分画像６４Ａ〜６４Ｆから構成されている。平面状の結像面６０には、第２の視差画像６２が結像される。縮小部分画像６４の解像度は、対応する部分画像２６の解像度よりも高い。また、第２の視差画像６２の面積は、第１の視差画像２２の面積よりも小さい。従って、第２の視差画像６２の解像度は、第１の視差画像２２の解像度よりも高い。立体視用光学系４０により、第２の視差画像６２が複数の視点５２から立体視される。 The second parallax image 62 is composed of a plurality of reduced partial images 64A to 64F. A second parallax image 62 is formed on the planar imaging surface 60. The resolution of the reduced partial image 64 is higher than the resolution of the corresponding partial image 26. In addition, the area of the second parallax image 62 is smaller than the area of the first parallax image 22. Therefore, the resolution of the second parallax image 62 is higher than the resolution of the first parallax image 22. The second parallax image 62 is stereoscopically viewed from a plurality of viewpoints 52 by the stereoscopic optical system 40.
本実施の形態では、立体視に用いる第２の視差画像６２は、第１の視差画像２２よりも高解像度化されている。高解像度の第２の視差画像６２を用いて立体視を行うので、視点数が増加してもよく、視点数の増加により自然な立体感が実現される。 In the present embodiment, the second parallax image 62 used for stereoscopic viewing has a higher resolution than the first parallax image 22. Since stereoscopic vision is performed using the high-resolution second parallax image 62, the number of viewpoints may be increased, and a natural stereoscopic effect is realized by increasing the number of viewpoints.
また、本実施の形態では、複数の縮小部分画像６４Ａ〜６４Ｆは、平面状の結像面６０に隙間なく結像される。複数の縮小部分画像６４Ａ〜６４Ｆを結像面６０に隙間なく配列することで、複数の縮小部分画像６４Ａ〜６４Ｆが連続的に配列された第２の視差画像６２が得られる。 In the present embodiment, the plurality of reduced partial images 64A to 64F are imaged on the planar imaging surface 60 without a gap. By arranging the plurality of reduced partial images 64A to 64F on the imaging surface 60 without a gap, a second parallax image 62 in which the plurality of reduced partial images 64A to 64F are continuously arranged is obtained.
また、本実施の形態では、複数の縮小部分画像６４Ａ〜６４Ｆの各々は、対応する光学素子３２が配置される位置に応じて当該光学素子３２の焦点距離ｆを設定することで、平面状の結像面６０に同じ解像度で結像される。なお、光学素子３２の配置位置や焦点距離ｆが複数の組７０間で異なることにより、第２の視差画像６２において画像歪みが生じる場合には、当該画像歪みを打ち消すように、第１の視差画像２２を予め補正しておいてもよい。 Further, in the present embodiment, each of the plurality of reduced partial images 64A to 64F has a planar shape by setting the focal length f of the optical element 32 according to the position where the corresponding optical element 32 is disposed. Images are formed on the image plane 60 with the same resolution. In addition, when image distortion occurs in the second parallax image 62 due to the arrangement position of the optical element 32 and the focal length f being different among the plurality of sets 70, the first parallax is canceled so as to cancel the image distortion. The image 22 may be corrected in advance.
＜第２の実施の形態＞
次に、第２の実施の形態に係る立体表示装置について説明する。
図６は本発明の第２の実施の形態に係る立体表示装置の構成の一例を示す断面図である。図６に示すように、第２の実施の形態に係る立体表示装置１０Ｃは、縮小光学系３０を構成する複数の光学素子３２の焦点距離を一定にして配置を変更した以外は、第１の実施の形態に係る立体表示装置と同じ構成である。このため同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
<Second Embodiment>
Next, a stereoscopic display device according to the second embodiment will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a stereoscopic display device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the stereoscopic display device 10 </ b> C according to the second embodiment is the first except that the arrangement is changed with the focal lengths of the plurality of optical elements 32 constituting the reduction optical system 30 being constant. The configuration is the same as that of the stereoscopic display device according to the embodiment. For this reason, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
ここで、図６及び図７を参照して、縮小光学系３０の複数の光学素子３２の各々に対応した光学配置について説明する。図７（Ａ）及び（Ｂ）は図６に示す各組の結像特性を示す光軸に沿った断面図である。 Here, an optical arrangement corresponding to each of the plurality of optical elements 32 of the reduction optical system 30 will be described with reference to FIGS. 7A and 7B are cross-sectional views along the optical axis showing the imaging characteristics of each set shown in FIG.
図６に示すように、複数の組７０の各々において、対応する縮小部分画像６４は平面状の結像面６０に結像される。本実施の形態では、複数の組７０の各々は、同じ焦点距離ｆを有する光学素子３２を有している。即ち、複数の光学素子３２の主面３６の各々は、同じ平面上にある。また、複数の組７０の各々では、同じ結像面６０に配列される縮小部分画像６４の解像度が略等しくなるように、組７０（即ち、組７０に含まれる光学素子３２）の配置位置が設定されている。 As shown in FIG. 6, in each of the plurality of sets 70, the corresponding reduced partial image 64 is imaged on the planar imaging surface 60. In the present embodiment, each of the plurality of sets 70 includes an optical element 32 having the same focal length f. In other words, each of the major surfaces 36 of the plurality of optical elements 32 is on the same plane. Further, in each of the plurality of sets 70, the arrangement positions of the sets 70 (that is, the optical elements 32 included in the set 70) are arranged so that the resolutions of the reduced partial images 64 arranged on the same image plane 60 are substantially equal. Is set.
部分画像２６が配列される表示面２４から光学素子３２の主面３６までの距離は、複数の組７０間で異なるようになる。外側に配置される組７０では、内側に配置される組７０よりも、表示面２４から光学素子３２の主面３６までの距離が短くなる。 The distance from the display surface 24 on which the partial images 26 are arranged to the main surface 36 of the optical element 32 differs among the plurality of sets 70. In the set 70 arranged on the outer side, the distance from the display surface 24 to the main surface 36 of the optical element 32 is shorter than in the set 70 arranged on the inner side.
例えば、図７（Ａ）に示すように、立体表示装置１０の中央部では、部分画像２６Ｄは、対応する光学素子３２Ｄにより縮小されて、対応する縮小部分画像６４Ｄが平面状の結像面６０に結像される。光学素子３２Ｄの主面３６Ｄから結像面６０までの距離をＤＤとし、光学素子３２Ｄの主面３６Ｄから表示面２４までの距離をＥＤとする。一方、立体表示装置１０の最も外側では、部分画像２６Ａは、対応する光学素子３２Ａにより縮小されて、対応する縮小部分画像６４Ａが結像面６０に結像される。光学素子３２Ａの主面３６Ａから結像面６０までの距離をＤＡとし、光学素子３２Ａの主面３６Ａから表示面２４までの距離をＥＡとする。 For example, as shown in FIG. 7A, in the central portion of the stereoscopic display device 10, the partial image 26D is reduced by the corresponding optical element 32D, and the corresponding reduced partial image 64D is a planar imaging surface 60. Is imaged. The distance to the imaging plane 60 and D D from main surface 36D of the optical element 32D, the distance to the display surface 24 from the main surface 36D of the optical element 32D and E D. On the other hand, on the outermost side of the stereoscopic display device 10, the partial image 26A is reduced by the corresponding optical element 32A, and the corresponding reduced partial image 64A is formed on the imaging plane 60. The distance to the imaging plane 60 and D A from the main surface 36A of the optical element 32A, the distance to the display surface 24 from the main surface 36A of the optical element 32A to E A.
図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、中央部に配置された組７０の主面３６Ｄから表示面２４までの距離ＥＤは、最も外側に配置された組７０の主面３６Ａから表示面２４までの距離ＥＡよりも長い。また、中央部に配置された組７０の主面３６Ｄから結像面６０までの距離ＤＤは、最も外側に配置された組７０の主面３６Ａから結像面６０までの距離ＤＡと略同じ長さである。 As shown in FIG. 7 (A) and (B), the distance E D from main surface 36D to the display surface 24 of the set 70 disposed in the central portion, from the main surface 36A of the pair 70 disposed on the outermost side longer than the distance E a to the display surface 24. The distance D D from main surface 36D to the imaging surface 60 of the set 70 disposed in the central portion, from the main surface 36A of the pair 70 disposed on the outermost side to the imaging surface 60 a distance D A substantially Are the same length.
光学素子３２Ｄと光学素子３２Ａの焦点距離は同じなので、厳密には、光学素子３２Ｄの結像倍率は光学素子３２Ａよりも小さくなる。また、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、光学素子３２の配置位置により結像位置は異なるが、光学素子３２Ｄと光学素子３２Ａに共通する焦点深度内を結像面６０とすればよい。 Since the focal lengths of the optical element 32D and the optical element 32A are the same, strictly speaking, the imaging magnification of the optical element 32D is smaller than that of the optical element 32A. Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, the imaging position varies depending on the arrangement position of the optical element 32, but the imaging plane 60 is within the depth of focus common to the optical element 32D and the optical element 32A. That's fine.
本実施の形態では、焦点距離ｆが等しい複数の光学素子３２の各々について、中心からのずれに応じて光学素子３２の配置位置を設定することで、複数の縮小部分画像６４の各々が、平面状の結像面６０に高解像度で結像される。また、複数の縮小部分画像６４の各解像度は略等しい。 In the present embodiment, for each of the plurality of optical elements 32 having the same focal length f, the arrangement position of the optical element 32 is set according to the deviation from the center, so that each of the plurality of reduced partial images 64 is planar. An image is formed on the image forming surface 60 with high resolution. Further, the resolutions of the plurality of reduced partial images 64 are substantially equal.
＜縮小光学系の設計例＞
次に、上記した立体表示装置の縮小光学系の設計例について説明する。図８（Ａ）及び（Ｂ）、図９は縮小光学系の設計方法の一例を説明するための概略図である。ここでは説明を簡略化するために、縮小光学系３０の複数の光学素子３２の個数と、立体視用光学系４０のレンチキュラーレンズの複数の凸部の個数とが、同数であると仮定する。図８（Ａ）及び（Ｂ）、図９に示すように、横方向の断面図における各パラメータを以下の通り定義する。なお、中央で結像面６０に接する曲率中心５０周りの曲面を「仮想面６１」とする。
<Design example of reduction optical system>
Next, a design example of the reduction optical system of the above-described stereoscopic display device will be described. FIGS. 8A, 8B, and 9 are schematic diagrams for explaining an example of a reduction optical system design method. Here, in order to simplify the explanation, it is assumed that the number of the plurality of optical elements 32 of the reduction optical system 30 and the number of the convex portions of the lenticular lens of the stereoscopic optical system 40 are the same. As shown in FIGS. 8A, 8B, and 9, each parameter in the cross-sectional view in the horizontal direction is defined as follows. A curved surface around the center of curvature 50 in contact with the imaging surface 60 at the center is referred to as a “virtual surface 61”.
Ｌ１：湾曲した表示面２４の弧の長さ
Ｌ２：湾曲した仮想面６１の弧の長さ
Ｒ：曲率中心５０から表示面２４までの距離（曲率半径）
ｕ：曲率中心５０から仮想面６１までの距離（曲率半径）
ｔ：表示面２４から仮想面６１までの距離
ΔＲｎ：中央からｎ番目の縮小部分画像６４（結像面６０）と仮想面６１との光軸方向での距離
ｓｎ: 中央からｎ番目の表示面２４から光学素子３２の主面３６までの距離
ｓｉ：光学素子３２の主面３６から結像面６０までの距離
θ：表示面２４及び仮想面６１の拡がり角度（半角）
Δθ：隣接する組７０間の光軸の交差角度
ｄｎ：中央からｎ番目の光学素子３２の直径（または、隣接する光学素子３２間の間隔を表す）
２Ｎ＋１：光学素子３２の個数（組７０の個数）
Ｍ：光学素子３２の結像倍率
ｆｎ：中央からｎ番目の光学素子３２の焦点距離
ｈｎ：中央からｎ番目の縮小部分画像６４の横方向の幅
φｎ：中央からｎ番目の光学素子３２の結像面６０に対する傾き
Ｈ：部分画像２６の横方向の幅
L 1 : Arc length of the curved display surface 24 L 2 : Arc length of the curved virtual surface 61 R: Distance (curvature radius) from the center of curvature 50 to the display surface 24
u: Distance from the center of curvature 50 to the virtual plane 61 (curvature radius)
t: Distance ΔR n from display surface 24 to virtual surface 61: Distance in the optical axis direction between nth reduced partial image 64 (imaging surface 60) and virtual surface 61 from the center s n : nth from center Distance s i from display surface 24 to main surface 36 of optical element 32: Distance from main surface 36 of optical element 32 to imaging surface 60 θ: Spreading angle (half angle) of display surface 24 and virtual surface 61
Δθ: intersection angle of optical axes between adjacent sets 70 d n : diameter of the n-th optical element 32 from the center (or represents an interval between adjacent optical elements 32)
2N + 1: Number of optical elements 32 (number of sets 70)
M: imaging magnification f n of the optical element 32: focal length h n of the nth optical element 32 from the center: horizontal width φ n of the nth reduced partial image 64 from the center: nth optical element from the center Inclination H with respect to the image plane 60 of 32: width in the horizontal direction of the partial image 26
上記パラメータは以下の関係を満たす。
Ｌ１＝２Ｒθ
Ｌ２＝２ｕθ
ｔ＝Ｒ−ｕ
ｈｎ＝ＭＲΔθ／ｃｏｓθ
φｎ≒ｎΔθ／２
Ｈ＝２Ｒθ／２Ｎ＋１
The above parameters satisfy the following relationship.
L 1 = 2Rθ
L 2 = 2uθ
t = R−u
h n = MRΔθ / cos θ
φ n ≒ nΔθ / 2
H = 2Rθ / 2N + 1
表示面２４及び仮想面６１の拡がり角度（半角）はθであり、拡がり角度（全角）は２θである。（２Ｎ＋１）個の組７０が、曲率中心５０を基点として±θの範囲に等間隔で放射線状に配置される。このとき、隣接する組７０間の光軸の交差角度Δθは、下記式（１）で表される。 The spread angle (half angle) of the display surface 24 and the virtual surface 61 is θ, and the spread angle (full angle) is 2θ. (2N + 1) sets 70 are arranged radially at equal intervals in a range of ± θ with the curvature center 50 as a base point. At this time, the crossing angle Δθ of the optical axes between the adjacent sets 70 is expressed by the following formula (1).
結像面６０に結像される第２の視差画像６２の解像度を一定にしたい場合には、光学素子３２の結像倍率Ｍを一定にする。なお、光学素子３２の結像倍率Ｍの場合に、解像度はｍ倍（ｍ＝１／Ｍ）まで向上する。 When it is desired to make the resolution of the second parallax image 62 imaged on the imaging surface 60 constant, the imaging magnification M of the optical element 32 is made constant. In the case of the imaging magnification M of the optical element 32, the resolution is improved to m times (m = 1 / M).
上記の定義の下で、結像面６０を平面状とするための各種パラメータを導出する。複数の縮小部分画像６４は、平面状の結像面６０上に配列される。平面状の結像面６０上に配列するためには、複数の光学素子３２の各主面を結像面６０と略平行にする必要がある。
従って、外側に行くほど、表示面２４から光学素子３２の主面３６までの「距離ｓｎ」は短くなり、縮小部分画像６４（結像面６０）と仮想面６１との光軸方向での「距離ΔＲｎ」は長くなる。「距離ΔＲｎ」は、下記式（２）で与えられる。
Under the above definition, various parameters for making the imaging surface 60 planar are derived. The plurality of reduced partial images 64 are arranged on a planar imaging surface 60. In order to arrange on the planar imaging surface 60, it is necessary to make each main surface of the plurality of optical elements 32 substantially parallel to the imaging surface 60.
Therefore, the “distance s n ” from the display surface 24 to the main surface 36 of the optical element 32 becomes shorter toward the outer side, and the reduced partial image 64 (imaging surface 60) and the virtual surface 61 in the optical axis direction are reduced. “Distance ΔR n ” becomes longer. “Distance ΔR n ” is given by the following equation (2).
図８及び図９を参照すれば分かるように、光学素子３２の結像倍率Ｍは、下記式（３）で表される。 As can be seen from FIG. 8 and FIG. 9, the imaging magnification M of the optical element 32 is expressed by the following equation (3).
結像倍率Ｍを一定にすると、中央からｎ番目の表示面２４から光学素子３２の主面３６までの「距離ｓｎ」は、下記式（４）で表される。 When the imaging magnification M is constant, the “distance s n ” from the nth display surface 24 from the center to the main surface 36 of the optical element 32 is expressed by the following formula (4).
中央からｎ番目の光学素子３２による結像の関係は、下記式（５）及び（６）で表される。ここで、複数の光学素子３２の各主面は結像面６０と略平行であるが、中央からｎ番目の光学素子３２においては、その主面３６の結像面６０に対する「傾きφｎ」は設計上許容されるものとする。 The relationship of image formation by the nth optical element 32 from the center is expressed by the following equations (5) and (6). Here, each main surface of the plurality of optical elements 32 is substantially parallel to the imaging surface 60, but in the nth optical element 32 from the center, the “inclination φ n ” of the main surface 36 with respect to the imaging surface 60. Is acceptable in design.
また、中央からｎ番目の光学素子３２の「直径ｄｎ」は、下記式（７）で表される。なお、光学素子３２の「直径ｄｎ」は、隣接する光学素子３２間の間隔に相当する。 The “diameter d n ” of the nth optical element 32 from the center is expressed by the following formula (7). The “diameter d n ” of the optical element 32 corresponds to the interval between the adjacent optical elements 32.
以上の通り、本実施の形態では、種々のパラメータを設定することで、中央からｎ番目の光学素子３２の位置を表す「距離ｓｎ」、中央からｎ番目の光学素子３２の「直径ｄｎ」、中央からｎ番目の光学素子３２の結像特性を表す「焦点距離ｆｎ」等、結像面６０を平面状にするための条件が導出される。即ち、種々のパラメータを設定することで、目的に応じた縮小光学系３０が設計される。 As described above, in the present embodiment, by setting various parameters, the “distance s n ” representing the position of the nth optical element 32 from the center and the “diameter dn” of the nth optical element 32 from the center are set. The conditions for making the imaging surface 60 planar, such as “focal length f n ” representing the imaging characteristics of the nth optical element 32 from the center, are derived. That is, by setting various parameters, the reduction optical system 30 corresponding to the purpose is designed.
＜第３の実施の形態＞
次に、第３の実施の形態に係る立体表示装置について説明する。
図１０は本発明の第３の実施の形態に係る立体表示装置の構成の一例を示す断面図である。図１０に示すように、第３の実施の形態に係る立体表示装置１０Ａは、入射した光を拡散させる拡散板８０を更に備える以外は、第１の実施の形態に係る立体表示装置と同じ構成である。このため同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a stereoscopic display device according to a third embodiment will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a stereoscopic display device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 10, the stereoscopic display device 10 </ b> A according to the third embodiment has the same configuration as the stereoscopic display device according to the first embodiment, except that it further includes a diffusion plate 80 that diffuses incident light. It is. For this reason, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
拡散板８０は、結像面６０と立体視用光学系４０との間に配置されている。拡散板８０は、結像面６０の視点５２側に隣接して配置されるように、平面状の結像面６０に沿った平板状とされている。 The diffusion plate 80 is disposed between the imaging surface 60 and the stereoscopic optical system 40. The diffusing plate 80 has a flat plate shape along the planar imaging surface 60 so as to be disposed adjacent to the viewpoint 52 side of the imaging surface 60.
レンズ等の光学素子では「Ｆ値」というパラメータが用いられる。Ｆ値は、レンズの焦点距離ｆを有効口径Φで割った値である（即ち、Ｆ＝ｆ／Φ）。Ｆ値は、レンズの明るさを表す指標として用いられる。Ｆ値が小さいほど結像面に集光できる光の量が多くなり、その時の集光角は大きくなる。 In an optical element such as a lens, a parameter called “F value” is used. The F value is a value obtained by dividing the focal length f of the lens by the effective aperture Φ (that is, F = f / Φ). The F value is used as an index representing the brightness of the lens. The smaller the F value, the greater the amount of light that can be collected on the imaging surface, and the condensing angle at that time becomes larger.
従って、縮小光学系３０の（各々のレンズの）Ｆ値が立体視用光学系４０の（各々のレンズの）Ｆ値よりも小さいときに、結像面６０から発散する光線の幅が立体視用光学系４０の（各々のレンズの）レンズ径以上となり、良好な観察領域（いわゆる「視域」）や立体感が得られる。一方、結像面６０からの発散光の幅が立体視用光学系４０の（各々のレンズの）レンズ径以下であれば、レンズからの出射光の幅が小さいため、視域や立体感が低下する。 Therefore, when the F value (for each lens) of the reduction optical system 30 is smaller than the F value (for each lens) of the stereoscopic optical system 40, the width of the light beam diverging from the image plane 60 is stereoscopic. Therefore, a good observation area (so-called “viewing area”) and stereoscopic effect can be obtained. On the other hand, if the width of the diverging light from the imaging surface 60 is equal to or smaller than the lens diameter (for each lens) of the stereoscopic optical system 40, the width of the light emitted from the lens is small, so that the viewing area and the stereoscopic effect are reduced. descend.
ところが、用途によっては、縮小光学系３０のＦ値が立体視用光学系４０のＦ値よりも大きくなるように設計する場合がある。この場合には、拡散板８０を備えることによって、レンズ４０の方向に発散する発散光の発散角が大きくなり、視域が拡大する。この通り、本実施の形態では、結像面６０と立体視用光学系４０との間に拡散板８０を配置することで、結像面６０に結像される第２の視差画像６２の各画素からの光を拡散させる。縮小光学系３０のＦ値が大きくても、視域が拡大する。 However, depending on the application, the F value of the reduction optical system 30 may be designed to be larger than the F value of the stereoscopic optical system 40. In this case, by providing the diffusing plate 80, the divergence angle of the diverging light diverging in the direction of the lens 40 is increased, and the viewing zone is expanded. As described above, in the present embodiment, each of the second parallax images 62 formed on the imaging surface 60 is arranged by disposing the diffusion plate 80 between the imaging surface 60 and the stereoscopic optical system 40. Diffuse the light from the pixels. Even if the F value of the reduction optical system 30 is large, the viewing zone is enlarged.
＜第４の実施の形態＞
次に、第４の実施の形態に係る立体表示装置について説明する。
図１１は本発明の第４の実施の形態に係る立体表示装置の構成の一例を示す断面図である。図１１に示すように、第４の実施の形態に係る立体表示装置１０Ｂは、互いに隣接する組７０の間に、遮光部材９０を配置した以外は、第１の実施の形態に係る立体表示装置と同じ構成である。このため同じ構成部分には同じ符号を付して説明を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a stereoscopic display device according to a fourth embodiment will be described.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of a stereoscopic display device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the stereoscopic display device 10 </ b> B according to the fourth embodiment is the stereoscopic display device according to the first embodiment, except that a light shielding member 90 is disposed between adjacent sets 70. It is the same composition as. For this reason, the same components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
上述した通り、立体表示装置１０Ｂは、等間隔で放射線状に配置された複数の組７０を有している。互いに隣接する組７０の間には、光を遮断する遮光部材９０が各々配置されている。遮光部材９０は、互いに隣接する組７０間で光を遮断するように、結像面６０よりも表示部２０側に配置されている。例えば、遮光部材９０は、光軸方向においては、表示面２４から結像面６０まで遮光するように配置されている。なお、遮光部材９０は、表示面２４及び結像面６０の各々とは交差しないように配置されている。 As described above, the stereoscopic display device 10 </ b> B has a plurality of sets 70 arranged radially at equal intervals. Between the groups 70 adjacent to each other, a light shielding member 90 that blocks light is disposed. The light shielding member 90 is disposed closer to the display unit 20 than the image plane 60 so as to block light between the sets 70 adjacent to each other. For example, the light shielding member 90 is disposed so as to shield light from the display surface 24 to the imaging surface 60 in the optical axis direction. The light shielding member 90 is disposed so as not to intersect the display surface 24 and the imaging surface 60.
本実施の形態では、遮光部材９０により互いに隣接する組７０間で光が遮断され、組間でのクロストークが低減される。 In the present embodiment, light is blocked between the groups 70 adjacent to each other by the light shielding member 90, and crosstalk between the groups is reduced.
＜その他の変形例＞
次に、その他の変形例について説明する。
<Other variations>
Next, other modifications will be described.
（縮小光学系と立体視用光学系の一体化）
上記の実施の形態では、縮小光学系と立体視用光学系とを別々の部材として構成する例について説明したが、縮小光学系と立体視用光学系とを一体化された１つの光学部材として構成してもよい。図１２は縮小光学系と立体視用光学系とが一体化された変形例を示す断面図である。図１２に示すように、この変形例では、縮小光学系部３０Ａと立体視用光学系部４０Ａとが一体化された光学部材１００が用いられる。
(Integration of reduction optical system and stereoscopic optical system)
In the above embodiment, the example in which the reduction optical system and the stereoscopic optical system are configured as separate members has been described. However, the reduction optical system and the stereoscopic optical system are integrated as one optical member. It may be configured. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a modified example in which the reduction optical system and the stereoscopic optical system are integrated. As shown in FIG. 12, in this modification, an optical member 100 in which a reduction optical system unit 30A and a stereoscopic optical system unit 40A are integrated is used.
結像面６０は、光学部材１００内に位置することになる。光学部材１００は、平面状の結像面６０に沿った平板状とされる。図１に示す立体表示装置１０、図６に示す立体表示装置１０Ｃ、図１０に示す立体表示装置１０Ａ、図１１に示す立体表示装置１０Ｂの各々において、縮小光学系３０と立体視用光学系４０とを配置する代わりに、光学部材１００が配置される。 The imaging surface 60 is located in the optical member 100. The optical member 100 has a flat plate shape along the planar imaging surface 60. In each of the stereoscopic display device 10 shown in FIG. 1, the stereoscopic display device 10C shown in FIG. 6, the stereoscopic display device 10A shown in FIG. 10, and the stereoscopic display device 10B shown in FIG. 11, the reduction optical system 30 and the stereoscopic vision optical system 40 are used. The optical member 100 is arrange | positioned instead of arranging.
光学部材１００は、例えば、縮小光学系３０として用いられるシート状のレンチキュラーレンズと、立体視用光学系４０として用いられるシート状のレンチキュラーレンズとを、貼り合わせて作製してもよい。シート状のレンチキュラーレンズは、凸部が形成される一方の側が「表面」であり、他方の側が「裏面」である。２種類のシート状のレンチキュラーレンズは、互いの凸部が外側を向くように、裏面同士が接着される。また、光学部材１００は、射出成型等により一体成型してもよい。 For example, the optical member 100 may be manufactured by bonding together a sheet-like lenticular lens used as the reduction optical system 30 and a sheet-like lenticular lens used as the stereoscopic optical system 40. In the sheet-like lenticular lens, one side where the convex portions are formed is a “front surface”, and the other side is a “back surface”. Two types of sheet-like lenticular lenses have their back surfaces bonded together so that their convex portions face outward. The optical member 100 may be integrally formed by injection molding or the like.
（表示面及び結像面の湾曲方向）
上記の実施の形態及び変形例では、表示面２４及び結像面６０の各々が視差画像の複数の画像片が並ぶ第１の方向（横方向）に湾曲している例について説明したが、これに限定される訳ではない。結像面６０に結像される第２の視差画像６２の解像度が、表示面２４に表示される第１の視差画像２２の解像度よりも高くなればよい。例えば、表示面２４及び結像面６０の各々を第１の方向と交差する第２の方向（縦方向）に湾曲させてもよい。この場合は、縮小光学系３０の複数の光学素子３２も縦方向に沿って配列される。
(Curve direction of display surface and imaging surface)
In the embodiment and the modification described above, an example in which each of the display surface 24 and the imaging surface 60 is curved in the first direction (lateral direction) in which a plurality of image pieces of parallax images are arranged has been described. It is not necessarily limited to. The resolution of the second parallax image 62 imaged on the imaging surface 60 only needs to be higher than the resolution of the first parallax image 22 displayed on the display surface 24. For example, each of the display surface 24 and the imaging surface 60 may be curved in a second direction (vertical direction) that intersects the first direction. In this case, the plurality of optical elements 32 of the reduction optical system 30 are also arranged along the vertical direction.
或いは、表示面２４及び結像面６０の各々を、横方向及び縦方向の両方に湾曲させてもよい。横方向及び縦方向の両方において、第２の視差画像６２の解像度が向上する。即ち、両方向に多視点化が図られる。この場合、表示面２４及び結像面６０の各々は球面となる。また、縮小光学系３０の複数の光学素子３２は、横方向及び縦方向に沿って二次元状に配列される。複数の光学素子３２が二次元状に配列された縮小光学系３０としては、フライアイレンズ等のレンズアレイが用いられる。レンズアレイとしては、セルフォックレンズ等のロッドレンズを束ねたレンズアレイを用いてもよい。 Alternatively, each of the display surface 24 and the imaging surface 60 may be curved in both the horizontal direction and the vertical direction. The resolution of the second parallax image 62 is improved in both the horizontal direction and the vertical direction. That is, a multi-viewpoint is achieved in both directions. In this case, each of the display surface 24 and the imaging surface 60 is a spherical surface. The plurality of optical elements 32 of the reduction optical system 30 are two-dimensionally arranged along the horizontal direction and the vertical direction. As the reduction optical system 30 in which a plurality of optical elements 32 are arranged two-dimensionally, a lens array such as a fly-eye lens is used. As the lens array, a lens array in which rod lenses such as a SELFOC lens are bundled may be used.
（平面状の表示面）
上記の実施の形態及び変形例では、表示面２４が湾曲している例について説明したが、上述した通り、表示面２４を平面状としてもよい。図１３は平面状の表示面を備える立体表示装置の構成の一例を示す断面図である。図１３に示すように、表示部２０は平面状の表示面２４を備えている。また、縮小光学系３０を構成する複数の光学素子３２の各主面３６は、同じ平面上にある。
(Flat display surface)
In the embodiment and the modification described above, the example in which the display surface 24 is curved has been described. However, as described above, the display surface 24 may be planar. FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a stereoscopic display device including a flat display surface. As shown in FIG. 13, the display unit 20 includes a flat display surface 24. Further, the main surfaces 36 of the plurality of optical elements 32 constituting the reduction optical system 30 are on the same plane.
表示面２４には、短冊状の複数の部分画像２６に区分された第１の視差画像２２が表示される。短冊状の複数の部分画像２６は、横方向に並べられている。複数の部分画像２６の各々は、対応する複数の光学素子３２により縮小結像される。平面状の結像面６０には、複数の部分画像２６に対応して、複数の縮小部分画像６４が同じ解像度で結像される。これにより、結像面６０には、第２の視差画像６２が表示される。 On the display surface 24, a first parallax image 22 divided into a plurality of strip-shaped partial images 26 is displayed. A plurality of strip-shaped partial images 26 are arranged in the horizontal direction. Each of the plurality of partial images 26 is reduced and imaged by a corresponding plurality of optical elements 32. On the planar imaging surface 60, a plurality of reduced partial images 64 are formed with the same resolution corresponding to the plurality of partial images 26. As a result, the second parallax image 62 is displayed on the imaging plane 60.
この例では、表示面２４から光学素子３２の主面３６までの「距離ｓｏ」及び光学素子３２の主面３６から結像面６０までの「距離ｓｉ」の各々は一定である。従って、下記式（Ａ）に示すように、結像倍率Ｍも一定となる。なお、「距離ｓｏ」は、図８の「距離ｓｎ」に相当する。ここで、「Ｈ」は部分画像２６の横方向の幅を表し、「ｈ」は縮小部分画像６４の横方向の幅を表す。 In this example, the “distance s o ” from the display surface 24 to the main surface 36 of the optical element 32 and the “distance s i ” from the main surface 36 of the optical element 32 to the imaging surface 60 are constant. Therefore, as shown in the following formula (A), the imaging magnification M is also constant. It should be noted that the "distance s o" corresponds to the "distance s n" in FIG. 8. Here, “H” represents the horizontal width of the partial image 26, and “h” represents the horizontal width of the reduced partial image 64.
下記式（Ｂ）で表される結像式に基づいて、上記結像倍率Ｍが得られるように、光学素子３２の焦点距離ｆを求める。 Based on the imaging formula represented by the following formula (B), the focal length f of the optical element 32 is determined so that the imaging magnification M is obtained.
このとき、隣接する光学素子３２間の「間隔ｄ」は、結像面６０から曲率中心５０までの距離を「ｕ」として、下記式（Ｃ）で与えられる。 At this time, the “distance d” between the adjacent optical elements 32 is given by the following formula (C), where the distance from the image plane 60 to the center of curvature 50 is “u”.
以上の通り、表示面２４を平面状としてもよい。表示面２４を平面状とすることで、表示部２０が平板状に形成される。例えば、表示部２０を画像が印刷されたシート状の画像保持部材とする場合には、画像保持部材を湾曲させなくて済む。なお、第４の実施の形態と同様に、クロストークを低減するために、互いに隣接する組７０の間に遮光部材９０を配置してもよい。 As described above, the display surface 24 may be planar. By making the display surface 24 planar, the display unit 20 is formed in a flat plate shape. For example, when the display unit 20 is a sheet-like image holding member on which an image is printed, it is not necessary to bend the image holding member. Note that, similarly to the fourth embodiment, a light shielding member 90 may be disposed between adjacent sets 70 in order to reduce crosstalk.
（階段状の表示面）
また、表示面２４を階段状としてもよい。図１４は階段状の表示面を備える立体表示装置の構成の一例を示す断面図である。図１４に示すように、表示部２０は階段状の表示面２４を備えている。また、縮小光学系３０を構成する複数の光学素子３２の各主面３６は、結像面６０に略平行とされている。
(Stepped display surface)
The display surface 24 may be stepped. FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating an example of a configuration of a stereoscopic display device including a staircase display surface. As shown in FIG. 14, the display unit 20 includes a stepped display surface 24. Each main surface 36 of the plurality of optical elements 32 constituting the reduction optical system 30 is substantially parallel to the imaging plane 60.
表示面２４には、短冊状の複数の部分画像２６に区分された第１の視差画像２２が表示される。短冊状の複数の部分画像２６は、階段状の表示面２４の各踊り場に割り当てられて、横方向に並べられている。複数の部分画像２６の各々は、対応する複数の光学素子３２により縮小結像される。平面状の結像面６０には、複数の部分画像２６に対応して、複数の縮小部分画像６４が同じ解像度で結像される。これにより、結像面６０には、第２の視差画像６２が表示される。 On the display surface 24, a first parallax image 22 divided into a plurality of strip-shaped partial images 26 is displayed. A plurality of strip-shaped partial images 26 are allocated to the landings on the staircase-shaped display surface 24 and arranged in the horizontal direction. Each of the plurality of partial images 26 is reduced and imaged by a corresponding plurality of optical elements 32. On the planar imaging surface 60, a plurality of reduced partial images 64 are formed with the same resolution corresponding to the plurality of partial images 26. As a result, the second parallax image 62 is displayed on the imaging plane 60.
この例では、表示面２４と結像面６０との距離ｔは外側ほど大きくなるので、表示面２４から光学素子３２の主面３６までの「距離ｓｏ」及び光学素子３２の主面３６から結像面６０までの「距離ｓｉ」の各々が変化する。段差を「Δｓｏ」とすると、隣接する組間での「距離ｓｏ及び距離ｓｉ」と「距離ｓｏ´及び距離ｓｉ´」との関係は、下記式（Ｄ）で表される。 In this example, the distance t becomes larger as the outer display surface 24 and the image plane 60, the "distance s o" and the major surface 36 of the optical element 32 from the display surface 24 to major surface 36 of the optical element 32 Each “distance s i ” to the image plane 60 changes. If the step is a "Delta] s o", the relationship between the "distance s o and the distance s i" between adjacent sets a "distance s o 'and the distance s i'" is represented by the following formula (D) .
従って、下記式（Ｅ）に示すように、「距離ｓｏ」と「距離ｓｉ」との比を一定とすることで、結像倍率Ｍも一定となる。 Accordingly, as shown in the following formula (E), by a constant ratio between the "distance s i" and "distance s o", is also constant image magnification M.
表示面２４と結像面６０との距離ｔ（＝ｓｏ＋ｓｉ）が変化しても、下記式（Ｆ）で表される結像式に基づいて、上記結像倍率Ｍが得られるように、光学素子３２の焦点距離ｆ´を求める。 Even if the distance t (= s o + s i ) between the display surface 24 and the imaging surface 60 changes, the imaging magnification M can be obtained based on the imaging equation represented by the following equation (F). In addition, the focal length f ′ of the optical element 32 is obtained.
このとき、隣接する光学素子３２間の「間隔ｄ」は、結像面６０から曲率中心５０までの距離を「ｕ」として、下記式（Ｇ）で与えられる。 At this time, the “interval d” between the adjacent optical elements 32 is given by the following equation (G), where “u” is the distance from the image plane 60 to the center of curvature 50.
上記の例では、表示面２４を階段状とすることで、表示面２４を平面状とした場合と比較すると、表示面２４、ひいては表示部２０の横方向のサイズが小さくなる。なお、縮小部分画像６４の横方向の「幅ｈ」を一定とすると、部分画像２６の横方向の「幅Ｈ」は、外側ほど狭くなる。また、第４の実施の形態と同様に、クロストークを低減するために、互いに隣接する組７０の間に遮光部材９０を配置してもよい。 In the above example, by making the display surface 24 stepped, the horizontal size of the display surface 24, and hence the display unit 20, is smaller than when the display surface 24 is planar. Note that if the “width h” in the horizontal direction of the reduced partial image 64 is constant, the “width H” in the horizontal direction of the partial image 26 becomes narrower toward the outside. Further, similarly to the fourth embodiment, a light shielding member 90 may be disposed between the groups 70 adjacent to each other in order to reduce crosstalk.
なお、図１４に示す例において、複数の部分画像２６の解像度を外側ほど高くしてもよい。部分画像２６の解像度を外側ほど高くすることで、縮小光学系３０を構成する複数の光学素子３２は、各主面３６が同じ平面上に配置されるようになる。 In the example shown in FIG. 14, the resolution of the plurality of partial images 26 may be increased toward the outside. By increasing the resolution of the partial image 26 toward the outside, the principal surfaces 36 of the plurality of optical elements 32 constituting the reduction optical system 30 are arranged on the same plane.
また、上記各実施形態で説明した立体表示装置の構成は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内においてその構成を変更してもよいことは言うまでもない。 In addition, the configuration of the stereoscopic display device described in each of the above embodiments is an example, and it is needless to say that the configuration may be changed without departing from the gist of the present invention.
１ 右眼用画像
１Ａ〜１Ｆ 画像片
２ 左眼用画像
２Ａ〜２Ｆ 画像片
３ 視差画像
４ レンチキュラーレンズ
４Ａ〜４Ｆ 凸部
５ 右側視点
６ 左側視点
７ 視差バリア
７Ａ〜７Ｆ 開口部
１０ 立体表示装置
１０Ａ 立体表示装置
１０Ｂ 立体表示装置
２０ 表示部
２２ 視差画像
２４ 表示面
２６ 部分画像
３０ 縮小光学系
３２ 光学素子
３４ レンズアレイ
３６ 主面
４０ 立体視用光学系
５０ 曲率中心
５２ 視点
６０ 結像面
６２ 視差画像
６４ 縮小部分画像
７０ 組
８０ 拡散板
９０ 遮光部材
１００ 光学部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Right-eye image 1A-1F Image piece 2 Left-eye image 2A-2F Image piece 3 Parallax image 4 Lenticular lens 4A-4F Convex part 5 Right viewpoint 6 Left viewpoint 7 Parallax barrier 7A-7F Opening part 10 Stereoscopic display apparatus 10A Stereoscopic display device 10B Stereoscopic display device 20 Display unit 22 Parallax image 24 Display surface 26 Partial image 30 Reduction optical system 32 Optical element 34 Lens array 36 Main surface 40 Stereoscopic optical system 50 Center of curvature 52 Viewpoint 60 Imaging surface 62 Parallax image 64 reduced partial image 70 set 80 diffuser plate 90 light shielding member 100 optical member
Claims (15)
複数の光学素子を有し、前記第１の視差画像を前記複数の光学素子に対応する部分画像毎に縮小して、前記表示面より面積が小さい平面状の結像面に第２の視差画像を結像する縮小光学系と、
前記結像面と視点との間に配置され、前記第２の視差画像が立体視されるように機能する立体視用光学系と、
を備えた立体表示装置。 A display unit for displaying the first parallax image on the display surface;
A plurality of optical elements, wherein the first parallax image is reduced for each partial image corresponding to the plurality of optical elements, and the second parallax image is formed on a planar imaging surface having a smaller area than the display surface. A reduction optical system for imaging
A stereoscopic optical system that is disposed between the imaging plane and the viewpoint and functions so that the second parallax image is stereoscopically viewed;
3D display device.
前記縮小光学系を構成する前記複数の光学素子が前記表示面の湾曲方向に配列された、
請求項１または２に記載の立体表示装置。 The display surface is a display surface curved with a predetermined curvature in at least one of a first direction and a second direction intersecting the first direction;
The plurality of optical elements constituting the reduction optical system are arranged in a bending direction of the display surface,
The stereoscopic display device according to claim 1.
Priority Applications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108061972A (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-22 | 北京邮电大学 | A kind of curved surface light field display system |
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-
2011
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