JP3720718B2

JP3720718B2 - Stereoscopic image display device

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Publication number: JP3720718B2
Application number: JP2001041800A
Authority: JP
Inventors: 裕西原; 英樹森島; 智志瀧川; 勉尾坂
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-02-19
Filing date: 2001-02-19
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2021-02-19
Also published as: JP2002244079A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特殊なメガネを必要としないで立体画像を観察することができる立体画像表示装置に関し、特に、ＣＲＴやＬＣＤなどの画像表示素子にストライプ状に分割された２視点以上の視差画像を所定の順番で交互に並べた合成視差画像を表示し、該画像表示素子の前面のレンチキュラーレンズなどからなる光学系で画像光をマスクパターンに集光し、所定の視差画像光だけを透過させ、さらにマスクパターンの前面に配置された光学系でマスクパターンを透過した視差画像光を観察面上の所定の視点位置に集めることで立体画像を表示するようにしたものであり、例えば、テレビ、ビデオ、コンピューターモニタ、ゲームマシンなどにおいて立体表示を行うのに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりＣＲＴやＬＣＤなどの画像表示素子にストライプ状に分割された２視点以上の視差画像を所定の順番で交互に並べた合成ストライプ視差画像を表示し，
視差画像からの表示光を画像表示素子の前面に配置された光学部材において視差画像の対応する視点位置だけに表示光を導いて立体画像表示をする方法としてパララックスバリアやレンチキュラー方式が知られている。
【０００３】
また照明光源からの光を所定の開口部・遮光部を有するマスクパターンを透過させ該透過光束をパターン化し，該パターン化した光束が観察者の左眼・右眼に分離されて入射する様にパターン化された光学系により指向性を与え，該パターン化された光学系と観察者の間に透過型の画像表示素子を設け，該画像表示素子に左眼・右眼に対応した視差画像を交互にストライプ状に合成して表示する事を特徴とする立体画像表示方法及び装置が例えば特開平９−３１１２９４号公報で提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
パララックスバリアやレンチキュラー方式では，合成ストライプ視差画像として垂直方向に細長い視差画像を交互に表示した縦ストライプ合成視差画像を用い視差画像の視点への方向づけは，縦ストライプ画像の画素位置と画像表示素子の前面に置かれるパララックスバリア，レンチキュラーレンズによっている。これらの方法で画像表示素子としてＣＲＴやＬＣＤなどの離散的画素をもつ画像表示素子を用いると画素と画素の間にある所謂ブラックマトリックスの部分に対応して観察面で表示光が達しない暗部が生じ，実効的な観察領域の水平方向の巾を狭めることになる。
【０００５】
特開平９−３１１２９４号公報では画像表示素子としてＬＣＤなどの透過型画像表示素子を用い，表示光の左右眼の位置への方向づけは，画像表示素子の後ろ側にある光学系で照明光に方向づけを行うものであり，ＬＣＤなどの透過型画像表示素子の拡散や画素構造による回折などで表示光の方向が乱されるとクロストークが生じるという点において、より改善の余地がある。
【０００６】
また，これらの特殊なめがねなしの立体表示方式においては，観察者は平均的な両眼中心距離の約６５ｍｍを基準に設定された，空間的に左眼領域と右眼領域に分離した，ごく限られた範囲内でしか立体視することができない。このため，観察者は左右眼を夫々の領域に設定するために，頭の位置を固定するようにして観察する必要があり見にくいという点において、より改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、視点への画像表示光の方向づけを水平方向において、ストライプ画像の水平方向の位置に無関係に行われ画像表示素子の画素と画素の間の所謂ブラックマトリックスによって観察面に表示光が達しない暗部が生じることもなく、また画像表示素子の散乱や画素構造による回折の影響も原理的に受けることがなく、立体画像を良好に観察することができる立体画像表示装置の提供を目的とする。
【０００８】
この他本発明は、観察者が観察位置を変えても、それに基づいて光学部材を変倍させ立体画像の観察される領域を変化させることによって、常に良好なる立体画像を観察することができる立体画像表示装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の立体画像表示装置は、所定の観察面上の観察者の左右の眼に対応する位置に、互いに異なる視差画像を導くことにより前記観察者に立体画像を見せる立体画像表示装置であって、
前記観察者の左右の眼に対応した２以上の視差画像を水平方向に長い所定のストライプ画像に分解し、該分解された所定のストライプ画像を合成した合成視差画像を表示する画像表示素子を有し、
該画像表示素子側から順に、
水平方向に配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第２レンズと、垂直方向に配列された、垂直方向に屈折力を有する複数の第３レンズとを含む第２の光学系と、
市松状に配置された開口部と遮光部とを含むマスクパターンを有するマスク部材と、
水平方向に配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを含み、前記マスク部材を介した光束を前記観察者の左右の眼に導く第１の光学系とを有しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素とを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記第２レンズの頂点が位置するように構成されており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を有していることを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記観察者の観察位置情報を入力するための観察位置入力手段と，該観察位置入力手段の出力に応じて前記第１および第２の光学系と前記マスク部材の相対的位置を変更し制御するための位置制御手段を有していることを特徴としている。
【００１１】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記位置変更手段は１つ以上の駆動力発生手段と，該駆動力発生手段により発生される駆動力をリンク機構により，前記第１および第２の光学系と前記マスク部材に伝達し，前記第１および第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置変更を行うことを特徴としている。
【００１２】
請求項４の発明は請求項１，２又は３の発明において、
前記位置変更制御手段による前記第１および第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置の変更を制限するための移動位置制限手段を有していることを特徴としている。
【００１３】
請求項５の発明は請求項１の発明において、
前記位置変更手段による前記画像表示素子に対する前記第１および第２の光学系と該マスク部材の相対的な位置の変更は，水平方向の位置の変更であることを特徴としている。
【００１４】
請求項６の発明は請求項２の発明において、
前記観察位置入力手段は，前記観察者の観察位置を検出するための観察位置検出手段，あるいは，観察位置を設定するための観察位置設定手段，のうち少なくとも一つを有することを特徴としている。
【００１５】
請求項７の発明は請求項６の発明において、
前記観察位置設定手段は無線スイッチ手段であることを特徴としている。
【００１６】
請求項８の発明は請求項６の発明において、
前記観察位置設定手段からの出力に応じて前記観察者が観察位置を設定するための補助指標を提示する指標提示手段を有することを特徴としている。
【００１７】
請求項９の発明は請求項１の発明において、
前記各ストライプ画像を構成する画素から発せられて，前記第２の光学系により前記マスク部材上に集光された画像表示光の内，前記ストライプ画像に対応する方の前記観察者の視点位置に到達する光が前記マスク部材を透過し，それ以外の光は遮光されることを特徴としている。
【００１８】
請求項１０の発明は請求項１の発明において、
前記第２の光学系は，垂直方向については前記画像表示素子の画素を前記マスク部材上に結像し，水平方向についてはその焦点位置と前記マスク部材の位置が略一致する事を特徴としている。
【００１９】
請求項１１の発明は請求項１乃至１０のいずれか１項の発明において、前記複数の第２レンズは、垂直方向及び水平方向に各々所定の周期で配列された複数のトロイダルレンズであることを特徴としている。
【００２０】
請求項１２の発明は請求項１乃至１１のいずれか１項の発明において、前記複数の第１レンズは、水平方向に所定の周期で配列された複数の第１シリンドリカルレンズを含む第１レンズアレイであり、
前記複数の第２レンズは、水平方向に所定の周期で配列された複数の第２シリンドリカルレンズを含む第２レンズアレイであり、
前記左右眼と前記第 1 シリンドリカルレンズの各々の中心とを結ぶ複数の直線が前記第２シリンドリカルレンズの中心を通っており、且つ前記複数の直線が交わる位置近傍に前記画像表示素子が有する複数の画素の中心が配置されていることを特徴としている。
【００２１】
請求項１３の発明は請求項１２の発明において、前記第１シリンドリカルレンズ、前記第２シリンドリカルレンズ、前記マスクの相対的な位置の変更を制限するための移動位置制限手段を有しており、
前記第２シリンドリカルレンズから前記第１シリンドリカルレンズまでの光学換算距離を Lhd 、
前記観察者から前記第１シリンドリカルレンズまでの光学換算距離を Lh0 、
前記第１シリンドリカルレンズより前記画像表示素子側において前記複数の直線が交わる位置のうち前記シリンドリカルレンズに最も近い最近交差位置から前記第１シリンドリカルレンズまでの距離を Lh1 、
前記最近交差位置と前記マスク部材との光学換算距離を Lh1a 、
前記第１シリンドリカルレンズアレイの水平方向の移動距離を△ VL1 、
前記マスクの水平方向の移動距離を△ｍ、
前記第２シリンドリカルレンズアレイの水平方向の移動距離を△ VL ２としたとき、
前記移動位置制限手段は前記距離Δ VL1 が
【数７】

を満たし、前記距離Δ m が
【数８】

を満たし、前記距離Δ VL2 が
【数９】

を満たすように移動位置を制限することを特徴としている。
【００２２】
請求項１４の発明は請求項１３の発明において、前記移動位置制限手段は前記距離Δ VL1 が
【数１０】

を満たし、前記距離Δ m が
【数１１】

を満たし、前記距離Δ VL2 が
【数１２】

を満たすことを特徴としている。
【００２３】
請求項１５の発明は請求項４，１３又は１４の発明において、前記移動位置制限手段は，非接触型移動位置制限装置，あるいは可変抵抗器を備えた移動位置制限装置，あるいは衝撃緩衝部材を備えた移動位置制限装置，あるいはラックギヤまたはセクタギヤを備えた移動位置制限装置のうち少なくとも一つを有することを特徴としている。
【００２４】
請求項１６の発明の立体画像表示装置は、互いに異なる左眼用視差画像と右眼用視差画像各々を水平方向に長い複数のストライプ画像に分割し、該複数のストライプ画像を交互に垂直方向に並べて合成した合成視差画像を複数の画素で表示する画像表示素子を有し、前記左眼用視差画像を観察者の左眼に、前記右眼用視差画像を前記観察者の右眼に導く立体画像表示装置であって、
前記画像表示素子側から順に、第２光学系、市松状に配列された開口部と遮光部を有するマスク部材、第１光学系を備えており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を備えており、
前記第２光学系が、水平方向に所定の第２の周期で、垂直方向に所定の第３の周期で配列された、水平方向及び垂直方向に屈折力を有する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイを有し、
前記第１光学系が、水平方向に所定の第１の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイを有しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素とを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記第２レンズの頂点が位置するように構成されていることを特徴としている。
【００２５】
請求項１７の発明の立体画像表示装置は、互いに異なる左眼用視差画像と右眼用視差画像各々を水平方向に長い複数のストライプ画像に分割し、該複数のストライプ画像を交互に垂直方向に並べて合成した合成視差画像を複数の画素で表示する画像表示素子を有し、前記左眼用視差画像を観察者の左眼に、前記右眼用視差画像を前記観察者の右眼に導く立体画像表示装置であって、
前記画像表示素子側から順に、第２光学系、市松状に配列された開口部と遮光部を有するマスク部材、第１光学系を備えており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を備えており、
前記第２光学系が、水平方向に所定の第２の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、垂直方向に第３の周期で配列された、垂直方向に屈折力を有する複数の第３レンズを有する第３レンズアレイを有し、
前記第１光学系が、水平方向に所定の第１の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイとを有しており、
ここで、垂直断面内において、前記第３レンズアレイは、前記複数の画素の像を前記マスク部材の位置に結像しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素とを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記第２レンズの頂点が位置するように構成されていることを特徴としている。
【００２６】
請求項１８の発明の立体画像表示装置は、互いに異なる左眼用視差画像と右眼用視差画像各々を水平方向に長い複数のストライプ画像に分割し、該複数のストライプ画像を交互に垂直方向に並べて合成した合成視差画像を複数の画素で表示する画像表示素子を有し、前記左眼用視差画像を観察者の左眼に、前記右眼用視差画像を前記観察者の右眼に導く立体画像表示装置であって、
前記画像表示素子側から順に、第２光学系、市松状に配列された開口部と遮光部を有するマスク部材、第１光学系を備えており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を備えており、
前記第２光学系が、水平方向に所定の第２の周期で、垂直方向に第３の周期で配列された、水平方向及び垂直方向に互いに異なる屈折力を有する複数のトロイダルレンズを有する第２レンズアレイを有し、
前記第１光学系が、水平方向に所定の第１の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイとを有しており、
ここで、垂直断面内において、前記第２レンズアレイは、前記複数の画素の像を前記マスク部材の位置に結像しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素とを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記トロイダルレンズの頂点が位置するように構成されていることを特徴としている。
【００２７】
請求項１９の発明の立体画像表示装置は、互いに異なる左眼用視差画像と右眼用視差画像各々を水平方向に長い複数のストライプ画像に分割し、該複数のストライプ画像を交互に垂直方向に並べて合成した合成視差画像を複数の画素で表示する画像表示素子を有し、前記左眼用視差画像を観察者の左眼に、前記右眼用視差画像を前記観察者の右眼に導く立体画像表示装置であって、
前記画像表示素子側から順に、第２光学系、市松状に配列された開口部と遮光部を有するマスク部材、第１光学系を備えており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を備えており、
前記第２光学系が、水平方向に所定の第２の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、垂直方向に第３の周期で配列された、垂直方向に屈折力を有する複数の第３レンズを有する第３レンズアレイとを有し、
前記第１光学系が、水平方向に所定の第１の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイとを有しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素すべてとを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記第２レンズの頂点が位置するように構成されていることを特徴としている。
【００５４】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１は，本発明の立体画像表示装置（表示装置）の実施形態１を説明する斜視図である。
【００５５】
画像表示素子１には，後述する２視点の視差画像（又は２以上の視差画像）から合成された合成視差画像が表示される。
【００５６】
２はＶ方向（垂直方向）に屈折力を有するシリンドリカルレンズ２ａを複数個、垂直方向に配列した横レンチキュラーレンズ，３（５）はＨ方向（水平方向）に屈折力を有するシリンドリカルレンズ３ａ（５ａ）を複数個、水平方向に配列した第１（第２）の縦レンチキュラーレンズ，４は光透過部と光遮光部を所定の順序（市松状）に配列できるマスクパターンを有した市松開口マスクである。
【００５７】
図２は、図１の画像表示素子１に表示する合成視差画像を説明する図であり，観察者１０１の左右各々の眼ＥＬ，ＥＲに対応する視差画像６，７を水平方向に長いストライプ画像に分割して交互に１つずつ垂直方向に並べて合成視差画像８を合成する。
【００５８】
この実施形態では水平ストライプ画像への分割は，画像表示素子１（図１など）の水平走査線ごとの分割としている。
【００５９】
はじめに本発明の立体画像表示装置で立体映像が観察できる原理について説明を行い，次いで、観察者１０１の観察位置に追従して立体画像を表示する方法について説明する。
【００６０】
本実施形態では合成視差画像８の奇数ラインが左眼用の視差画像６，偶数ラインを右眼用の視差画像７であるとしている。
【００６１】
図１に戻って本実施形態の原理を説明する。
【００６２】
画像表示素子１上に表示される合成視差画像８の各画素水平ラインには，横レンチキュラーレンズ２を構成する水平方向に細長く垂直方向にだけ曲率を持つ１つのシリンドリカルレンズ２ａが対応しており垂直断面内（ＶＺ断面内）では，画像表示素子１の画素１ａは，横レンチキュラーレンズ２ａで市松開口マスク４上に結像される。
【００６３】
水平方向には画像表示素子１の各画素１ａから発せられる画像表示光は，第２縦レンチキュラーレンズ５により市松開口マスク４上に集光される。
【００６４】
市松開口マスク４は，第２縦レンチキュラーレンズ５を構成する垂直方向に細長く水平方向にだけ曲率を持つシリンドリカルレンズ５ａの焦点面に配置される。
【００６５】
該第２縦レンチキュラーレンズ５を構成するシリンドリカルレンズ５ａの焦点距離をfh2とすると各画素１ａからの画像表示光は，該シリンドリカルレンズ５ａへの水平方向（ＨＺ断面内）の入射角ahに対して各シリンドリカルレンズ５ａの中心から
fh2×tan(ah)
だけ水平方向にずれた位置で市松開口マスク４と交わる。
【００６６】
市松開口マスク４の開口および遮蔽の水平方向の１ラインは，該合成視差画像８の１水平ラインと対応しており水平方向には１開口と１遮蔽のペアが該第１縦レンチキュラーレンズ３を構成するシリンドリカルレンズ３ａの１つと対応している。
【００６７】
合成視差画像８の右眼用ライン（合成視差画像の偶数ライン）の各画素からの画像表示光のうち，観察者の右眼ＥＲの位置に向かう光は市松開口マスク４の開口部に第２縦レンチキュラーレンズ５により集められ，観察者の左眼ＥＬの位置に向かう画像表示光は，市松開口マスク４の遮蔽部で遮光されるように市松開口マスク４上の水平偶数ラインの開口と遮蔽部の配列は規定されている。
【００６８】
市松開口マスク４の水平奇数ラインの開口と遮蔽の配列は水平偶数ラインの開口と遮蔽部の配列と開口と遮蔽部の位置が入れ替わるように設定され，全体で開口部と遮蔽部が市松状になるようになっている。
【００６９】
市松マスク４を透過した画像表示光は，第１縦レンチキュラーレンズ３で観察者の左右の眼に投射される。
【００７０】
市松開口マスク４は第１縦レンチキュラーレンズ３の焦点面になっており，市松開口マスク４の開口位置と第１縦レンチキュラーレンズ３により予め定められた距離にいる観察者の左眼には左眼用の視差画像表示光だけが，右眼には右眼用の視差画像表示光だけが達する。
【００７１】
本発明の立体画像表示装置においては、前述の第１の縦レンチキュラーレンズ３を第１の光学系、横レンチキュラーレンズ２および第２の縦レンチキュラーレンズ５によって構成されるものを第２の光学系としている。また、第２の光学系は垂直方向と水平方向に異なる焦点距離を持つトロイダルレンズを水平および垂直に各々所定の周期で並べて構成されるマイクロレンズアレイを用いて構成することも可能である。
【００７２】
次に第１縦レンチキュラーレンズ３，横レンチキュラーレンズ２，市松開口マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５を用いた本発明の立体画像表示装置における設計パラメータを好適に設定した場合の互いの関係について説明する。
【００７３】
図３は，本実施形態の立体画像表示装置を画像表示素子１の右眼用画像ライン（偶数ライン）を含む水平断面で切った断面図であり既出の図と同一部材については同一の記号を付す。
【００７４】
本発明の立体画像表示装置では，水平方向の作用と垂直方向の光学作用は分離して考える事が出来，図３を使った説明は，水平方向（ＨＺ断面内）の作用に関するものである。
【００７５】
図３では右眼ＥＲに向かう画像表示光を実線，左眼ＥＬに向かう画像表示光を破線で示しているが図１，２から明らかなようにこれら２つの光線群を含む面は画像表示素子１の走査線の巾で垂直方向にずれている。
【００７６】
本実施形態では観察者の左右眼の位置ＥＬ，ＥＲと画像表示素子１の水平画素ライン上の各画素を結ぶ直線上に，
▲１▼第１縦レンチキュラーレンズ３を構成するシリンドリカルレンズ３ａの頂点（レンズ面頂点）が位置する。
▲２▼市松開口マスク４の開口または遮光部の中心が位置する。
▲３▼第２縦レンチキュラーレンズ５を構成するシリンドリカルレンズ５ａの頂点が位置する。
以上のように構成することが望ましい。
【００７７】
この条件が崩れていても市松マスク４と第１のレンチキュラーレンズ３の関係が保たれていれば立体画像の表示は可能だが，配置によっては画像表示素子１からの光の利用効率が悪くなり，さらに画素の一部が暗くなる可能性がある。
【００７８】
図３のように本発明の立体画像表示装置を構成するとき，第１縦レンチキュラーレンズ３および第２縦レンチキュラーレンズ５は左右の眼の位置であるＥＬ，ＥＲ２点と画像表示素子１の水平画素ライン上の各画素をむすぶ直線群が交わる面に配置すれば良いことになる。
【００７９】
図３では第１縦レンチキュラーレンズ３からみて１番目の交線面に第２縦レンチキュラーレンズ５を配置し，２番目の交線面に画像表示素子１を配置したことになる。
【００８０】
横レンチキュラーレンズ２は，これらの条件とは無関係に後述する垂直方向（ＶＺ断面内）の条件に適し，それ以外の部材と干渉しない位置に配置することが出来る。（図３では画像表示素子１と第２縦レンチキュラーレンズ５の間に配置されている）
市松マスク４は，第１縦レンチキュラーレンズ３と第２のレンチキュラーレンズ５の間で左眼ＥＬと画像表示素子１の各画素を結ぶ直線群（破線）と右眼ＥＲと画像表示素子１の各画素を結ぶ直線群（実線）の間隔が等分となる面に配置される。
【００８１】
以上のように配置されているとき本発明の立体画像表示装置の水平方向に関する設計パラメータの関係は以下のようになる。
【００８２】
【数２３】

【００８３】
fh2＝LhL2−Lh1a …(h10)
fh1＝Lh1a …(h11)
HL1は第１縦レンチキュラーレンズ３のピッチ，
HL2は第２縦レンチキュラーレンズ５のピッチ，
Hdは画像表示素子１の水平方向の画素ピッチ，
Hmは市松マスク４の開口または遮蔽の水平方向の巾，
H1は第１縦レンチキュラーレンズ３からみて前述の光線群の第１番目の交差面（面５ａ上）での交点間の水平ピッチ，
Ndは画像表示素子１が配置される位置について第１縦レンチキュラーレンズ３からみて前述の光線群の第Ｎｄ番目の交差面に配置されることを示す正の整数，
NL2は第２縦レンチキュラーレンズ５が配置される位置について第１縦レンチキュラーレンズ３からみて前述の光線群の第NL2番目の交差面に配置されることを示す正の整数，
Lhdは第２縦レンチキュラーレンズ５の第１縦レンチキュラーレンズ３からの光学換算距離，
LhL2は画像表示素子１の第１縦レンチキュラーレンズ３からの光学換算距離，
Lh0は観察者から第１縦レンチキュラーレンズ３までの光学換算距離，
Lh1は第１縦レンチキュラーレンズ３からみて前述の光線群の第１番目の交差面までの距離，
Lh1aは該第１の交差面から市松マスク４までの光学換算距離，
Lh1bは市松マスク４から第１の交差面までの光学換算距離，
fh1は第１縦レンチキュラーレンズ３を構成する個々のシリンドリカルレンズの焦点距離，
fh2は第２縦レンチキュラーレンズ５を構成する個々のシリンドリカルレンズの焦点距離である。
【００８４】
以上の関係式を各設計パラメータが略満足しているとき右眼と左眼に表示光の良好な分離が起こる。
【００８５】
ここで第２縦レンチキュラーレンズ５は，図３で示す実施形態では第１番目の交差面に配置されているが(h6)式から(h9)式までの関係式は，第２縦レンチキュラーレンズ５が第１番目の交差面に置かれるか否かに関わらず成立が要求される。
【００８６】
図４に画像表示素子１および第２縦レンチキュラーレンズ５を第１の縦レンチキュラーレンズ３からみて前述の光線群の第４番目の交差面および第２番目の交差面に置く構成例を示す（Nd＝4，NL2＝2の場合）。
【００８７】
図３と同一の部材には同一の符番を付す。
【００８８】
この構成例でも前述の(h1)式から(h9)式までの関係式が成立している場合に右眼と左眼に表示光の良好な分離が起こる。
【００８９】
ここで説明したように本発明では，第２縦レンチキュラーレンズ５と画像表示素子１の配置する位置に自由度がある。例えば画像表示素子１がＬＣＤ等であり，画像が実際に表示される液晶層等が所定の厚さの基板ガラスなどで挟まれており，第２縦レンチキュラーレンズ５や横レンチキュラーレンズ２などの部材を該画像表示素子１のすぐ近くには，配置できない場合でも良好な立体画像表示が行える。
【００９０】
なお画像表示素子１からの画像光の利用効率を高く設定する必要が無い場合は，前記の関係式を必ずしもすべて満たしていなくても立体画像の表示は可能である。
【００９１】
その場合Hm：E＝Lh1a：Lh0と前述(h11)式および後述される垂直方向の関係式を満たしていれば良い。
【００９２】
次に図１垂直方向（ＶＺ断面内）の関係式の説明を図５を用いて行う。図５は，本実施形態１の立体画像表示装置を横から観た概略図（ＶＺ断面図）であり既出の図と同一部材については同一の記号を付す。
【００９３】
横レンチキュラーレンズ２を構成する個々のシリンドリカルレンズ２ａは画像表示素子１の１水平ラインに対応し，垂直断面において該水平ラインを市松マスク４上の開口および遮光部から構成される１つの水平の列上に結像する。
【００９４】
このような作用が良好に働くためには本発明の立体画像表示装置の垂直方向に関する設計パラメータの関係は以下のようになる。
【００９５】
Vd：Vm＝Lv1：Lv2 ・・・(v1)
2×Vd：VL＝Lv1＋Lv2：Lv2 ・・・(v2)
【００９６】
【数２４】

【００９７】
Vdは画像表示素子１の画素の垂直方向ピッチ，
Vmは市松マスク４の開口部または遮光部の垂直方向の巾，
Lv1は画像表示素子1から横レンチキュラー２までの光学換算距離，
Lv2は横レンチキュラーレンズ２から市松マスク４までの光学換算距離，
fvは横レンチキュラーレンズ２を構成するシリンドリカルレンズ２ａの焦点距離である。
【００９８】
(v1)式は画像表示素子１上の１水平ストライプ画像が市松マスク４上の１水平列上に過不足ない巾で結像されるための条件であり，
(v3)式は該結像のために必要な横レンチキュラーレンズ２を構成する水平方向に細長い個々のシリンドリカルレンズ２ａの垂直方向の焦点距離fvを規定する条件である。
【００９９】
(v2)式は画像表示素子１上の１水平ストライプ画像からでた画像光が該横レンチキュラーレンズ２の該水平ストライプ画像に対応していない水平方向に細長いシリンドリカルレンズ２ａを通っても左右の反転が起こらずクロストークが生じないための条件である。
【０１００】
さらに垂直断面において観察者の眼と市松マスク４の各開口の中心，横レンチキュラーレンズ２を構成する個々のシリンドリカルレンズ２ａの中心および画像表示素子１の画素の中心が一直線上に並ぶ構成にすると画像光の利用効率が高くまた横レンチキュラー２の横筋が目立たなくすることが出来る。
【０１０１】
この様に本発明の立体画像表示装置を構成するには(v1)式から(v3)式に加え，市松マスク４から観察者までの光学換算距離Lv0とすると
Vd：VL＝Lv0＋Lv1＋Lv2：Lv0＋Lv2 …(v4)
が成り立っていることが必要である。
【０１０２】
前述の様に本発明では垂直方向と水平方向の関係式は，独立であり，横レンチキュラーレンズ２は，(v1)式から(v4)式が成立し，他の部材と干渉しない位置に自由に配置する事ができる。
【０１０３】
この様に，本発明の立体表示装置において，図２に示すような水平ストライプ状の合成視差画像８を画像表示素子１に表示すれば，所定の観察位置では視差画像６と視差画像７を分離して観察することができ，立体映像を観察することができる。
【０１０４】
更に，図１，２，６，７を用いて，観察者の観察位置に追従して立体画像を表示する方法について説明する。
【０１０５】
図１に示すように，例えば，観察者１０１の左眼位置が予め設定された左眼の基準位置Ｘ₁にある時に，観察者は正しく立体画像を観察していたとする。この観察者の左眼位置が位置Ｘ₁から水平方向に距離ΔＸずれた位置Ｘ₂に移動する
と，適正な立体視領域から外れ一般的にクロストークや逆立体視が発生し，正しく立体画像を観察することができない。
【０１０６】
本実施形態は観察者１０１の位置情報を位置センサー９で検出し，その位置情報に対応して位置変更手段で市松マスク４と第１縦レンチキュラーレンズ３と第２縦レンチキュラーレンズ５を水平方向に相対的に移動することにより，クロストークや逆立体視を補正して適正な立体視領域を追従させ正しく立体画像を観察させている。
【０１０７】
本実施形態では観察者１０１の位置を検出し，その位置に対応して位置変換手段１０、Ｍ１で所定の構成要素を駆動制御して立体視領域を観察者に追従させるようにするものである。
【０１０８】
図１において，位置センサー９は観察者１０１の位置例えば瞳や頭部等を検出するための観察者位置入力手段の一要素である。観察者の位置検出の方法については，従来から多数の提案があり，本実施形態では観察者の水平方向の位置が検出できるいろいろな方法を用いることが出来る。例えばＴＶカメラで観察者の像を撮影し，画像処理によって観察者の顔の中心位置を求める方法を用いる。
【０１０９】
その他の観察者位置入力手段としては，スイッチ入力操作により観察位置を設定することもできる。
【０１１０】
駆動手段Ｍ１は第１縦レンチキュラーレンズ３と市松マスク４と第２縦レンチキュラーレンズ５の水平方向の相対的位置を変位させる水平位置変更手段の一要素である。
【０１１１】
駆動制御装置１０は位置センサー９で検出した位置情報を受け，駆動手段（駆動力発生手段）Ｍ１に駆動信号を出力するものである。
【０１１２】
図６は図２における水平ストライプ画素Ｌ(２ｎ−１)を通る水平平面での断面図（ＨＶ断面図）であり，観察者１０１の左眼が位置Ｘ₁から水平方向に距離ΔＸずれた位置Ｘ₂に移動した場合の説明図である。
【０１１３】
位置Ｘ₂において適正な立体視領域を形成するためには，前述したような▲１▼▲２▼▲３▼の条件を満たさねばならない。
【０１１４】
本実施形態では図６に示すように，
第１縦レンチキュラーレンズ３を位置VL1_lから水平方向に距離ΔVL1ずれた位置VL1₂に、市松マスク４を位置ｍ₁から水平方向に距離Δｍずれた位置ｍ₂に
第２縦レンチキュラーレンズ５を位置VL2₁から水平方向に距離ΔVL2ずれた位置VL2₂に、を移動することにより，この条件を満たすものとする。
【０１１５】
つまり，観察者１０１が右方向に距離ΔＸ移動した場合，
第１縦レンチキュラーレンズ３を右方向(観察者の移動と同じ方向)に距離ΔVL1だけ，
市松マスク４を右方向(観察者の移動と同じ方向)に距離Δｍだけ，
第２縦レンチキュラーレンズ５を右方向(観察者の移動と同じ方向)に距離ΔVL2だけ，移動する。
【０１１６】
これにより図１に示すような最適観察視面における縦ストライプ状の観察領域は，距離ΔＸだけ水平方向に全体として右方向に移動し，観察者は正しく立体画像を観察することができる。
【０１１７】
この場合の観察者の移動距離ΔＸと
第１縦レンチキュラーレンズ３の移動距離ΔVL1，
市松マスク４の移動距離Δｍ，
第２縦レンチキュラーレンズ５の移動距離ΔVL2は，図６に示すような幾何学的な関係から次式で表すことができる。
【０１１８】
【数２５】

【０１１９】
Lh0，Lh1，Lhd，Lh1aはそれぞれ式(h1)式から(h11)式を満たすように設計する際に定まるものであり，式(1)(2)(3)は予め設定された左眼の基準位置Ｘ₁からの水平方向の移動距離ΔＸを計測することにより，
第１縦レンチキュラーレンズ３を水平方向に移動する量ΔVL1，
市松マスク４を水平方向に移動する量Δm，
第２縦レンチキュラーレンズ５を水平方向に移動する量ΔVL2，が分かることを示している。
【０１２０】
図７は駆動手段Ｍ１の説明図である。
【０１２１】
スライダーＳ１は画像表示素子１を固定しているベース基板１１上に設けられたレール１２に沿って往復直線運動するリニアベアリング１３で構成している。本実施形態では，第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５の水平方向の辺に沿ってリニアベアリング１３の一端を取り付けし，これらの部材を水平方向(Ｈ方向)に往復直線運動可能に保持している。
【０１２２】
駆動機構Ｋ１は不図示の電源により駆動力を発生するモーター１４，モーター１４の回転運動を減速する減速機構，回転運動を直線運動に変換し第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５に駆動力を伝達するリンク機構で構成している。
【０１２３】
前記減速機構はモーター１４の回転軸に取り付けされたギヤ１５と，画像表示素子１のある１画素の垂直方向（Ｖ方向）の延長線上の位置Ｃ₁を回転中心として設けられたセクタギヤ１６で構成されている。
【０１２４】
前記リンク機構はセクタギヤ１６と一体構造で設けられた駆動力伝達板１７，駆動力伝達板１７による駆動力を受け，第１縦レンチキュラーレンズ３と市松マスク４と第２縦レンチキュラーレンズ５に駆動力を伝達するピン部材１８，駆動力伝達板１７とピン部材１８とのガタを除去するためのバネ１９によって構成されている。
【０１２５】
ピン部材１８は，駆動力伝達板１７とバネ１９により，前述した位置Ｃ₁と，第１縦レンチキュラーレンズ３を構成するシリンドリカルレンズ３ａの頂点の垂直方向（Ｖ方向）の延長線上の位置Ｃ₂と，市松マスク４の開口または遮光部の中心の垂直方向（Ｖ方向）の延長線上の位置Ｃ₃と，第２縦レンチキュラーレンズ５を構成するシリンドリカルレンズの頂点の垂直方向（Ｖ方向）の延長線上の位置Ｃ₄が一直線上に配置されるという条件を満たすように設置されるものである。
【０１２６】
すなわち，本実施形態のリンク機構は前述の▲１▼▲２▼▲３▼の条件を満たしながら，第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５を水平方向に駆動できるものである。
【０１２７】
ポテンショメータ２０は第１縦レンチキュラーレンズ３の水平位置を検出するものである。
【０１２８】
本実施形態においては，ポテンショメータ２０は第１縦レンチキュラーレンズ３の水平位置を検出するものとしているが，市松マスク４あるいは第２縦レンチキュラーレンズ５の水平位置を検出するようにしても良い。
【０１２９】
モーター１４とポテンショメータ２０は駆動制御装置１０に接続されている。
【０１３０】
次に本実施形態の制御について説明する。
【０１３１】
観察者１０１の位置が，予め設定された水平方向の基準位置Ｘ₀にある時に，観察者は正しく立体画像を観察できるように設定している。この観察者が時間ｔ１時に位置Ｘ_t1に移動した場合を考える。
【０１３２】
位置センサー９は，観察者の時間ｔ１時における水平方向の位置Ｘ_t1を検出し，その位置情報を駆動制御装置１０に送る。
【０１３３】
また，ポテンショメータ２０は，現状(追従前のｔ０時)の第１縦レンチキュラーレンズ３の位置VL1_t0を検出し，これらの位置情報を駆動制御装置１０に送る。
【０１３４】
駆動制御装置１０は位置センサー９からの信号を受けて，予め設定された水平方向と基準位置Ｘ₀からの観察者の水平方向のずれ|Ｘ_t1−Ｘ₀|を算出し，ｔ１時の観察者の位置Ｘ_t1において，適正な立体視領域を追従させて形成するための第１縦レンチキュラーレンズ３の位置VL1_t1を算出する。
【０１３５】
また，駆動制御装置１０はポテンショメータ２０からの信号を受けて，位置VL1_t1と位置VL1_t0を比較して，第１縦レンチキュラーレンズ３の移動量|VL1_t1−VL1_t0|と移動方向を算出して駆動手段Ｍ１のモーター１４に駆動信号を出力する。
【０１３６】
駆動手段Ｍ１により第１縦レンチキュラーレンズ３を所望の位置VL1_t1に移動する。
【０１３７】
これによりｔ１時の観察者に観察視面におけるクロストークを補正して適正な立体視領域を追従させ正しく立体画像を観察させる。
【０１３８】
上述した制御過程をｔ１,ｔ２…ｔｎと順次繰り返すことにより，観察者は広い観察領域の中で，正しく立体画像を観察することが可能となる。
【０１３９】
本実施形態のリンク機構においては，前述の▲１▼▲２▼▲３▼の条件を満たしながら，第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５を水平方向に駆動するものを提案しているが，夫々の部材に水平方向の駆動機構とポテンショメータを設け，夫々の部材を前述の式(1)(2)(3)で決まる移動量だけ独立に駆動制御するようにしても良い。
【０１４０】
また，本実施形態のように衝撃に脆いガラスやプラスチックで構成されている第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５等の光学部材を機械的な駆動機構によって移動制御する場合には，これらの光学部材をストッパー部材や接点接触式のスイッチ等の移動制限部材に突き当てて移動量を制限すると，光学部材は移動制限部材との干渉により破損する可能性がある。
【０１４１】
このため移動位置制限手段を以下に示すいずれかの方法によって構成することにより，光学部材は移動制限部材との干渉により破損することを防止できる。
・図８(Ａ)に示すような光学部材３，４，５の移動方向に平行な一辺に設けられたマーク指標２１と，マーク指標２１を検出するフォトセンサーなどで構成されるマーク指標検出器２２とで構成される非接触型移動位置制限装置。
・図８(Ｂ)に示すような光学部材３，４，５の移動方向に衝撃力を与えずに滑らかに接触する接点ブラシ２３と可変抵抗器２４とで構成される移動位置制限装置。
・図８(Ｃ)に示すようなバネなどで構成される衝撃緩衝部材２５を介して動作する接点接触式スイッチ２６から構成される移動位置制限装置。
・図８(Ｄ)に示すような規定した移動量の幅のラックギヤ２７，または図７に示すような規定した移動量の円弧のセクタギヤ１６を備えた移動位置制限装置。すなわち本実施形態においては，セクタギヤ１６は第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５の移動量を制限するための，移動位置制限手段として機能している。
【０１４２】
このうち，図８(Ａ)や図８(Ｂ)に示す移動位置制限装置はポテンショメータ２０として兼用することができる。
【０１４３】
また，第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５の水平方向の移動量については，式(1)(2)(3)に示す距離だけ移動制御するように説明したが，本実施形態においては，これらの光学部材の不必要な移動を防止するために，具体的な距離を適正な値に制限し，これらの光学部材を駆動制御するための駆動制御装置１０および駆動手段Ｍ１の最適化を図る。
【０１４４】
図９は光学部材の適正な移動範囲を求めるための説明図である。一般的な広視野角のディスプレイの視野角は左右に１６０度であり，これをもとに第１縦レンチキュラーレンズ３から観察距離Ｌの位置にいる観察者１０１の左右の観察範囲をＦとすると，観察範囲Ｆは次式のように表される。
【０１４５】
F＝2Ltan80° ・・・(4)
ここで第１縦レンチキュラーレンズ３からの観察距離Ｌは図６における距離Lh0に略等しいのでL＝Lh0とすると式(4)は
F＝2Lh0tan80° ・・・(5)
この観察範囲Ｆは第１縦レンチキュラーレンズ３から観察距離Ｌの位置にいる観察者が観察し得る最大の範囲を示すものであるので，式(1)(2)(3)における観察者の移動距離ΔＸの最大値となる。式(5)のＦを式(1)(2)(3)のΔＸとして代入すると，
第１縦レンチキュラーレンズ３の水平方向の移動距離ΔVL1，
市松マスク４の水平方向の移動距離Δm，
第２縦レンチキュラーレンズ５の水平方向の移動距離ΔVL2は夫々次式のように表される。
【０１４６】
【数２６】

【０１４７】
式(6)から第１縦レンチキュラーレンズ３の水平方向の移動量ΔVL1は
【０１４８】
【数２７】

【０１４９】
式(7)から市松マスク４の水平方向の移動量Δmは
【０１５０】
【数２８】

【０１５１】
式(8)から第２縦レンチキュラーレンズ５の水平方向の移動量ΔVL2は
【０１５２】
【数２９】

【０１５３】
を満たす範囲で規定される。すなわち最大視野角１６０度とした場合，この規定範囲を超えて第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５を移動しても左右方向の観察領域は拡大されない。
【０１５４】
このことから駆動制御装置１０および駆動手段Ｍ１は，式(9)(10)(11)を満たす範囲で設計することにより，第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５を必要以上に移動することがないようにこれらの駆動制御装置１０および駆動手段Ｍ１を最適化することができる。また，第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５の水平方向のサイズは，画像表示素子１の水平方向の有効サイズよりも夫々，式(9)(10)(11)だけ大きくすれば良い。
【０１５５】
さらに好ましくは，実使用上のディスプレイの視野角は左右に約９０度であり，これをもとに第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５の水平方向の移動量を規定すると
式(6)から第１縦レンチキュラーレンズ３の水平方向の移動量ΔVL1は
【０１５６】
【数３０】

【０１５７】
式(7)から市松マスク４の水平方向の移動量Δmは
【０１５８】
【数３１】

【０１５９】
式(8)から第２縦レンチキュラーレンズ５の水平方向の移動量ΔVL2は
【０１６０】
【数３２】

【０１６１】
となり，式(9)(10)(11)に示した移動範囲をさらに小さくすることができる。
【０１６２】
この時の駆動制御すべき第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５の水平方向のサイズは，画像表示素子１の水平方向の有効サイズよりも夫々，式(12)(13)(14)だけ大きくすれば良いので，左右方向の視野角を１６０度とした時よりも小さくなり，駆動制御装置１０および駆動手段Ｍ１にかかる負荷も軽減することができる。
【０１６３】
以上のように実施形態１においては，視点への画像表示光の方向づけは，ストライプ画像の画素の水平方向の位置に無関係に行われ画像表示素子の画素と画素の間の所謂ブラックマトリックスによって観察面に表示光が達しない暗部が生じることもなく，また表示画像表示素子の散乱や画素構造による回折の影響も原理的に受けることはない。
【０１６４】
また，観察者の左右方向の移動に追従して立体観察領域を提示することができるので，頭の位置を固定しなくても良く，左右方向に観察領域が拡大できる。
【０１６５】
更に，第１縦レンチキュラーレンズ，市松マスク，第２縦レンチキュラーレンズという複数の部材を移動制御する際に，夫々の部材をリンク機構で移動制御することにより，駆動部を構成する部品の数を少なく簡素な構造にでき，上述の効果を有する立体画像表示装置を安価に提供することができる。
【０１６６】
特に第１縦レンチキュラーレンズ、市松マスク、第２縦レンチキュラーレンズを式(9)(10)(11)あるいは式(12)(13)(14)を満たす範囲で移動制御するように設計することにより、駆動手段や駆動制御装置を最適化することができ、上述の効果を有する立体画像表示装置を安価に提供することができる。
【０１６７】
また，機械的な駆動機構によって第１縦レンチキュラーレンズ，市松マスク，第２縦レンチキュラーレンズなどの光学部材を移動制御する場合に，移動量を制限するための移動位置制限手段として，非接触型移動位置制限装置，あるいは光学部材の移動方向に衝撃力を与えることのない可変抵抗器を備えた移動位置制限装置，あるいは衝撃緩衝部材を備えた移動位置制限装置，あるいはラックギヤまたはセクタギヤを備えた移動位置制限装置のいずれかを用いることにより，これらの光学部材と前述の移動位置制限手段との干渉により光学部材が破損することを防止することができる。
【０１６８】
（実施形態２）
実施形態２は実施形態１において，位置センサー９で構成していた観察者位置入力手段をスイッチ入力操作により観察位置を設定するようにしたものである。観察者位置入力手段以外の構成については実施形態１と同じである。
【０１６９】
図１０は観察者位置入力手段として，スイッチ入力操作により観察位置を設定するための観察位置設定スイッチ２８の一例を示すものであり，本実施形態においては赤外線投光部２９ａと赤外線受光部２９ｂを備えた赤外線無線スイッチ２９で構成している。観察位置設定スイッチ２８に設けられた観察位置設定用の入力キー３０であり，入力キー３０を操作することにより，赤外線投光部２９ａが発光され，この光が赤外線受光部２９ｂで受光される。３０ａ，３０ｂはそれぞれ観察位置を３０ａは左方に，３０ｂは右方に設定するためのものである。
【０１７０】
観察位置設定スイッチ２８は駆動制御装置１０と表示制御装置３１に接続され，表示制御装置３１にはキャラクター合成装置３２が接続されている。
【０１７１】
観察者が観察位置設定スイッチ２８の入力キー３０ａ，３０ｂのうち何れかに入力をすると，この信号は駆動制御装置１０と表示制御装置３１に伝えられる。駆動制御装置１０は観察位置設定スイッチ２８の信号を受けて，駆動手段Ｍ１により第１縦レンチキュラーレンズ３，市松マスク４，第２縦レンチキュラーレンズ５を水平方向に移動する。同様に表示制御装置３１は観察位置設定スイッチ２８の信号を受けて，キャラクター合成装置３２により観察位置設定用のキャラクター指標３３（図１１参照）を作成し，画像表示素子１にキャラクター指標３３を表示する。
【０１７２】
キャラクター指標３３としては例えば，図１１に示すような画像エリアの左右端に，左眼用画像に「Ｌ」，右眼洋画像に「Ｒ」というキャラクターを記した，水平ストライプ合成視差画像を画像表示素子１に表示する。この時の「Ｌ」をキャラクター指標３３Ｌ，「Ｒ」をキャラクター指標３３Ｒとする。
【０１７３】
キャラクター指標３３Ｌ，３３Ｒは，適正な立体視領域において正しく立体画像を観察している場合に，キャラクター指標３３Ｌは観察者の左眼のみで視認され，キャラクター指標３３Ｒは観察者の右眼のみで視認される。一方，適正な立体視領域から外れ正しく立体画像を観察することができない場合は，観察者の左眼あるいは右眼において，キャラクター指標３３Ｌ，３３Ｒが混ざって観察され「Ｌ」あるいは「Ｒ」というキャラクターとして認識できない。また，逆立体視の領域では，キャラクター指標３３Ｒは観察者の左眼のみで視認され，キャラクター指標３３Ｌは観察者の右眼のみで視認されるものである。つまり観察者はキャラクター指標３３Ｌ，３３Ｒの状態を観察することにより，適正な立体視領域で観察しているか否かを判定することができる。なお，この場合，観察位置においてスイッチ入力操作が行えるように，本実施形態で説明した赤外線無線スイッチ２９ような無線スイッチあるいは観察距離よりも十分長い有線スイッチを用いるようにすると良い。
【０１７４】
以上のように実施形態２においては，観察位置設定スイッチにより，観察者の左右方向の位置に応じて立体観察領域を設定することができるので，左右方向に観察領域が拡大できる。高価な観察者の位置検出センサーを用いることがないので，上述の効果を有する立体画像表示装置を安価にすることができる。
【０１７５】
【発明の効果】
本発明によれば、視点への画像表示光の方向づけを水平方向において、ストライプ画像の水平方向の位置に無関係に行われ画像表示素子の画素と画素の間の所謂ブラックマトリックスによって観察面に表示光が達しない暗部が生じることもなく、また画像表示素子の散乱や画素構造による回折の影響も原理的に受けることがなく、立体画像を良好に観察することができる立体画像表示装置を達成することができる。
【０１７６】
この他本発明によれば、観察者が観察位置を変えても、それに基づいて光学部材を移動させ立体画像の観察される領域を変化させることによって、常に良好なる立体画像を観察することができる立体画像表示装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１を示す斜視図
【図２】本発明の実施形態１の画像表示素子に表示される合成水平視差画像の説明図
【図３】本発明の実施形態１の水平方向の働きを説明するための水平断面図
【図４】本発明の実施形態１の図３で説明した構成と第２の縦レンチキュラーレンズおよび画像表示素子の配置位置を変えた例での水平方向の働きを説明するための水平断面図
【図５】本発明の実施形態１の垂直方向の働きを説明するための垂直断面図
【図６】本発明の実施形態１の水平ストライプ画素Ｌ(２ｎ−１)を通る水平平面での断面図
【図７】本発明の実施形態１の駆動手段Ｍ１の説明図
【図８】本発明の実施形態１の移動位置制限装置の説明図
【図９】本発明の実施形態１の光学部材の適正な移動範囲を求めるための説明図
【図１０】本発明の実施形態２の観察位置設定スイッチ２８の説明図
【図１１】本発明の実施形態２のキャラクター指標３３Ｌ，３３Ｒの説明図
【符号の説明】
１画像表示素子
２横レンチキュラーレンズ
３第１の縦レンチキュラーレンズ
４マスク部材（市松マスク）
５第２の縦レンチキュラーレンズ
６視差画像
７視差画像
８合成視差画像
９位置センサー
１０１観察者
Ｍ１駆動手段
１４モータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention provides a stereoscopic image display device capable of observing a stereoscopic image without requiring special glasses.In placeIn particular, a composite parallax image in which parallax images of two or more viewpoints divided into stripes are alternately arranged in a predetermined order is displayed on an image display element such as a CRT or LCD, and a lenticular lens in front of the image display element Concentrate the image light on the mask pattern with an optical system consisting of, etc., transmit only the specified parallax image light, and further transmit the parallax image light transmitted through the mask pattern with the optical system arranged in front of the mask pattern on the observation surface The three-dimensional image is displayed by gathering at a predetermined viewpoint position, and is suitable for, for example, three-dimensional display on a television, video, computer monitor, game machine, or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a composite stripe parallax image in which parallax images of two or more viewpoints divided into stripes are alternately arranged in a predetermined order on an image display element such as a CRT or an LCD is displayed.
A parallax barrier or a lenticular method is known as a method for displaying a stereoscopic image by guiding display light from a parallax image only to a corresponding viewpoint position of the parallax image on an optical member arranged in front of the image display element. Yes.
[0003]
Further, the light from the illumination light source is transmitted through a mask pattern having a predetermined opening and light shielding portion so that the transmitted light beam is patterned, and the patterned light beam is incident on the left and right eyes of the observer separately. Directivity is provided by the patterned optical system, a transmissive image display element is provided between the patterned optical system and the observer, and parallax images corresponding to the left eye and the right eye are displayed on the image display element. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-311294 has proposed a stereoscopic image display method and apparatus characterized by combining and displaying in stripes alternately.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the parallax barrier or lenticular method, the vertical stripe composite parallax image in which vertically elongated parallax images are alternately displayed as the composite stripe parallax image is used, and the orientation of the parallax image to the viewpoint is determined by the pixel position of the vertical stripe image and the image display element. It is based on a parallax barrier and lenticular lens placed in front of the lens. When an image display element having discrete pixels, such as a CRT or LCD, is used as an image display element in these methods, a dark part where display light does not reach on the observation surface corresponds to a so-called black matrix part between the pixels. This will reduce the horizontal width of the effective observation area.
[0005]
In Japanese Patent Laid-Open No. 9-31294, a transmissive image display element such as an LCD is used as an image display element, and the direction of display light to the left and right eye positions is directed to illumination light with an optical system behind the image display element. There is room for further improvement in that crosstalk occurs when the direction of display light is disturbed by diffusion of a transmissive image display element such as an LCD or diffraction by a pixel structure.
[0006]
In these special glasses-free 3D display systems, the observer is spatially separated into a left eye area and a right eye area, which is set based on an average binocular center distance of about 65 mm. Stereoscopic viewing is possible only within a limited range. For this reason, in order to set the left and right eyes in the respective areas, it is necessary for the observer to observe with the head position fixed, and there is room for improvement in that it is difficult to see.
[0007]
  In the present invention, the image display light is directed to the viewpoint in the horizontal direction regardless of the horizontal position of the stripe image. The display light reaches the observation surface by a so-called black matrix between the pixels of the image display element. 3D image display device capable of observing a 3D image satisfactorily without causing a dark portion to be generated and without being influenced in principle by scattering of the image display element or diffraction by the pixel structure.SetFor the purpose of provision.
[0008]
  In addition, the present invention provides a stereoscopic image in which a good stereoscopic image can be observed at all times by changing the magnification of the optical member and changing the region in which the stereoscopic image is observed even if the observer changes the observation position. Image display equipmentSetFor the purpose of provision.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  The stereoscopic image display apparatus according to the first aspect of the present invention is a stereoscopic image display apparatus that displays a stereoscopic image to the observer by guiding different parallax images to positions corresponding to the left and right eyes of the observer on a predetermined observation plane. Because
An image display element that decomposes two or more parallax images corresponding to the left and right eyes of the observer into predetermined stripe images that are long in the horizontal direction and displays a synthesized parallax image obtained by synthesizing the decomposed predetermined stripe images. And
In order from the image display element side,
A second optical system including a plurality of second lenses having a refractive power in the horizontal direction and a plurality of third lenses having a refractive power in the vertical direction arranged in the horizontal direction;
A mask member having a mask pattern including openings and light-shielding portions arranged in a checkered pattern;
A plurality of first lenses arranged in the horizontal direction and having a refractive power in the horizontal direction, and having a first optical system for guiding the light flux through the mask member to the left and right eyes of the observer. ,
In a predetermined horizontal cross section, the position of the left eye, the position of the right eye and a straight line connecting the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding unit, the first It is configured so that the apex of two lenses is located,
Furthermore, it has position changing means for changing the relative positions of the first optical system, the second optical system, and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. It is characterized by having.
[0010]
The invention of claim 2 is the invention of claim 1,
Observation position input means for inputting observation position information of the observer, and changing and controlling the relative positions of the first and second optical systems and the mask member according to the output of the observation position input means It is characterized by having a position control means.
[0011]
The invention of claim 3 is the invention of

claim

1 or 2, wherein
The position changing means transmits one or more driving force generating means and the driving force generated by the driving force generating means to the first and second optical systems and the mask member by a link mechanism, and The relative positions of the first and second optical systems and the mask member are changed.
[0012]
The invention of claim 4 is the invention of

claim

1, 2 or 3,
It is characterized by having a movement position limiting means for limiting the change of the relative positions of the first and second optical systems and the mask member by the position change control means.
[0013]
The invention of claim 5 is the invention of claim 1,
The change of the relative positions of the first and second optical systems and the mask member with respect to the image display element by the position changing means is a change of the position in the horizontal direction.
[0014]
The invention of claim 6 is the invention of claim 2,
The observation position input means has at least one of observation position detection means for detecting the observer's observation position and observation position setting means for setting the observation position.
[0015]
The invention of claim 7 is the invention of claim 6,
The observation position setting means is a wireless switch means.
[0016]
The invention of claim 8 is the invention of claim 6,
According to an output from the observation position setting means, the observer has an index presenting means for presenting an auxiliary index for setting the observation position.
[0017]
The invention of claim 9 is the invention of claim 1,
Of the image display light emitted from the pixels constituting each of the stripe images and condensed on the mask member by the second optical system, at the viewpoint position of the observer corresponding to the stripe image The reaching light is transmitted through the mask member, and the other light is shielded.
[0018]
The invention of claim 10 is the invention of claim 1,
The second optical system is characterized in that the pixels of the image display element are imaged on the mask member in the vertical direction, and the focal position and the position of the mask member are substantially coincided in the horizontal direction. .
[0019]
  The invention of claim 11The invention according to any one of claims 1 to 10, wherein the plurality of second lenses are a plurality of toroidal lenses each arranged at a predetermined period in the vertical direction and the horizontal direction.
[0020]
  The invention of claim 12The invention according to any one of claims 1 to 11, wherein the plurality of first lenses are a first lens array including a plurality of first cylindrical lenses arranged in a horizontal direction at a predetermined period.
The plurality of second lenses is a second lens array including a plurality of second cylindrical lenses arranged in a horizontal direction at a predetermined period.
The left and right eyes and the first eye 1 A plurality of straight lines connecting the centers of the cylindrical lenses pass through the center of the second cylindrical lens, and the centers of the plurality of pixels of the image display element are arranged in the vicinity of the position where the plurality of straight lines intersect. It is characterized by being.
[0021]
  The invention of claim 13In the invention of claim 12, the first cylindrical lens, the second cylindrical lens, and a movement position limiting means for limiting the change of the relative position of the mask,
An optical conversion distance from the second cylindrical lens to the first cylindrical lens; Lhd ,
The optical conversion distance from the observer to the first cylindrical lens Lh0 ,
The distance from the closest intersection closest to the cylindrical lens to the first cylindrical lens among the positions where the plurality of straight lines intersect on the image display element side from the first cylindrical lens. Lh1 ,
The optical conversion distance between the nearest intersection position and the mask member Lh1a ,
The horizontal movement distance of the first cylindrical lens array is Δ VL1 ,
Δm is the horizontal movement distance of the mask;
The horizontal movement distance of the second cylindrical lens array is Δ

VL

2
The moving position limiting means is the distance Δ VL1 But
[Expression 7]

And the distance Δ m But
[Equation 8]

And the distance Δ VL2 But
[Equation 9]

The moving position is limited so as to satisfy the above condition.
[0022]
The invention of claim 14In the invention of claim 13, the movement position limiting means is the distance Δ. VL1 But
[Expression 10]

And the distance Δ m But
## EQU11 ##

And the distance Δ VL2 But
[Expression 12]

It is characterized by satisfying.
[0023]
The invention of claim 15In the invention of

claim

4, 13 or 14, the moving position limiting means is a non-contact type moving position limiting device, a moving position limiting device provided with a variable resistor, or a moving position limiting device provided with an impact buffering member, Or it has at least one of the movement position limiting apparatuses provided with the rack gear or the sector gear.
[0024]
  The stereoscopic image display device according to the invention of claim 16 divides each of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image, which are different from each other, into a plurality of stripe images that are long in the horizontal direction, and the plurality of stripe images alternately in the vertical direction. A stereoscopic display having an image display element that displays a composite parallax image that is synthesized side by side with a plurality of pixels, and that guides the parallax image for the left eye to the left eye of the observer and the parallax image for the right eye to the right eye of the observer An image display device,
In order from the image display element side, a second optical system, a mask member having an opening and a light shielding portion arranged in a checkered pattern, and a first optical system are provided.
In addition, a position changing unit is provided for changing the relative positions of the first optical system and the second optical system and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. And
The second optical system includes a plurality of second lenses having a refractive power in the horizontal direction and the vertical direction, arranged in a predetermined second period in the horizontal direction and in a predetermined third period in the vertical direction. Having two lens arrays,
The first optical system has a first lens array including a plurality of first lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined first period,
In a predetermined horizontal cross section, the position of the left eye, the position of the right eye and a straight line connecting the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding unit, the first It is characterized in that the two lens vertices are positioned.
[0025]
  The stereoscopic image display device according to the invention of claim 17 divides each of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image, which are different from each other, into a plurality of stripe images that are long in the horizontal direction, and the plurality of stripe images alternately in the vertical direction. A stereoscopic display having an image display element that displays a composite parallax image that is synthesized side by side with a plurality of pixels, and that guides the parallax image for the left eye to the left eye of the observer and the parallax image for the right eye to the right eye of the observer An image display device,
In order from the image display element side, a second optical system, a mask member having an opening and a light shielding portion arranged in a checkered pattern, and a first optical system are provided.
In addition, a position changing unit is provided for changing the relative positions of the first optical system and the second optical system and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. And
The second optical system includes a second lens array having a plurality of second lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined second period, and arranged in a vertical direction in a third period. A third lens array having a plurality of third lenses having refractive power in the vertical direction,
The first optical system includes a first lens array having a plurality of first lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined first period;
Here, in the vertical cross section, the third lens array forms an image of the plurality of pixels at the position of the mask member,
In a predetermined horizontal cross section, the position of the left eye, the position of the right eye and a straight line connecting the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding unit, the first It is characterized in that the two lens vertices are positioned.
[0026]
  The stereoscopic image display apparatus according to the invention of claim 18 divides each of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image, which are different from each other, into a plurality of stripe images that are long in the horizontal direction, and the plurality of stripe images alternately in the vertical direction. A stereoscopic display having an image display element that displays a composite parallax image that is synthesized side by side with a plurality of pixels, and that guides the parallax image for the left eye to the left eye of the observer and the parallax image for the right eye to the right eye of the observer An image display device,
In order from the image display element side, a second optical system, a mask member having an opening and a light shielding portion arranged in a checkered pattern, and a first optical system are provided.
In addition, a position changing unit is provided for changing the relative positions of the first optical system and the second optical system and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. And
The second optical system includes a second toroidal lens having a plurality of toroidal lenses having different refractive powers in the horizontal direction and the vertical direction, arranged in a predetermined second period in the horizontal direction and in a third period in the vertical direction. Having a lens array,
The first optical system includes a first lens array having a plurality of first lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined first period;
Here, in the vertical cross section, the second lens array forms an image of the plurality of pixels at the position of the mask member,
In a predetermined horizontal section, the left eye position, the right eye position and a straight line connecting the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding part, the toroidal The lens is configured such that the apex of the lens is positioned.
[0027]
  The stereoscopic image display apparatus according to claim 19 divides each of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image, which are different from each other, into a plurality of stripe images that are long in the horizontal direction, and the plurality of stripe images alternately in the vertical direction. A stereoscopic display having an image display element that displays a composite parallax image that is synthesized side by side with a plurality of pixels, and that guides the parallax image for the left eye to the left eye of the observer and the parallax image for the right eye to the right eye of the observer An image display device,
In order from the image display element side, a second optical system, a mask member having an opening and a light shielding portion arranged in a checkered pattern, and a first optical system are provided.
In addition, a position changing unit is provided for changing the relative positions of the first optical system and the second optical system and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. And
The second optical system includes a second lens array having a plurality of second lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined second period, and arranged in a vertical direction in a third period. A third lens array having a plurality of third lenses having refractive power in the vertical direction,
The first optical system includes a first lens array having a plurality of first lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined first period;
In a predetermined horizontal cross section, the position of the left eye, the position of the right eye and a straight line connecting all of the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding unit, The second lens is characterized in that the apex of the second lens is positioned.
[0054]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view for explaining Embodiment 1 of a stereoscopic image display device (display device) according to the present invention.
[0055]
The image display element 1 displays a synthesized parallax image synthesized from parallax images (or two or more parallax images) of two viewpoints described later.
[0056]
Reference numeral 2 denotes a horizontal lenticular lens in which a plurality of cylindrical lenses 2a having refractive power in the V direction (vertical direction) are arranged in the vertical direction, and 3 (5) is a cylindrical lens 3a (5a) having refractive power in the H direction (horizontal direction). ) In a horizontal direction, a first (second) vertical lenticular lens 4 is a checkered aperture mask having a mask pattern in which a light transmitting portion and a light shielding portion can be arranged in a predetermined order (checkered pattern). is there.
[0057]
FIG. 2 is a diagram for explaining the composite parallax image displayed on the image display element 1 of FIG. 1. The parallax images 6 and 7 corresponding to the left and right eyes EL and ER of the observer 101 are striped images that are long in the horizontal direction. The synthesized parallax images 8 are synthesized by alternately arranging them one by one in the vertical direction.
[0058]
In this embodiment, the division into horizontal stripe images is performed for each horizontal scanning line of the image display element 1 (such as FIG. 1).
[0059]
First, the principle that a stereoscopic image can be observed with the stereoscopic image display device of the present invention will be described, and then a method of displaying a stereoscopic image following the observation position of the observer 101 will be described.
[0060]
In this embodiment, the odd-numbered lines of the composite parallax image 8 are the left-eye parallax images 6 and the even-numbered lines are the right-eye parallax images 7.
[0061]
Returning to FIG. 1, the principle of this embodiment will be described.
[0062]
Each pixel horizontal line of the composite parallax image 8 displayed on the image display element 1 corresponds to one cylindrical lens 2a which is long in the horizontal direction and has a curvature only in the vertical direction, which constitutes the horizontal lenticular lens 2. In the cross section (in the VZ cross section), the pixel 1a of the image display element 1 is imaged on the checkered aperture mask 4 by the lateral lenticular lens 2a.
[0063]
In the horizontal direction, image display light emitted from each pixel 1 a of the image display element 1 is condensed on the checkered aperture mask 4 by the second vertical lenticular lens 5.
[0064]
The checkered aperture mask 4 is disposed on the focal plane of a cylindrical lens 5 a that is long in the vertical direction and has a curvature only in the horizontal direction, which constitutes the second vertical lenticular lens 5.
[0065]
When the focal length of the cylindrical lens 5a constituting the second vertical lenticular lens 5 is fh2, image display light from each pixel 1a is incident on the incident angle ah in the horizontal direction (in the HZ cross section) to the cylindrical lens 5a. From the center of each cylindrical lens 5a
fh2 × tan (ah)
Intersects with the checkered aperture mask 4 at a position displaced by a horizontal direction.
[0066]
One line in the horizontal direction of the opening and shielding of the checkered aperture mask 4 corresponds to one horizontal line of the composite parallax image 8, and a pair of one opening and one shielding in the horizontal direction connects the first vertical lenticular lens 3. This corresponds to one of the cylindrical lenses 3a to be configured.
[0067]
Of the image display light from each pixel of the right-eye line of the composite parallax image 8 (even lines of the composite parallax image), the light directed to the position of the right eye ER of the observer is second in the opening of the checkered aperture mask 4. Image display light collected by the vertical lenticular lens 5 and directed to the position of the left eye EL of the observer is shielded by the shielding part of the checkered aperture mask 4 and the openings and shielding parts of the horizontal even lines on the checkered aperture mask 4. The arrangement of is defined.
[0068]
The horizontal odd line opening and shielding arrangement of the checkered opening mask 4 is set so that the horizontal even line opening and shielding part arrangement and the opening and shielding part positions are interchanged. It is supposed to be.
[0069]
The image display light transmitted through the checkered mask 4 is projected on the left and right eyes of the observer by the first vertical lenticular lens 3.
[0070]
The checkered aperture mask 4 is the focal plane of the first vertical lenticular lens 3, and the left eye of the viewer's left eye located at a predetermined distance by the aperture position of the checkered aperture mask 4 and the first vertical lenticular lens 3. Only the parallax image display light for the right eye reaches the parallax image display light for the right eye.
[0071]
In the stereoscopic image display device of the present invention, the first vertical lenticular lens 3 described above is constituted by the first optical system, the horizontal lenticular lens 2 and the second vertical lenticular lens 5 as the second optical system. Yes. The second optical system can also be configured using a microlens array in which toroidal lenses having different focal lengths in the vertical direction and the horizontal direction are arranged horizontally and vertically at predetermined intervals.
[0072]
Next, the relationship between the first vertical lenticular lens 3, the horizontal lenticular lens 2, the checkered aperture mask 4 and the second vertical lenticular lens 5 in the stereoscopic image display apparatus of the present invention when the design parameters are suitably set will be described. To do.
[0073]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the stereoscopic image display apparatus according to the present embodiment, taken along a horizontal cross section including the image line for the right eye (even line) of the image display element 1, and the same symbols are used for the same members as those in the previous figures. Attached.
[0074]
In the stereoscopic image display device of the present invention, the horizontal action and the vertical optical action can be considered separately, and the explanation using FIG. 3 relates to the action in the horizontal direction (in the HZ cross section).
[0075]
In FIG. 3, the image display light directed to the right eye ER is indicated by a solid line, and the image display light directed to the left eye EL is indicated by a broken line. As is apparent from FIGS. It is shifted in the vertical direction by the width of one scanning line.
[0076]
In the present embodiment, on the straight line connecting the positions EL and ER of the left and right eyes of the observer and each pixel on the horizontal pixel line of the image display element 1,
(1) The apex (lens surface apex) of the cylindrical lens 3a constituting the first vertical lenticular lens 3 is located.
(2) The opening of the checkered opening mask 4 or the center of the light shielding portion is located.
(3) The apex of the cylindrical lens 5a constituting the second vertical lenticular lens 5 is located.
It is desirable to configure as described above.
[0077]
Even if this condition is broken, if the relationship between the checkered mask 4 and the first lenticular lens 3 is maintained, a stereoscopic image can be displayed. However, depending on the arrangement, the light use efficiency from the image display element 1 is deteriorated. In addition, some of the pixels may become dark.
[0078]
When the stereoscopic image display device of the present invention is configured as shown in FIG. 3, the first vertical lenticular lens 3 and the second vertical lenticular lens 5 are the EL and ER2 points which are the positions of the left and right eyes and the horizontal pixels of the image display element 1. It suffices if the pixels on the line are arranged on the plane where the straight line groups crossing each other intersect.
[0079]
In FIG. 3, the second vertical lenticular lens 5 is disposed on the first intersecting plane as viewed from the first longitudinal lenticular lens 3, and the image display element 1 is disposed on the second intersecting plane.
[0080]
The lateral lenticular lens 2 is suitable for conditions in the vertical direction (within the VZ cross section) described later regardless of these conditions, and can be disposed at a position where it does not interfere with other members. (In FIG. 3, it is arranged between the image display element 1 and the second vertical lenticular lens 5)
The checkered mask 4 includes a straight line group (broken line) connecting each pixel of the left eye EL and the image display element 1 between the first vertical lenticular lens 3 and the second lenticular lens 5, each of the right eye ER and the image display element 1. They are arranged on a plane in which the interval between straight line groups (solid lines) connecting pixels is equally divided.
[0081]
When arranged as described above, the relationship between the design parameters in the horizontal direction of the stereoscopic image display apparatus of the present invention is as follows.
[0082]
[Expression 23]

[0083]
fh2 = LhL2-Lh1a (h10)
fh1 ＝ Lh1a… (h11)
HL1 is the pitch of the first vertical lenticular lens 3,
HL2 is the pitch of the second vertical lenticular lens 5,
Hd is the pixel pitch in the horizontal direction of the image display element 1,
Hm is the horizontal width of the checkerboard mask 4 opening or shielding,
H1 is the horizontal pitch between the intersections at the first intersection plane (on the surface 5a) of the above-mentioned light ray group as viewed from the first vertical lenticular lens 3.
Nd is a positive integer indicating that the image display element 1 is disposed at the Nd-th intersecting surface of the above-described light beam group as viewed from the first vertical lenticular lens 3.
NL2 is a positive integer indicating that the second vertical lenticular lens 5 is disposed on the NL2th intersection surface of the above-mentioned light beam group as viewed from the first vertical lenticular lens 3,
Lhd is the optical conversion distance of the second vertical lenticular lens 5 from the first vertical lenticular lens 3,
LhL2 is the optical conversion distance from the first vertical lenticular lens 3 of the image display element 1,
Lh0 is the optical conversion distance from the observer to the first vertical lenticular lens 3,
Lh1 is the distance from the first vertical lenticular lens 3 to the first intersecting surface of the aforementioned light group,
Lh1a is an optical conversion distance from the first intersection plane to the checkered mask 4;
Lh1b is the optical equivalent distance from the checkered mask 4 to the first intersection,
fh1 is the focal length of each cylindrical lens constituting the first vertical lenticular lens 3,
fh2 is a focal length of each cylindrical lens constituting the second vertical lenticular lens 5.
[0084]
When each design parameter substantially satisfies the above relational expression, good separation of display light occurs between the right eye and the left eye.
[0085]
Here, the second vertical lenticular lens 5 is arranged on the first intersecting plane in the embodiment shown in FIG. 3, but the relational expressions from the expressions (h6) to (h9) are as follows. Is required regardless of whether or not is placed on the first intersection.
[0086]
FIG. 4 shows a configuration example in which the image display element 1 and the second vertical lenticular lens 5 are placed on the fourth and second intersecting surfaces of the above-mentioned light beam group as viewed from the first longitudinal lenticular lens 3 (Nd = 4 and NL2 = 2).
[0087]
The same members as those in FIG. 3 are denoted by the same reference numerals.
[0088]
Even in this configuration example, when the relational expressions from the above formulas (h1) to (h9) are established, good separation of display light occurs between the right eye and the left eye.
[0089]
As described here, in the present invention, there is a degree of freedom in the position where the second vertical lenticular lens 5 and the image display element 1 are arranged. For example, the image display element 1 is an LCD or the like, and a liquid crystal layer or the like on which an image is actually displayed is sandwiched between substrate glasses having a predetermined thickness, and members such as the second vertical lenticular lens 5 and the horizontal lenticular lens 2 Can be displayed in the immediate vicinity of the image display element 1 even when it cannot be arranged.
[0090]
If it is not necessary to set the use efficiency of the image light from the image display element 1 to be high, it is possible to display a stereoscopic image even if not all the above relational expressions are satisfied.
[0091]
In that case, it is sufficient if Hm: E = Lh1a: Lh0, the above-described expression (h11), and the relational expression in the vertical direction described later are satisfied.
[0092]
Next, the relational expression in the vertical direction of FIG. 1 (within the VZ cross section) will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic view (VZ cross-sectional view) of the stereoscopic image display apparatus according to the first embodiment viewed from the side, and the same members as those in the previous drawings are denoted by the same symbols.
[0093]
Each cylindrical lens 2a constituting the horizontal lenticular lens 2 corresponds to one horizontal line of the image display element 1, and in the vertical section, the horizontal line is formed as one horizontal row composed of an opening on the checkered mask 4 and a light shielding portion. Image on top.
[0094]
In order for such an action to work well, the relationship between the design parameters in the vertical direction of the stereoscopic image display apparatus of the present invention is as follows.
[0095]
Vd: Vm = Lv1: Lv2 (v1)
2 x Vd: VL = Lv1 + Lv2: Lv2 (v2)
[0096]
[Expression 24]

[0097]
Vd is the vertical pitch of the pixels of the image display element 1,
Vm is the vertical width of the opening of the checkered mask 4 or the light shielding part,
Lv1 is the optical conversion distance from the image display element 1 to the horizontal lenticular 2,
Lv2 is the optical conversion distance from the horizontal lenticular lens 2 to the checkered mask 4,
fv is a focal length of the cylindrical lens 2a constituting the lateral lenticular lens 2.
[0098]
Equation (v1) is a condition for forming one horizontal stripe image on the image display element 1 on one horizontal row on the checkered mask 4 with a sufficient width.
Equation (v3) is a condition that defines the focal length fv in the vertical direction of each cylindrical lens 2a elongated in the horizontal direction that forms the horizontal lenticular lens 2 necessary for the image formation.
[0099]
Equation (v2) indicates that the image light emitted from one horizontal stripe image on the image display element 1 is reversed left and right even if it passes through the cylindrical lens 2a elongated in the horizontal direction not corresponding to the horizontal stripe image of the horizontal lenticular lens 2. This is a condition for preventing crosstalk from occurring.
[0100]
Further, when the observer's eye and the center of each opening of the checkered mask 4 in the vertical section, the center of each cylindrical lens 2a constituting the lateral lenticular lens 2 and the center of the pixel of the image display element 1 are arranged in a straight line, the image is obtained. The utilization efficiency of light is high and the horizontal stripes of the horizontal lenticular 2 can be made inconspicuous.
[0101]
Thus, in order to configure the stereoscopic image display device of the present invention, in addition to the equations (v1) to (v3), the optical conversion distance Lv0 from the checkered mask 4 to the observer is assumed.
Vd: VL = Lv0 + Lv1 + Lv2: Lv0 + Lv2 (v4)
Must be established.
[0102]
As described above, in the present invention, the relational expression between the vertical direction and the horizontal direction is independent, and the lateral lenticular lens 2 can be freely set at a position where the expressions (v1) to (v4) are established and do not interfere with other members. Can be placed.
[0103]
In this way, in the stereoscopic display device of the present invention, if the horizontal stripe-shaped composite parallax image 8 as shown in FIG. 2 is displayed on the image display element 1, the parallax image 6 and the parallax image 7 are separated at a predetermined observation position. 3D images can be observed.
[0104]
Further, a method for displaying a stereoscopic image following the observation position of the observer will be described with reference to FIGS.
[0105]
As shown in FIG. 1, for example, the left eye reference position X in which the left eye position of the observer 101 is set in advance is set.₁Suppose that the observer correctly observed the stereoscopic image. The left eye position of this observer is position X₁Position X shifted by a distance ΔX in the horizontal direction from₂Go to
In other words, it deviates from the appropriate stereoscopic viewing area, and crosstalk and reverse stereoscopic viewing generally occur, so that a stereoscopic image cannot be observed correctly.
[0106]
In the present embodiment, the position information of the observer 101 is detected by the position sensor 9, and the checkered mask 4, the first vertical lenticular lens 3 and the second vertical lenticular lens 5 are moved in the horizontal direction by the position changing means corresponding to the position information. By moving relatively, crosstalk and reverse stereoscopic vision are corrected, and an appropriate stereoscopic vision area is followed to correctly observe a stereoscopic image.
[0107]
In this embodiment, the position of the observer 101 is detected, and the position conversion means 10 and M1 are driven to control predetermined components corresponding to the position so that the observer follows the stereoscopic vision region. .
[0108]
In FIG. 1, a position sensor 9 is an element of an observer position input means for detecting the position of the observer 101, such as the pupil or head. There have been many proposals for the method of detecting the position of the observer, and various methods that can detect the position of the observer in the horizontal direction can be used in this embodiment. For example, a method is used in which an observer's image is taken with a TV camera and the center position of the observer's face is obtained by image processing.
[0109]
As other observer position input means, the observation position can be set by a switch input operation.
[0110]
The driving means M1 is an element of a horizontal position changing means for displacing the horizontal relative positions of the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4 and the second vertical lenticular lens 5.
[0111]
The drive control device 10 receives position information detected by the position sensor 9 and outputs a drive signal to the drive means (drive force generation means) M1.
[0112]
6 is a cross-sectional view (HV cross-sectional view) in a horizontal plane passing through the horizontal stripe pixel L (2n-1) in FIG.₁Position X shifted by a distance ΔX in the horizontal direction from₂It is explanatory drawing at the time of moving to.
[0113]
Position X₂In order to form an appropriate stereoscopic viewing area, the above conditions (1), (2), and (3) must be satisfied.
[0114]
In this embodiment, as shown in FIG.
Position the first vertical lenticular lens 3 at position VL1_lPosition VL1 horizontally deviated by distance ΔVL1₂Next, place checkered mask 4 at position m.₁Position m that is shifted by a distance Δm in the horizontal direction from₂In
Position the second vertical lenticular lens 5 at position VL2.₁Position VL2 horizontally deviated by distance ΔVL2₂This condition shall be satisfied by moving
[0115]
That is, when the observer 101 moves the distance ΔX in the right direction,
Move the first vertical lenticular lens 3 to the right (same direction as the observer's movement) by a distance ΔVL1.
The checkered mask 4 is moved to the right (same direction as the observer's movement) by a distance Δm,
The second vertical lenticular lens 5 is moved rightward (in the same direction as the observer's movement) by a distance ΔVL2.
[0116]
As a result, the vertically striped observation area on the optimal observation viewing plane as shown in FIG. 1 moves to the right as a whole in the horizontal direction by the distance ΔX, and the observer can correctly observe the stereoscopic image.
[0117]
In this case, the movement distance ΔX of the observer and
The travel distance ΔVL1 of the first vertical lenticular lens 3
The travel distance Δm of the checkered mask 4,
The moving distance ΔVL2 of the second vertical lenticular lens 5 can be expressed by the following equation from the geometrical relationship as shown in FIG.
[0118]
[Expression 25]

[0119]
Lh0, Lh1, Lhd, and Lh1a are determined when designing to satisfy equations (h1) to (h11). Equations (1), (2), and (3) Reference position X₁By measuring the horizontal movement distance ΔX from
Amount ΔVL1 for moving the first vertical lenticular lens 3 in the horizontal direction,
Amount Δm for moving the checkered mask 4 in the horizontal direction,
This shows that the amount ΔVL2 of moving the second vertical lenticular lens 5 in the horizontal direction is known.
[0120]
FIG. 7 is an explanatory diagram of the driving means M1.
[0121]
The slider S1 is composed of a linear bearing 13 that reciprocates linearly along a rail 12 provided on a base substrate 11 to which the image display element 1 is fixed. In the present embodiment, one end of the linear bearing 13 is attached along the horizontal side of the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5, and these members are placed in the horizontal direction (H direction). It is held so that it can reciprocate linearly.
[0122]
The driving mechanism K1 is a motor 14 that generates a driving force from a power source (not shown), a deceleration mechanism that decelerates the rotational motion of the motor 14, a first vertical lenticular lens 3, a checkered mask 4, a second vertical motion that converts the rotational motion into a linear motion. A link mechanism that transmits driving force to the lenticular lens 5 is configured.
[0123]
The speed reduction mechanism includes a gear 15 attached to the rotating shaft of the motor 14 and a position C on the extension line in the vertical direction (V direction) of one pixel with the image display element 1.₁Is composed of a sector gear 16 provided with a rotation center as a center.
[0124]
The link mechanism receives a driving force transmitted by a driving force transmission plate 17 and a driving force transmission plate 17 provided integrally with the sector gear 16, and a driving force is applied to the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4 and the second vertical lenticular lens 5. Are constituted by a pin member 18 for transmitting the drive force, and a spring 19 for removing backlash between the drive force transmission plate 17 and the pin member 18.
[0125]
The pin member 18 is moved by the driving force transmission plate 17 and the spring 19 to the position C described above.₁And the position C on the extension line in the vertical direction (V direction) of the apex of the cylindrical lens 3a constituting the first vertical lenticular lens 3₂And a position C on the extension line in the vertical direction (V direction) of the opening of the checkered mask 4 or the center of the light shielding portion._ThreeAnd the position C on the extension line in the vertical direction (V direction) of the apex of the cylindrical lens constituting the second vertical lenticular lens 5_FourAre installed so as to satisfy the condition that they are arranged on a straight line.
[0126]
That is, the link mechanism of this embodiment can drive the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5 in the horizontal direction while satisfying the above-mentioned conditions (1), (2), and (3). It is.
[0127]
The potentiometer 20 detects the horizontal position of the first vertical lenticular lens 3.
[0128]
In the present embodiment, the potentiometer 20 detects the horizontal position of the first vertical lenticular lens 3. However, the potentiometer 20 may detect the horizontal position of the checkered mask 4 or the second vertical lenticular lens 5.
[0129]
The motor 14 and the potentiometer 20 are connected to the drive control device 10.
[0130]
Next, the control of this embodiment will be described.
[0131]
The position of the observer 101 is a preset horizontal reference position X.₀The viewer is set so that the stereoscopic image can be correctly observed. This observer is at position X1 at time t1._t1Consider the case of moving to.
[0132]
The position sensor 9 is a horizontal position X at the time t1 of the observer._t1And the position information is sent to the drive control device 10.
[0133]
In addition, the potentiometer 20 has a position VL1 of the first vertical lenticular lens 3 in the current state (at time t0 before tracking)._t0Is detected, and the positional information is sent to the drive control device 10.
[0134]
The drive control device 10 receives a signal from the position sensor 9 and receives a preset horizontal direction and a reference position X.₀Observer's horizontal deviation from the | X_t1-X₀| And the position X of the observer at t1_t1, The position VL1 of the first vertical lenticular lens 3 for forming an appropriate stereoscopic region by following it._t1Is calculated.
[0135]
Further, the drive control device 10 receives a signal from the potentiometer 20 and receives the position VL1._t1And position VL1_t0The amount of movement of the first vertical lenticular lens 3 | VL1_t1−VL1_t0The movement direction is calculated and a drive signal is output to the motor 14 of the drive means M1.
[0136]
The first vertical lenticular lens 3 is moved to the desired position VL1 by the driving means M1._t1Move to.
[0137]
As a result, the observer at the time t1 corrects the crosstalk on the observation viewing plane so as to follow the proper stereoscopic vision region and correctly observe the stereoscopic image.
[0138]
By sequentially repeating the above-described control process as t1, t2,..., Tn, the observer can correctly observe a stereoscopic image within a wide observation region.
[0139]
In the link mechanism of the present embodiment, the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5 are driven in the horizontal direction while satisfying the above conditions (1), (2), and (3). However, each member is provided with a horizontal drive mechanism and a potentiometer, and each member is independently driven and controlled by the amount of movement determined by the above equations (1), (2), and (3). Also good.
[0140]
Further, as in this embodiment, optical members such as the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, the second vertical lenticular lens 5 and the like, which are made of glass or plastic that is fragile to impact, are moved and controlled by a mechanical drive mechanism. In some cases, if these optical members are brought into contact with a movement restricting member such as a stopper member or a contact contact type switch to limit the amount of movement, the optical member may be damaged due to interference with the movement restricting member.
[0141]
Therefore, the optical member can be prevented from being damaged by interference with the movement limiting member by configuring the movement position limiting means by any of the following methods.
A mark index detector comprising a mark index 21 provided on one side parallel to the moving direction of the

optical members

3, 4 and 5 as shown in FIG. 8A, and a photo sensor for detecting the mark index 21. 22 is a non-contact type movement position limiting device.
A moving position limiting device including a contact brush 23 and a variable resistor 24 that smoothly come into contact with each other without applying an impact force in the moving direction of the

optical members

3, 4 and 5 as shown in FIG. 8B.
A moving position limiting device including a contact contact type switch 26 that operates via an impact buffering member 25 including a spring or the like as shown in FIG.
A movement position limiting device provided with a rack gear 27 having a defined movement amount width as shown in FIG. 8D or a circular sector gear 16 having a prescribed movement amount as shown in FIG. That is, in the present embodiment, the sector gear 16 functions as a movement position limiting means for limiting the movement amount of the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5.
[0142]
Among these, the movement position limiting device shown in FIGS. 8A and 8B can also be used as the potentiometer 20.
[0143]
In addition, the horizontal movement amount of the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5 has been described as being controlled to move by the distances shown in equations (1), (2), and (3). In this embodiment, in order to prevent unnecessary movement of these optical members, the specific distance is limited to an appropriate value, and the drive control device 10 and the drive for controlling the drive of these optical members are provided. The means M1 is optimized.
[0144]
FIG. 9 is an explanatory diagram for obtaining an appropriate movement range of the optical member. The viewing angle of a general wide viewing angle display is 160 degrees to the left and right, and based on this, if the left and right observation range of the observer 101 located at the observation distance L from the first vertical lenticular lens 3 is F. The observation range F is expressed by the following equation.
[0145]
F = 2Ltan80 ° (4)
Here, the observation distance L from the first vertical lenticular lens 3 is approximately equal to the distance Lh0 in FIG.
F = 2Lh0tan80 ° (5)
Since this observation range F indicates the maximum range that can be observed by an observer at an observation distance L from the first vertical lenticular lens 3, the movement of the observer in equations (1), (2), and (3) This is the maximum value of the distance ΔX. Substituting F in equation (5) as ΔX in equations (1), (2), and (3),
The horizontal movement distance ΔVL1 of the first vertical lenticular lens 3
The horizontal movement distance Δm of the checkered mask 4,
The horizontal movement distance ΔVL2 of the second vertical lenticular lens 5 is expressed by the following equations, respectively.
[0146]
[Equation 26]

[0147]
From equation (6), the horizontal movement amount ΔVL1 of the first vertical lenticular lens 3 is
[0148]
[Expression 27]

[0149]
From equation (7), the horizontal movement amount Δm of the checkered mask 4 is
[0150]
[Expression 28]

[0151]
From equation (8), the horizontal movement amount ΔVL2 of the second vertical lenticular lens 5 is
[0152]
[Expression 29]

[0153]
It is defined in the range that satisfies. That is, when the maximum viewing angle is 160 degrees, the observation area in the left-right direction is not enlarged even if the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5 are moved beyond this specified range.
[0154]
Therefore, the drive control device 10 and the drive means M1 are designed in a range that satisfies the formulas (9), (10), and (11), so that the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5 are provided. These drive control device 10 and drive means M1 can be optimized so as not to move more than necessary. Further, the horizontal size of the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5 is larger than the horizontal effective size of the image display element 1, respectively. Just make it bigger.
[0155]
More preferably, the viewing angle of the display in actual use is about 90 degrees to the left and right, and based on this, the amount of horizontal movement of the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5 is determined. If you prescribe
From equation (6), the horizontal movement amount ΔVL1 of the first vertical lenticular lens 3 is
[0156]
[30]

[0157]
From equation (7), the horizontal movement amount Δm of the checkered mask 4 is
[0158]
[31]

[0159]
From equation (8), the horizontal movement amount ΔVL2 of the second vertical lenticular lens 5 is
[0160]
[Expression 32]

[0161]
Thus, the movement range shown in equations (9), (10), and (11) can be further reduced.
[0162]
The horizontal size of the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5 to be driven and controlled at this time is different from the horizontal effective size of the image display element 1, respectively. 13) Since only (14) needs to be increased, the viewing angle in the left-right direction becomes smaller than 160 degrees, and the load on the drive control device 10 and the drive means M1 can be reduced.
[0163]
As described above, in the first embodiment, the orientation of the image display light to the viewpoint is performed regardless of the horizontal position of the pixels of the stripe image, and the observation surface is formed by a so-called black matrix between the pixels of the image display element. Therefore, there is no dark part where the display light does not reach, and in principle, it is not affected by scattering of the display image display element or diffraction by the pixel structure.
[0164]
In addition, since the stereoscopic observation area can be presented following the movement of the observer in the horizontal direction, the position of the head does not have to be fixed, and the observation area can be expanded in the horizontal direction.
[0165]
Furthermore, when controlling the movement of a plurality of members such as the first vertical lenticular lens, the checkered mask, and the second vertical lenticular lens, the number of parts constituting the drive unit can be reduced by controlling the movement of each member with a link mechanism. A three-dimensional image display device that has a simple structure and has the above-described effects can be provided at low cost.
[0166]
In particular, the first vertical lenticular lens, checkered mask, and second vertical lenticular lens are designed to move and control within the range that satisfies the formula (9) (10) (11) or the formula (12) (13) (14). The driving means and the drive control device can be optimized, and a stereoscopic image display device having the above-described effects can be provided at a low cost.
[0167]
In addition, when the optical member such as the first vertical lenticular lens, the checkered mask, the second vertical lenticular lens is controlled to move by a mechanical drive mechanism, it is a non-contact type movement as a movement position limiting means for limiting the movement amount. Position limiting device, or a moving position limiting device with a variable resistor that does not give an impact force in the moving direction of the optical member, a moving position limiting device with an impact buffer member, or a moving position with a rack gear or sector gear By using any of the limiting devices, it is possible to prevent the optical member from being damaged due to interference between these optical members and the above-described movement position limiting means.
[0168]
(Embodiment 2)
In the second embodiment, the observation position is set by the switch input operation of the observer position input means constituted by the position sensor 9 in the first embodiment. The configuration other than the observer position input means is the same as that of the first embodiment.
[0169]
FIG. 10 shows an example of an observation position setting switch 28 for setting an observation position by a switch input operation as an observer position input means. In this embodiment, an infrared light projecting unit 29a and an infrared light receiving unit 29b are provided. The infrared wireless switch 29 is provided. This is an observation position setting input key 30 provided on the observation position setting switch 28. By operating the input key 30, the infrared light projecting unit 29a emits light, and this light is received by the infrared light receiving unit 29b. 30a and 30b are for setting the observation position 30a to the left and 30b to the right, respectively.
[0170]
The observation position setting switch 28 is connected to the drive control device 10 and the display control device 31, and the character control device 32 is connected to the display control device 31.
[0171]
When the observer inputs to one of the

input keys

30 a and 30 b of the observation position setting switch 28, this signal is transmitted to the drive control device 10 and the display control device 31. The drive control device 10 receives the signal from the observation position setting switch 28 and moves the first vertical lenticular lens 3, the checkered mask 4, and the second vertical lenticular lens 5 in the horizontal direction by the driving means M1. Similarly, the display control device 31 receives a signal from the observation position setting switch 28, creates a character index 33 (see FIG. 11) for setting the observation position by the character synthesizer 32, and displays the character index 33 on the image display element 1. To do.
[0172]
As the character index 33, for example, a horizontal stripe composite parallax image in which the characters “L” for the left-eye image and “R” for the right-eye image are written on the left and right edges of the image area as shown in FIG. Displayed on the display element 1. At this time, “L” is a character index 33L, and “R” is a character index 33R.
[0173]
The

character indicators

33L and 33R are visually recognized only by the left eye of the observer and the character indicators 33R are visually recognized only by the right eye of the observer when a stereoscopic image is correctly observed in an appropriate stereoscopic vision region. Is done. On the other hand, if the stereoscopic image cannot be observed correctly out of the appropriate stereoscopic region, the

character indices

33L and 33R are mixedly observed in the left or right eye of the observer, and the character “L” or “R” is observed. Can not be recognized as. In the reverse stereoscopic vision region, the character index 33R is visible only with the left eye of the observer, and the character index 33L is visible only with the right eye of the observer. That is, the observer can determine whether or not the user is observing in an appropriate stereoscopic region by observing the state of the

character indicators

33L and 33R. In this case, a wireless switch such as the infrared wireless switch 29 described in the present embodiment or a wired switch that is sufficiently longer than the observation distance may be used so that a switch input operation can be performed at the observation position.
[0174]
As described above, in the second embodiment, since the stereoscopic observation region can be set according to the position of the observer in the left-right direction by the observation position setting switch, the observation region can be expanded in the left-right direction. Since an expensive observer position detection sensor is not used, a stereoscopic image display device having the above-described effects can be made inexpensive.
[0175]
【The invention's effect】
According to the present invention, the orientation of the image display light toward the viewpoint is performed in the horizontal direction regardless of the horizontal position of the stripe image, and the display light is displayed on the observation surface by a so-called black matrix between the pixels of the image display element. 3D image display device capable of observing a 3D image satisfactorily without causing dark areas that do not reach the image, and in principle being not affected by scattering of the image display element or diffraction by the pixel structure.PlaceCan be achieved.
[0176]
In addition, according to the present invention, even when the observer changes the observation position, it is possible to always observe a good stereoscopic image by moving the optical member based on the observation position and changing the region where the stereoscopic image is observed. Stereoscopic image display devicePlaceCan be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a synthesized horizontal parallax image displayed on the image display element according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a horizontal sectional view for explaining the function in the horizontal direction of the first embodiment of the present invention.
4 is a horizontal cross-sectional view for explaining the operation in the horizontal direction in the configuration described in FIG. 3 of the first embodiment of the present invention and an example in which the arrangement positions of the second vertical lenticular lens and the image display element are changed. FIG.
FIG. 5 is a vertical sectional view for explaining the function in the vertical direction of the first embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view in a horizontal plane passing through horizontal stripe pixels L (2n−1) according to the first embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a driving unit M1 according to the first embodiment of the invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of the movement position limiting device according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram for obtaining an appropriate movement range of the optical member according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is an explanatory diagram of an observation position setting switch 28 according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram of

character indexes

33L and 33R according to the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Image display element
2 Horizontal lenticular lens
3 First vertical lenticular lens
4 Mask members (checkered mask)
5 Second vertical lenticular lens
6 parallax images
7 Parallax image
8 Composite parallax images
9 Position sensor
101 observer
M1 drive means
14 Motor

Claims

所定の観察面上の観察者の左右の眼に対応する位置に、互いに異なる視差画像を導くことにより前記観察者に立体画像を見せる立体画像表示装置であって、
前記観察者の左右の眼に対応した２以上の視差画像を水平方向に長い所定のストライプ画像に分解し、該分解された所定のストライプ画像を合成した合成視差画像を表示する画像表示素子を有し、
該画像表示素子側から順に、
水平方向に配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第２レンズと、垂直方向に配列された、垂直方向に屈折力を有する複数の第３レンズとを含む第２の光学系と、
市松状に配置された開口部と遮光部とを含むマスクパターンを有するマスク部材と、
水平方向に配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを含み、前記マスク部材を介した光束を前記観察者の左右の眼に導く第１の光学系とを有しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素とを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記第２レンズの頂点が位置するように構成されており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を有していることを特徴とする立体画像表示装置。A stereoscopic image display device that shows a stereoscopic image to the observer by guiding different parallax images to positions corresponding to the left and right eyes of the observer on a predetermined observation surface,
An image display element that decomposes two or more parallax images corresponding to the left and right eyes of the observer into predetermined stripe images that are long in the horizontal direction and displays a synthesized parallax image obtained by synthesizing the decomposed predetermined stripe images. And
In order from the image display element side,
A second optical system including a plurality of second lenses having a refractive power in the horizontal direction and a plurality of third lenses having a refractive power in the vertical direction arranged in the horizontal direction ;
A mask member having a mask pattern including openings and light-shielding portions arranged in a checkered pattern;
A plurality of first lenses arranged in the horizontal direction and having a refractive power in the horizontal direction, and having a first optical system for guiding the light flux through the mask member to the left and right eyes of the observer. ,
In a predetermined horizontal cross section, the position of the left eye, the position of the right eye and a straight line connecting the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding unit, the first It is configured so that the apex of two lenses is located,
Furthermore, it has position changing means for changing the relative positions of the first optical system, the second optical system, and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. A stereoscopic image display device characterized by comprising:

前記観察者の観察位置情報を入力するための観察位置入力手段と，該観察位置入力手段の出力に応じて前記第１および第２の光学系と前記マスク部材の相対的位置を変更し制御するための位置制御手段を有していることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。 Observation position input means for inputting observation position information of the observer, and changing and controlling the relative positions of the first and second optical systems and the mask member according to the output of the observation position input means The three-dimensional image display apparatus according to claim 1, further comprising a position control unit for the purpose.

前記位置変更手段は１つ以上の駆動力発生手段と，該駆動力発生手段により発生される駆動力をリンク機構により、前記第１および第２の光学系と前記マスク部材に伝達し，前記第１および第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置変更を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の立体画像表示装置。 The position changing means transmits one or more driving force generating means and the driving force generated by the driving force generating means to the first and second optical systems and the mask member by a link mechanism, and The stereoscopic image display apparatus according to claim 1 or 2, wherein a relative position change between the first and second optical systems and the mask member is performed.

前記位置変更制御手段による前記第１および第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置の変更を制限するための移動位置制限手段を有していることを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の立体画像表示装置。 3. A moving position limiting means for limiting a relative position change between the first and second optical systems and the mask member by the position change control means. Or the stereoscopic image display device according to 3.

前記位置変更手段による前記画像表示素子に対する前記第１および第２の光学系と該マスク部材の相対的な位置の変更は，水平方向の位置の変更であることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。 2. The change in relative position between the first and second optical systems and the mask member with respect to the image display element by the position changing unit is a change in a horizontal position. 3D image display device.

前記観察位置入力手段は，前記観察者の観察位置を検出するための観察位置検出手段，あるいは，観察位置を設定するための観察位置設定手段，のうち少なくとも一つを有することを特徴とする請求項２に記載の立体画像表示装置。 The observation position input means includes at least one of an observation position detection means for detecting an observation position of the observer and an observation position setting means for setting an observation position. Item 3. The stereoscopic image display device according to Item 2.

前記観察位置設定手段は無線スイッチ手段であることを特徴とする請求項６に記載の立体画像表示装置。 The stereoscopic image display apparatus according to claim 6, wherein the observation position setting unit is a wireless switch unit.

前記観察位置設定手段からの出力に応じて前記観察者が観察位置を設定するための補助指標を提示する指標提示手段を有することを特徴とする請求項６に記載の立体画像表示装置。 The stereoscopic image display apparatus according to claim 6, further comprising an index presenting unit that presents an auxiliary index for the observer to set an observation position according to an output from the observation position setting unit.

前記各ストライプ画像を構成する画素から発せられて，前記第２の光学系により前記マスク部材上に集光された画像表示光の内，前記ストライプ画像に対応する方の前記観察者の視点位置に到達する光が前記マスク部材を透過し，それ以外の光は遮光されることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。 Of the image display light emitted from the pixels constituting each of the stripe images and condensed on the mask member by the second optical system, at the viewpoint position of the observer corresponding to the stripe image The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the reaching light is transmitted through the mask member and the other light is blocked.

前記第２の光学系は，垂直方向については前記画像表示素子の画素を前記マスク部材上に結像し，水平方向についてはその焦点位置と前記マスク部材の位置が略一致する事を特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。 The second optical system is characterized in that the pixels of the image display element are imaged on the mask member in the vertical direction, and the focal position and the position of the mask member are substantially coincided in the horizontal direction. The stereoscopic image display apparatus according to claim 1.

前記複数の第２レンズは、垂直方向及び水平方向に各々所定の周期で配列された複数のトロイダルレンズであることを特徴とする請求項１乃至１０いずれかに記載の立体表示装置。 The stereoscopic display device according to claim 1, wherein the plurality of second lenses are a plurality of toroidal lenses arranged in a predetermined cycle in the vertical direction and the horizontal direction, respectively.

前記複数の第１レンズは、水平方向に所定の周期で配列された複数の第１シリンドリカルレンズを含む第１レンズアレイであり、
前記複数の第２レンズは、水平方向に所定の周期で配列された複数の第２シリンドリカルレンズを含む第２レンズアレイであり、
前記左右眼と前記第１シリンドリカルレンズの各々の中心とを結ぶ複数の直線が前記第２シリンドリカルレンズの中心を通っており、且つ前記複数の直線が交わる位置近傍に前記画像表示素子が有する複数の画素の中心が配置されていることを特徴とする請求項１乃至１１いずれかに記載の立体画像表示装置。The plurality of first lenses is a first lens array including a plurality of first cylindrical lenses arranged in a horizontal direction with a predetermined period;
The plurality of second lenses is a second lens array including a plurality of second cylindrical lenses arranged in a horizontal direction at a predetermined period.
A plurality of straight lines connecting the left and right eyes and the centers of the first cylindrical lenses pass through the center of the second cylindrical lens, and the image display element has a plurality of positions in the vicinity of the intersection of the plurality of straight lines. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the center of the pixel is arranged.

前記第１シリンドリカルレンズ、前記第２シリンドリカルレンズ、前記マスクの相対的な位置の変更を制限するための移動位置制限手段を有しており、
前記第２シリンドリカルレンズから前記第１シリンドリカルレンズまでの光学換算距離をLhd、
前記観察者から前記第１シリンドリカルレンズまでの光学換算距離をLh0、
前記第１シリンドリカルレンズより前記画像表示素子側において前記複数の直線が交わる位置のうち前記シリンドリカルレンズに最も近い最近交差位置から前記第１シリンドリカルレンズまでの距離をLh１、
前記最近交差位置と前記マスク部材との光学換算距離をLh１a、
前記第１シリンドリカルレンズアレイの水平方向の移動距離を△VL１、
前記マスクの水平方向の移動距離を△ｍ、
前記第２シリンドリカルレンズアレイの水平方向の移動距離を△VL２としたとき、
前記移動位置制限手段は前記距離ΔVL１が

を満たし、前記距離Δmが

を満たし、前記距離ΔVL２が

を満たすように移動位置を制限することを特徴とする請求項１２記載の立体画像表示装置。The first cylindrical lens, the second cylindrical lens, and a movement position limiting means for limiting the relative position change of the mask,
The optical conversion distance from the second cylindrical lens to the first cylindrical lens is Lhd,
The optical conversion distance from the observer to the first cylindrical lens is Lh0,
Lh1, a distance from the closest intersection closest to the cylindrical lens to the first cylindrical lens among positions where the plurality of straight lines intersect on the image display element side from the first cylindrical lens,
The optical conversion distance between the nearest intersection position and the mask member is Lh1a,
ΔVL1 is a horizontal movement distance of the first cylindrical lens array.
Δm is the horizontal movement distance of the mask;
When the horizontal movement distance of the second cylindrical lens array is ΔVL2,
The movement position limiting means is configured such that the distance ΔVL1 is

And the distance Δm is

And the distance ΔVL2 is

The stereoscopic image display apparatus according to claim 12, wherein the movement position is limited so as to satisfy the above condition.

前記移動位置制限手段は前記距離ΔVL１が

を満たし、前記距離Δmが

を満たし、前記距離ΔVL２が

を満たすことを特徴とする請求項１３記載の立体画像表示装置。The movement position limiting means is configured such that the distance ΔVL1 is

And the distance Δm is

And the distance ΔVL2 is

The stereoscopic image display device according to claim 13, wherein:

前記移動位置制限手段は，非接触型移動位置制限装置，あるいは可変抵抗器を備えた移動位置制限装置，あるいは衝撃緩衝部材を備えた移動位置制限装置，あるいはラックギヤまたはセクタギヤを備えた移動位置制限装置のうち少なくとも一つを有することを特徴とする請求項４、１３、１４いずれかに記載の立体画像表示装置。The moving position limiting means includes a non-contact type moving position limiting device, a moving position limiting device provided with a variable resistor, a moving position limiting device provided with an impact buffer member, or a moving position limiting device provided with a rack gear or a sector gear. The stereoscopic image display device according to claim 4, wherein at least one of the three-dimensional image display device is provided.

互いに異なる左眼用視差画像と右眼用視差画像各々を水平方向に長い複数のストライプ画像に分割し、該複数のストライプ画像を交互に垂直方向に並べて合成した合成視差画像を複数の画素で表示する画像表示素子を有し、前記左眼用視差画像を観察者の左眼に、前記右眼用視差画像を前記観察者の右眼に導く立体画像表示装置であって、
前記画像表示素子側から順に、第２光学系、市松状に配列された開口部と遮光部を有するマスク部材、第１光学系を備えており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を備えており、
前記第２光学系が、水平方向に所定の第２の周期で、垂直方向に所定の第３の周期で配列された、水平方向及び垂直方向に屈折力を有する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイを有し、
前記第１光学系が、水平方向に所定の第１の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイを有しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素とを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記第２レンズの頂点が位置するように構成されていることを特徴とする画像表示装置。Each of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image that are different from each other is divided into a plurality of stripe images that are long in the horizontal direction, and a composite parallax image that is synthesized by alternately arranging the plurality of stripe images in the vertical direction is displayed with a plurality of pixels. A stereoscopic image display device that guides the parallax image for the left eye to the left eye of the observer and the parallax image for the right eye to the right eye of the observer,
In order from the image display element side, a second optical system, a mask member having an opening and a light shielding portion arranged in a checkered pattern, and a first optical system are provided.
In addition, a position changing unit is provided for changing the relative positions of the first optical system and the second optical system and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. And
The second optical system includes a plurality of second lenses having a refractive power in the horizontal direction and the vertical direction , arranged in a predetermined second period in the horizontal direction and in a predetermined third period in the vertical direction . Having two lens arrays,
The first optical system has a first lens array having a plurality of first lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined first period ;
In a predetermined horizontal cross section, the position of the left eye, the position of the right eye and a straight line connecting the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding unit, the first An image display device characterized in that the apex of two lenses is positioned .

互いに異なる左眼用視差画像と右眼用視差画像各々を水平方向に長い複数のストライプ画像に分割し、該複数のストライプ画像を交互に垂直方向に並べて合成した合成視差画像を複数の画素で表示する画像表示素子を有し、前記左眼用視差画像を観察者の左眼に、前記右眼用視差画像を前記観察者の右眼に導く立体画像表示装置であって、
前記画像表示素子側から順に、第２光学系、市松状に配列された開口部と遮光部を有するマスク部材、第１光学系を備えており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を備えており、
前記第２光学系が、水平方向に所定の第２の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、垂直方向に第３の周期で配列された、垂直方向に屈折力を有する複数の第３レンズを有する第３レンズアレイを有し、
前記第１光学系が、水平方向に所定の第１の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイとを有しており、
ここで、垂直断面内において、前記第３レンズアレイは、前記複数の画素の像を前記マスク部材の位置に結像しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素とを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記第２レンズの頂点が位置するように構成されていることを特徴とする画像表示装置。Each of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image that are different from each other is divided into a plurality of stripe images that are long in the horizontal direction, and a composite parallax image that is synthesized by alternately arranging the plurality of stripe images in the vertical direction is displayed with a plurality of pixels. A stereoscopic image display device that guides the parallax image for the left eye to the left eye of the observer and the parallax image for the right eye to the right eye of the observer,
In order from the image display element side, a second optical system, a mask member having an opening and a light shielding portion arranged in a checkered pattern, and a first optical system are provided.
In addition, a position changing unit is provided for changing the relative positions of the first optical system and the second optical system and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. And
The second optical system includes a second lens array having a plurality of second lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined second period, and arranged in a vertical direction in a third period. A third lens array having a plurality of third lenses having refractive power in the vertical direction,
The first optical system includes a first lens array having a plurality of first lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined first period;
Here, in the vertical cross section, the third lens array forms an image of the plurality of pixels at the position of the mask member ,
In a predetermined horizontal cross section, the position of the left eye, the position of the right eye and a straight line connecting the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding unit, the first An image display device characterized in that the apex of two lenses is positioned .

互いに異なる左眼用視差画像と右眼用視差画像各々を水平方向に長い複数のストライプ画像に分割し、該複数のストライプ画像を交互に垂直方向に並べて合成した合成視差画像を複数の画素で表示する画像表示素子を有し、前記左眼用視差画像を観察者の左眼に、前記右眼用視差画像を前記観察者の右眼に導く立体画像表示装置であって、
前記画像表示素子側から順に、第２光学系、市松状に配列された開口部と遮光部を有するマスク部材、第１光学系を備えており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を備えており、
前記第２光学系が、水平方向に所定の第２の周期で、垂直方向に第３の周期で配列された、水平方向及び垂直方向に互いに異なる屈折力を有する複数のトロイダルレンズを有する第２レンズアレイを有し、
前記第１光学系が、水平方向に所定の第１の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイとを有しており、
ここで、垂直断面内において、前記第２レンズアレイは、前記複数の画素の像を前記マスク部材の位置に結像しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素とを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記トロイダルレンズの頂点が位置するように構成されていることを特徴とする画像表示装置。Each of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image that are different from each other is divided into a plurality of stripe images that are long in the horizontal direction, and a composite parallax image that is synthesized by alternately arranging the plurality of stripe images in the vertical direction is displayed with a plurality of pixels. A stereoscopic image display device that guides the parallax image for the left eye to the left eye of the observer and the parallax image for the right eye to the right eye of the observer,
In order from the image display element side, a second optical system, a mask member having an opening and a light shielding portion arranged in a checkered pattern, and a first optical system are provided.
In addition, a position changing unit is provided for changing the relative positions of the first optical system and the second optical system and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. And
The second optical system includes a second toroidal lens having a plurality of toroidal lenses having different refractive powers in the horizontal direction and the vertical direction, arranged in a predetermined second period in the horizontal direction and in a third period in the vertical direction. Having a lens array,
The first optical system includes a first lens array having a plurality of first lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined first period;
Here, in the vertical cross section, the second lens array forms an image of the plurality of pixels at the position of the mask member ,
In a predetermined horizontal section, the left eye position, the right eye position and a straight line connecting the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding part, the toroidal An image display device characterized in that the apex of a lens is positioned .

互いに異なる左眼用視差画像と右眼用視差画像各々を水平方向に長い複数のストライプ画像に分割し、該複数のストライプ画像を交互に垂直方向に並べて合成した合成視差画像を複数の画素で表示する画像表示素子を有し、前記左眼用視差画像を観察者の左眼に、前記右眼用視差画像を前記観察者の右眼に導く立体画像表示装置であって、
前記画像表示素子側から順に、第２光学系、市松状に配列された開口部と遮光部を有するマスク部材、第１光学系を備えており、
さらに、前記観察者の位置の変化に追従して、前記画像表示素子に対する前記第１の光学系および前記第２の光学系と前記マスク部材の相対的な位置を変更する位置変更手段を備えており、
前記第２光学系が、水平方向に所定の第２の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第２レンズを有する第２レンズアレイと、垂直方向に第３の周期で配列された、垂直方向に屈折力を有する複数の第３レンズを有する第３レンズアレイとを有し、
前記第１光学系が、水平方向に所定の第１の周期で配列された、水平方向に屈折力を有する複数の第１レンズを有する第１レンズアレイとを有しており、
所定の水平断面内において、前記左眼の位置、右眼の位置と前記複数の画素すべてとを結ぶ直線上に、前記第１レンズの頂点、前記開口部の中心又は前記遮光部の中心、前記第２レンズの頂点が位置するように構成されていることを特徴とする画像表示装置。Each of the left-eye parallax image and the right-eye parallax image that are different from each other is divided into a plurality of stripe images that are long in the horizontal direction, and a composite parallax image that is synthesized by alternately arranging the plurality of stripe images in the vertical direction is displayed with a plurality of pixels. A stereoscopic image display device that guides the parallax image for the left eye to the left eye of the observer and the parallax image for the right eye to the right eye of the observer,
In order from the image display element side, a second optical system, a mask member having an opening and a light shielding portion arranged in a checkered pattern, and a first optical system are provided.
In addition, a position changing unit is provided for changing the relative positions of the first optical system and the second optical system and the mask member with respect to the image display element following the change in the position of the observer. And
The second optical system includes a second lens array having a plurality of second lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined second period, and arranged in a vertical direction in a third period. A third lens array having a plurality of third lenses having refractive power in the vertical direction ,
The first optical system includes a first lens array having a plurality of first lenses having a refractive power in the horizontal direction, arranged in a horizontal direction at a predetermined first period;
In a predetermined horizontal cross section, the position of the left eye, the position of the right eye and a straight line connecting all of the plurality of pixels, the vertex of the first lens, the center of the opening or the center of the light shielding unit, An image display device, wherein the apex of the second lens is positioned.