JP4064337B2

JP4064337B2 - 3D display device

Info

Publication number: JP4064337B2
Application number: JP2003409721A
Authority: JP
Inventors: 史朗陶山; 宗和伊達; 英明高田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-12-09
Filing date: 2003-12-09
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2023-12-09
Also published as: JP2005172969A

Description

本発明は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示装置を備える３次元表示装置に係り、特に、モアレ（干渉縞）の発生を防止する技術に関する。 The present invention relates to a three-dimensional display device including a plurality of display devices arranged at different depth positions as viewed from an observer, and more particularly to a technique for preventing the occurrence of moire (interference fringes).

複数の透過型表示装置（例えば、液晶表示装置）を、観察者から見て異なった奥行き位置に配置することにより、観察者に３次元立体像を表示する３次元表示装置が知られている（下記特許文献１、特許文献２参照）。
これらの３次元表示装置に使用される透過型表示装置では、図２１に示すように、複数の画素１０の重心位置が周期的になるように、複数の画素１０が配置される。
そのため、前述の各特許文献に記載されている３次元表示装置では、各透過型表示装置の画素パターンが干渉して、モアレ（干渉縞）が発生するという問題点があった。
このモアレの発生を防止するために、前述の特許文献２には、複数の透過型表示装置の間に拡散板を配置することが記載されている。 A three-dimensional display device that displays a three-dimensional stereoscopic image to an observer by arranging a plurality of transmission type display devices (for example, liquid crystal display devices) at different depth positions as viewed from the observer is known ( (See Patent Document 1 and Patent Document 2 below).
In the transmissive display device used in these three-dimensional display devices, as shown in FIG. 21, the plurality of pixels 10 are arranged so that the positions of the centers of gravity of the plurality of pixels 10 are periodic.
For this reason, the three-dimensional display device described in each of the above-mentioned patent documents has a problem in that moire (interference fringes) is generated due to interference between pixel patterns of each transmissive display device.
In order to prevent the occurrence of moire, Patent Document 2 described above describes disposing a diffusion plate between a plurality of transmissive display devices.

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
特開２００１−５４１４４号公報特許第３３３５９９８号明細書 As prior art documents related to the invention of the present application, there are the following.
JP 2001-54144 A Japanese Patent No. 3335998 Specification

しかしながら、前述の特許文献２には、モアレを消失させるための条件（例えば、拡散板の拡散度等）については何ら開示されていないばかりか、拡散板に代わる光学素子を用いてモアレの発生を防止する点については何ら開示されていない。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示装置と、拡散板とを備える３次元表示装置であって、モアレを消失させるための条件を最適化した３次元表示装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示装置を備える３次元表示装置において、拡散板に代わる光学素子を用いてモアレの発生を防止することが可能となる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。 However, the above-mentioned Patent Document 2 does not disclose any conditions for eliminating moiré (for example, the diffusivity of the diffusing plate), but also generates moiré using an optical element in place of the diffusing plate. Nothing is disclosed about the points to prevent.
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a plurality of display devices arranged at different depth positions as viewed from an observer, and a diffusion plate. An object of the present invention is to provide a 3D display device provided with an optimized condition for eliminating moire.
Another object of the present invention is to prevent the occurrence of moire by using an optical element instead of a diffusion plate in a three-dimensional display device including a plurality of display devices arranged at different depth positions as viewed from the observer. It is to provide a technology that makes it possible.
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願の発明者らは、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の透過型表示装置と、拡散板とを備える３次元表示装置において、前記拡散板の拡散度と、前記拡散板が配置される位置を最適化すると、モアレが消失することを見い出した。
本発明は、前記知見に基づき成されたものであり、本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
即ち、本発明は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される前面の表示装置と後面の表示装置とを備え、前記前面の表示装置は、第１の液晶パネルと、前記第１の液晶パネルの観察者側に配置される第１の偏光板とを有し、前記後面の表示装置は、第２の液晶パネルと、前記第２の液晶パネルの観察者と反対の側に配置される第２の偏光板とを有する３次元表示装置であって、前記第１の偏光板は、光を拡散する拡散性を有し、前記第１の偏光板の拡散度と、前記第１の偏光板と前記第２の液晶パネルとの間の間隔とは、前記第２の液晶パネルの最も小さな周期を持つ構造の空間周波数以上の空間周波数領域の成分が透過しないように設定されていることを特徴とする。 The inventors of the present application provide a three-dimensional display device including a plurality of transmissive display devices arranged at different depth positions as viewed from an observer, and a diffusion plate, and the diffusion degree of the diffusion plate and the diffusion plate It was found that moire disappears when the position where is placed is optimized.
The present invention has been made on the basis of the above findings, and the outline of typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
That is, the present onset Ming, and a front surface of the display device and the rear surface of the display device disposed at different depth positions as viewed from a viewer, the front of the display device includes a first liquid crystal panel, the first A first polarizing plate disposed on the viewer side of the liquid crystal panel, and the display device on the rear surface is disposed on the opposite side of the second liquid crystal panel and the viewer of the second liquid crystal panel. The first polarizing plate has a diffusibility for diffusing light, the diffusivity of the first polarizing plate, and the first polarizing plate. The distance between the polarizing plate and the second liquid crystal panel is set so that components in the spatial frequency region equal to or higher than the spatial frequency of the structure having the smallest period of the second liquid crystal panel are not transmitted. It is characterized by that.

また、本発明では、前記第２の液晶パネルにおける最も小さな周期を持つ構造は、カラーフィルター配列構造、あるいは、ブラックマトリックス配列構造である。 Also, in the present invention, the structure of the most with a small period in the second liquid crystal panel, a color filter array structure, or a black matrix array structure.

また、本発明は、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示装置を備え、前記観察者から最も遠い位置に位置する表示装置以外の表示装置は透過型表示装置である３次元表示装置であって、前記観察者に最も遠い位置に位置する表示装置以外の表示装置は、当該表示装置の前記観察者から見て後方に配置される表示装置に表示される像を回折効果によりボケさせて、各表示装置の画素パターンが干渉して生じるモアレの発生を防止する微細な回折格子構造を有する電極構造を有することを特徴とする。 In addition, the present invention includes a plurality of display devices arranged at different depth positions as viewed from the observer, and the display devices other than the display device located farthest from the observer are transmissive display devices. A display device other than a display device positioned at a position farthest from the observer, which is a three-dimensional display device, produces a diffraction effect on an image displayed on a display device arranged behind the observer as viewed from the observer. by blurred by, and having an electrode structure having a fine diffraction grating structure in which the pixel pattern of the display device to prevent the occurrence of the resulting interfering moire.

また、本発明の好ましい実施例では、前記３次元表示装置は、前述の特許文献１に記載されているＤＦＤ（ＤｅｐｔｈＦｕｓｅｄ３−Ｄ）方式の３次元表示装置である。 Also, in the preferred embodiment of the present invention, the three-dimensional display apparatus is a three-dimensional display device has been being DFD (Depth Fused 3-D) method described in Patent Document 1 described above.

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示装置を備える３次元表示装置において、モアレの発生を防止することが可能となる。 The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to prevent generation | occurrence | production of a moire in a three-dimensional display apparatus provided with the some display apparatus arrange | positioned in a different depth position seeing from an observer.

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。
本実施例では、図１に示すように、観察者１００の前面に、透過型表示装置（１０１，１０２）（透過型表示装置１０１が透過型表示装置１０２より観察者１００に近い）を配置する。
本実施例では、透過型表示装置１０１に、例えば、車両などの動画像を表示し、透過型表示装置１０２に、背景画像を表示することにより、観察者１００に奥行きのある画像を提示することが可能である。
ここで、透過型表示装置（１０１，１０２）としては、液晶表示装置（例えば、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶ディスプレイ、ホモジニアス型液晶ディスプレイ、強誘電液晶ディスプレイ、ゲスト−ホスト型液晶ディスプレイ、高分子分散型液晶ディスプレイ、ホログラフィック高分子分散型液晶ディスプレイ、あるいはこれらの組み合わせ）、あるいは、ＥＬ表示装置などが使用される。
本実施例において、透過型表示装置（１０１，１０２）が、液晶表示装置などの場合は、図１に示すように、観察者１００から見て最も後方に、光源１１０を配置する必要があるが、透過型表示装置１０２がＥＬ表示装置などの自発光型表示装置の場合は、光源１１０は必要ない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In all the drawings for explaining the embodiments, parts having the same functions are given the same reference numerals, and repeated explanation thereof is omitted.
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a three-dimensional display device according to a first embodiment of the present invention.
In this embodiment, as shown in FIG. 1, a transmissive display device (101, 102) (the transmissive display device 101 is closer to the viewer 100 than the transmissive display device 102) is arranged on the front surface of the viewer 100. .
In this embodiment, for example, a moving image of a vehicle or the like is displayed on the transmissive display device 101, and a background image is displayed on the transmissive display device 102, thereby presenting a deep image to the observer 100. Is possible.
Here, as the transmissive display devices (101, 102), liquid crystal display devices (for example, twisted nematic liquid crystal display, in-plane liquid crystal display, homogeneous liquid crystal display, ferroelectric liquid crystal display, guest-host liquid crystal display) , Polymer dispersion type liquid crystal display, holographic polymer dispersion type liquid crystal display, or a combination thereof) or EL display device.
In the present embodiment, when the transmissive display device (101, 102) is a liquid crystal display device or the like, as shown in FIG. When the transmissive display device 102 is a self-luminous display device such as an EL display device, the light source 110 is not necessary.

図２は、図１に示す透過型表示装置（１０１，１０２）の一例の概略構成を示す模式図である。
図２に示す例では、透過型表示装置１０１は、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２０１と、偏光板（２０３，２０３１）とを有し、透過型表示装置１０２は、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２０２と、偏光板（２１３，２１３１）とを有する。
液晶表示パネル（２０１，２０２）の内部には、カラーフィルタ（図示せず）も設けられる。また、偏光板２１３の後方（偏光板２１３の透過型表示装置１０１と反対の側）に、光源（バックライト）１１０が配置される。
液晶表示パネル（２０１，２０２）は、各画素単位で、偏光の方向を変化できるので、出射光の偏光方向と、出射側の偏光板の偏光方向により、出射する光の強度を変化でき、全体として光の透過度を変化させることができる。
したがって、液晶表示パネル（２０１，２０２）の各画素単位に、通過する光の偏光方向を制御することにより、液晶表示パネル２０１および液晶表示パネル２０２毎に、独立に透過度を変化させることができる。
ここで、透過型表示装置（１０１，１０２）上に表示される像は、カラー画像の二次元像である。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an example of the transmissive display device (101, 102) shown in FIG.
In the example illustrated in FIG. 2, the transmissive display device 101 includes a liquid crystal display panel 201 that functions as a polarization variable device and a polarizing plate (203, 2031), and the transmissive display device 102 functions as a polarization variable device. Liquid crystal display panel 202 and polarizing plates (213, 2131).
A color filter (not shown) is also provided inside the liquid crystal display panel (201, 202). A light source (backlight) 110 is disposed behind the polarizing plate 213 (on the side opposite to the transmissive display device 101 of the polarizing plate 213).
Since the liquid crystal display panel (201, 202) can change the direction of polarization for each pixel, the intensity of the emitted light can be changed depending on the polarization direction of the emitted light and the polarization direction of the polarizing plate on the exit side. As described above, the light transmittance can be changed.
Therefore, the transmittance can be changed independently for each of the liquid crystal display panel 201 and the liquid crystal display panel 202 by controlling the polarization direction of the light passing through each pixel unit of the liquid crystal display panel (201, 202). .
Here, the image displayed on the transmissive display device (101, 102) is a two-dimensional image of a color image.

［図２に示す透過型表示装置の変形例］
図３は、図２に示す透過型表示装置の変形例の概略構成を示す模式図である。
図３に示す例では、透過型表示装置１０１が、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２０１と偏光板２０３とを有し、透過型表示装置１０２が、偏光可変装置として機能する液晶表示パネル２０２と偏光板２１３を有する。
即ち、図３に示す３次元表示装置では、偏光板２０３と、偏光板２１３との間に、液晶表示パネル２０１と、液晶表示パネル２０２とが配置される。
また、偏光板２１３の後方（偏光板２１３の透過型表示装置１０１と反対の側）に、光源（バックライト）１１０が配置される。
液晶表示パネル（２０１，２０２）は、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶表示装置、ホモジニアス型液晶表示装置、強誘電液晶表示装置、反強誘電液晶表示装置などから偏光板を取り除いた装置である。
また、液晶表示パネル（２０１，２０２）の内部には、カラーフィルタ（図示せず）も設けられる。
図３に示す３次元表示装置でも、通過する光の偏光方向を制御することにより、液晶表示パネル２０１および液晶表示パネル２０２毎に、独立に透過度を変化させることができる。
但し、図３に示す３次元表示装置では、偏光方向が、液晶表示パネル２０１と液晶表示パネル２１とを通過する間に変化することを考慮して、各液晶表示パネル（２０１，２１２）の偏光方向の制御を行う必要がある。
前述の図２に示すように、透過型表示装置１０１として、両側に偏光板（２０３，２０３１）を設けた液晶表示パネル２０１、および、透過型表示装置１０２として、両側に偏光板（２１３，２１３１）を設けた液晶表示パネル２０２を使用する場合には、光源１１０からの照射光の光路中に４枚の偏光板（２０３，２０３１，２１３，２１３１）が挿入されることになるので、全体としての透過度が低くなり、表示が暗くなる欠点がある。 [Modification of Transmission Type Display Device Shown in FIG. 2]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a modification of the transmissive display device shown in FIG.
In the example shown in FIG. 3, the transmissive display device 101 includes a liquid crystal display panel 201 that functions as a polarization variable device and a polarizing plate 203, and the transmissive display device 102 functions as a polarization variable device. And a polarizing plate 213.
That is, in the three-dimensional display device illustrated in FIG. 3, the liquid crystal display panel 201 and the liquid crystal display panel 202 are disposed between the polarizing plate 203 and the polarizing plate 213.
A light source (backlight) 110 is disposed behind the polarizing plate 213 (on the side opposite to the transmissive display device 101 of the polarizing plate 213).
A liquid crystal display panel (201, 202) is a device in which a polarizing plate is removed from a twisted nematic liquid crystal display, an in-plane liquid crystal display device, a homogeneous liquid crystal display device, a ferroelectric liquid crystal display device, an antiferroelectric liquid crystal display device, or the like. It is.
In addition, a color filter (not shown) is also provided in the liquid crystal display panel (201, 202).
Also in the three-dimensional display device shown in FIG. 3, the transmittance can be changed independently for each of the liquid crystal display panel 201 and the liquid crystal display panel 202 by controlling the polarization direction of the light passing therethrough.
However, in the three-dimensional display device shown in FIG. 3, the polarization direction of each liquid crystal display panel (201, 212) is considered in consideration that the polarization direction changes while passing through the liquid crystal display panel 201 and the liquid crystal display panel 21. It is necessary to control the direction.
As shown in FIG. 2 described above, the transmissive display device 101 includes a liquid crystal display panel 201 provided with polarizing plates (203, 2031) on both sides, and the transmissive display device 102 includes polarizing plates (213, 2131) on both sides. ), The four polarizing plates (203, 2031, 213, 2131) are inserted in the optical path of the irradiation light from the light source 110. There is a disadvantage that the transmittance of the display becomes low and the display becomes dark.

これに対して、図３に示す３次元表示装置では、液晶表示パネル（２０１，２０２）を、２枚の偏光板（２０３，２１３）で挟むようにしたので、表示が暗くなるのを防止することができる。
また、図３に示す３次元表示装置では、液晶表示パネル（２０１，２０２）における輝度を実質的に大きな自由度で制御できる利点も有する。
すなわち、図２に示す透過型表示装置（１０１，１０２）の場合には、光源１１０からの照射光は、各透過型表示装置（１０１，１０２）を通過する間に変化しない、あるいは減少するしかなく、各透過型表示装置（１０１，１０２）における輝度は、変化しない、あるいは、減少するしかない。
これに対して、図３に示す３次元表示装置では、出射側の偏光板２０３までは、光量は実質的にほとんど変化せず、各液晶表示パネル（２０１，２０２）ではその偏光方向のみが変化している。
しかも、偏光方向は、各液晶表示パネル（２０１，２０２）でほぼ加算されて回転していくが、出射側の偏光板２０３の外から観察した場合、出射側の偏光板２０３の透過偏光方向を基準として０〜９０度までは各液晶表示パネル（２０１，２０２）の輝度は減少し、９０〜１８０度までは輝度は上昇し、１８０〜２７０度までは輝度は減少し、２７０〜３６０度までは輝度は上昇するというように輝度の上昇、減少を繰り返せる。
したがって、各液晶表示パネル（２０１，２０２）の輝度は、その直前の偏光可変装置の輝度に比べて、上昇することも、変化しないことも、減少することも可能となる。
但し、実際には、例えば、ツイストネマティック型液晶表示装置などにおいては、最大の角度変化が９０度である場合が多いため、これを考慮して設計を行う必要がある。 On the other hand, in the three-dimensional display device shown in FIG. 3, the liquid crystal display panel (201, 202) is sandwiched between two polarizing plates (203, 213), thereby preventing the display from becoming dark. be able to.
In addition, the three-dimensional display device shown in FIG. 3 has an advantage that the luminance in the liquid crystal display panel (201, 202) can be controlled with a substantially large degree of freedom.
That is, in the case of the transmissive display device (101, 102) shown in FIG. 2, the light emitted from the light source 110 does not change or decreases while passing through each transmissive display device (101, 102). In addition, the luminance in each of the transmissive display devices (101, 102) does not change or decreases.
On the other hand, in the three-dimensional display device shown in FIG. 3, the amount of light does not substantially change up to the polarizing plate 203 on the emission side, and only the polarization direction changes in each liquid crystal display panel (201, 202). is doing.
In addition, the polarization direction is substantially added and rotated in each liquid crystal display panel (201, 202), but when viewed from outside the output side polarizing plate 203, the transmission polarization direction of the output side polarizing plate 203 is changed. As a reference, the brightness of each liquid crystal display panel (201, 202) decreases from 0 to 90 degrees, the brightness increases from 90 to 180 degrees, the brightness decreases from 180 to 270 degrees, and from 270 to 360 degrees. Can increase and decrease in brightness as the brightness increases.
Therefore, the luminance of each liquid crystal display panel (201, 202) can be increased, not changed, or decreased as compared with the luminance of the polarization variable device immediately before that.
However, in practice, for example, in a twisted nematic liquid crystal display device or the like, the maximum angle change is often 90 degrees, so it is necessary to design in consideration of this.

本実施例では、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との間には、拡散板１２０が配置される。
ここで、拡散板１２０の拡散度と、拡散板１２０と透過型表示装置１０２との間の間隔（図１に示すＴ）とは、透過型表示装置１０２（拡散板１２０の観察者１００から見て後方に配置される透過型表示装置）の最も小さな周期を持つ構造が、観察者１００から視認できなくなるように設定されている。
３次元表示装置において発生するモアレは、後方に配置される表示装置の最も小さな周期を持つ構造と、前方に配置される表示装置の最も小さな周期を持つ構造とが、３次元表示装置からある所定の観察距離にいる観察者から見たときに、わずかにずれて観察されるために生じる空間周波数領域におけるうなり（ビート）現象であると言える。
このとき、後方に配置される表示装置の最も小さな周期を持つ構造の空間周波数の方が、観察者から離れている分だけ、前方に配置される表示装置の最も小さな周期を持つ構造の空間周波数より、観察者には高く観察される。
このため、一定の拡散度を有する拡散板１２０を、後方に配置される表示装置（本実施例では、透過型表示装置１０２）の表示面から一定の距離（Ｔ）前方に配置し、当該拡散板を、後方に配置される表示装置からある所定の観察距離にいる観察者から見て、前記最も小さな周期を持つ構造の空間周波数以上をカットする空間周波数領域におけるローパスフィルタとして作用させることによって、後方に配置される表示装置の最も小さな周期を持つ構造が観察者から視認できなくなるようにすれば、前述のうなり（ビート）現象は生じなくなり、モアレも発生しなくなる。 In this embodiment, a diffusion plate 120 is disposed between the transmissive display device 101 and the transmissive display device 102.
Here, the diffusivity of the diffusing plate 120 and the distance between the diffusing plate 120 and the transmissive display device 102 (T shown in FIG. 1) are determined by the transmissive display device 102 (viewed by the observer 100 of the diffusing plate 120). The structure having the smallest period of the transmissive display device disposed behind is set so that the viewer 100 cannot visually recognize the structure.
The moire generated in the three-dimensional display device is a predetermined structure in which the structure having the smallest cycle of the display device arranged behind and the structure having the smallest cycle of the display device arranged in front are from the three-dimensional display device. It can be said that this is a beat (beat) phenomenon in the spatial frequency domain that occurs because the observation is performed with a slight shift when viewed from an observer at an observation distance of.
At this time, the spatial frequency of the structure having the smallest period of the display device arranged at the rear is the spatial frequency of the structure having the smallest period of the display device arranged at the front by the distance away from the observer. Therefore, it is highly observed by the observer.
For this reason, the diffusion plate 120 having a certain degree of diffusion is arranged at a certain distance (T) forward from the display surface of the display device (in this embodiment, the transmissive display device 102) arranged at the rear, and the diffusion is performed. By acting as a low-pass filter in the spatial frequency region that cuts the spatial frequency or more of the structure having the smallest period, as viewed from the observer at a certain observation distance from the display device disposed behind the plate, If the structure having the smallest period of the display device arranged at the rear is made invisible to the observer, the above-mentioned beat phenomenon does not occur and moiré does not occur.

したがって、拡散板１２０を配置する位置は、後方に配置される表示装置の最も小さな周期を持つ構造が観察者から視認できなくなるのであれば、後方に配置される表示装置と前方に配置される表示装置との間であっても、あるいは、図４に示すように、後方に配置される表示装置（図４の透過型表示１０２）と前方に配置される表示装置（図４の透過型表示１０１）の双方の前面であっても構わない。
しかし、３次元表示装置の表示自体の分解能を必要以上に損なわないためには、拡散板１２０を配置する位置は、後方に配置される表示装置の最も小さな周期を持つ構造が観察者から視認できなくなる範囲内で、可能な限り、後方に配置される表示装置の表示面に近付ける（Ｔを小さくする）ことが望ましい。
この場合に、前述の最も小さな周期を持つ構造とは、例えば、カラーフィルター配列構造、あるいは、ブラックマトリックス配列構造である。
即ち、前述の最も小さな周期を持つ構造が、カラーフィルター配列構造の場合には、前述のカラーフィルター配列構造が、観察者１００から視認できなくなるように、拡散板１２０の拡散度と、拡散板１２０と透過型表示装置１０２との間の間隔を設定する。
また、前述の最も小さな周期を持つ構造が、ブラックマトリックス配列構造の場合には、前述のブラックマトリックス配列構造が、観察者１００から視認できなくなるように、拡散板１２０の拡散度と、拡散板１２０と透過型表示装置１０２との間の間隔を設定する。 Accordingly, the position where the diffusion plate 120 is disposed is that the display device disposed behind and the display device disposed forward are arranged as long as the structure having the smallest period of the display device disposed behind cannot be visually recognized by the observer. Even between the devices, or as shown in FIG. 4, the display device disposed behind (the transmissive display 102 in FIG. 4) and the display device disposed in the front (the transmissive display 101 in FIG. 4). ) May be the front of both.
However, in order not to impair the resolution of the display itself of the three-dimensional display device more than necessary, the position where the diffusion plate 120 is arranged can be visually recognized by the observer with the structure having the smallest period of the display device arranged behind. It is desirable to make it as close as possible to the display surface of the display device arranged at the rear (to reduce T) within the range where it disappears.
In this case, the structure having the smallest period is, for example, a color filter array structure or a black matrix array structure.
That is, when the structure having the smallest period is the color filter array structure, the diffusivity of the diffusion plate 120 and the diffusion plate 120 are set so that the color filter array structure cannot be viewed by the viewer 100. And the transmissive display device 102 are set.
Further, when the structure having the smallest period is the black matrix arrangement structure, the diffusion degree of the diffusion plate 120 and the diffusion plate 120 are set so that the black matrix arrangement structure cannot be visually recognized by the observer 100. And the transmissive display device 102 are set.

このように、本実施例では、透過型表示装置１０２の最も小さな周期を持つ構造が、観察者１００から視認できなくなるように、拡散板１２０の拡散度と、拡散板１２０と透過型表示装置１０２との間の間隔とを設定するようにしたので、モアレが発生するのを防止することが可能となる。
図５は、図１に示す拡散板１２０の一例の概略構成を示す模式図であり、図５に示す拡散板１２０は、板状の透明物質１２１の表面状態をランダムな状態（図５の１２２）と成し、透明物質１２１を透過する光を拡散させたものである。
図６は、図１に示す拡散板１２０の他の例の概略構成を示す模式図であり、図６に示す拡散板１２０は、板状の透明物質１２１の内部に、屈折率の異なるもの（図６の１２３）を多数分散させて、透明物質１２１を透過する光を拡散させたものである。
なお、本実施例において、透過型表示装置は２つに限定されるものではなく、２つ以上の透過型表示装置を使用することも可能である。
この場合に、拡散板は、各透過型表示装置の間に配置される。さらに、当該各拡散板の拡散度と、各拡散板の前記観察者から見て後方に配置される表示装置との間の間隔とは、各拡散板の観察者から見て後方に配置される表示装置の最も小さな周期を持つ構造が観察者から視認できなくなるように設定される。 As described above, in this embodiment, the diffusivity of the diffusing plate 120, the diffusing plate 120, and the transmissive display device 102 are set so that the structure having the smallest period of the transmissive display device 102 cannot be viewed by the observer 100. Therefore, it is possible to prevent moiré from occurring.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an example of the diffusing plate 120 shown in FIG. 1. The diffusing plate 120 shown in FIG. 5 has a random state (122 in FIG. ) And the light transmitted through the transparent substance 121 is diffused.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of another example of the diffusion plate 120 shown in FIG. 1. The diffusion plate 120 shown in FIG. A large number of 123) in FIG. 6 are dispersed to diffuse the light transmitted through the transparent material 121.
In this embodiment, the number of transmissive display devices is not limited to two, and two or more transmissive display devices may be used.
In this case, the diffusion plate is disposed between the transmissive display devices. Furthermore, the diffusivity of each diffusion plate and the distance between the display devices arranged behind the respective diffusion plates as viewed from the observer are arranged rearward when viewed from the observers of the respective diffusion plates. The structure having the smallest period of the display device is set so that it cannot be viewed by an observer.

［実施例２］
図７は、本発明の実施例２の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。
なお、図７では、透過型表示装置（１０１，１０２）として、図３に示す透過型表示装置を採用した場合を図示しており、図７において、１０は画素である。
以下、本実施例について、前述の実施例１との相違点を中心に説明する。
図７に示すように、本実施例では、拡散板１２０の機能を果たす拡散層１２５を、後方の透過型表示装置１０２の内部に設けるようにしたものである。
本実施例では、拡散層１２５を、後方に配置される透過型表示装置１０２の表示面に近付ける（Ｔを小さくする）ことでできるので、３次元表示装置の表示自体の分解能を損なわないようにすることができる。 [Example 2]
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the three-dimensional display device according to the second embodiment of the present invention.
7 shows a case where the transmissive display device shown in FIG. 3 is adopted as the transmissive display device (101, 102). In FIG. 7, 10 is a pixel.
Hereinafter, the present embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
As shown in FIG. 7, in this embodiment, a diffusion layer 125 that functions as the diffusion plate 120 is provided inside the rear transmissive display device 102.
In the present embodiment, the diffusion layer 125 can be moved closer to the display surface of the transmissive display device 102 disposed behind (T is reduced), so that the resolution of the display itself of the three-dimensional display device is not impaired. can do.

［実施例３］
図８は、本発明の実施例３の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。
なお、図８でも、透過型表示装置（１０１，１０２）として、図３に示す透過型表示装置を採用した場合を図示している。
以下、本実施例について、前述の実施例１との相違点を中心に説明する。
図８に示すように、本実施例では、偏光板２０３として、拡散性のある偏光板２１３を使用することにより、偏光板自体に拡散板１２０の機能を持たせたものである。
本実施例では、偏光板自体に拡散板１２０の機能を持たせたるようにしたので、部品点数を削減することができる。 [Example 3]
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of the three-dimensional display device according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 8 also shows the case where the transmissive display device shown in FIG. 3 is adopted as the transmissive display device (101, 102).
Hereinafter, the present embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
As shown in FIG. 8, in this embodiment, a polarizing plate 213 having a diffusibility is used as the polarizing plate 203 so that the polarizing plate itself has the function of the diffusion plate 120.
In the present embodiment, since the polarizing plate itself has the function of the diffusion plate 120, the number of parts can be reduced.

［実施例４］
本実施例の３次元表示装置は、拡散板１２０に代えて、光を複数に分岐する光学素子を使用した点で前述の実施例１の３次元表示装置と相異する。
以下、本実施例について、前述の実施例１との相違点を中心に説明する。
図９（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施例４の３次元表示装置の一例の概略構成を示す模式図である。なお、図９（ａ）、（ｂ）でも、透過型表示装置（１０１，１０２）として、図３に示す透過型表示装置を採用した場合を図示している。
図９（ａ）、（ｂ）に示す例では、光を複数に分岐する光学素子として、透過型表示装置１０１の液晶表示パネル２０１の内面に、プリズム１５０を配置したものである。
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、透過型表示装置１０１の液晶表示パネル２０１の内面に、プリズム１５０を配置すると、観察者１００には、透過型表示装置１０２に表示される像の２重像、あるいは、３重像以上の多重像が観測されるので、透過型表示装置１０２に表示される像がボケて、モアレの発生を防止することが可能となる。
なお、図９（ａ）は、観察者１００に、透過型表示装置１０２に表示される像の２重像が観測される場合、また、図９（ｂ）は、観察者１００に、透過型表示装置１０２に表示される像の３重像が観測される場合を図示している。 [Example 4]
The three-dimensional display device of the present embodiment is different from the three-dimensional display device of the first embodiment described above in that an optical element that divides light into a plurality of parts is used instead of the diffusion plate 120.
Hereinafter, the present embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
FIGS. 9A and 9B are schematic diagrams illustrating a schematic configuration of an example of a three-dimensional display device according to Embodiment 4 of the present invention. 9A and 9B also illustrate the case where the transmissive display device shown in FIG. 3 is employed as the transmissive display device (101, 102).
In the example shown in FIGS. 9A and 9B, a prism 150 is disposed on the inner surface of the liquid crystal display panel 201 of the transmissive display device 101 as an optical element that divides light into a plurality of parts.
As shown in FIGS. 9A and 9B, when the prism 150 is arranged on the inner surface of the liquid crystal display panel 201 of the transmissive display device 101, an image displayed on the transmissive display device 102 is displayed to the observer 100. Thus, a double image or a multiple image of three or more images is observed, so that the image displayed on the transmissive display device 102 is blurred and the occurrence of moire can be prevented.
9A shows a case where a double image of an image displayed on the transmissive display device 102 is observed by the observer 100, and FIG. The case where the triple image of the image displayed on the display apparatus 102 is observed is illustrated.

図１０は、本発明の実施例４の３次元表示装置の他の例の概略構成を示す模式図である。なお、図１０でも、透過型表示装置（１０１，１０２）として、図３に示す透過型表示装置を採用した場合を図示している。
図１０に示す例では、光を複数に分岐する光学素子として、透過型表示装置１０２の液晶表示パネル２０２の内面に、レンチキュラーレンズ１５１を配置したものである。
図１０に示すように、透過型表示装置１０１の液晶表示パネル２０１の内面に、レンチキュラーレンズ１５１を配置すると、観察者１００には、透過型表示装置１０２に表示される像がボケて観察されるので、モアレの発生を防止することが可能となる。 FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of another example of the three-dimensional display device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 also shows a case where the transmissive display device shown in FIG. 3 is adopted as the transmissive display device (101, 102).
In the example shown in FIG. 10, a lenticular lens 151 is arranged on the inner surface of the liquid crystal display panel 202 of the transmissive display device 102 as an optical element that branches light into a plurality of parts.
As shown in FIG. 10, when the lenticular lens 151 is arranged on the inner surface of the liquid crystal display panel 201 of the transmissive display device 101, the image displayed on the transmissive display device 102 is blurred and observed by the observer 100. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of moire.

図１１は、本発明の実施例４の３次元表示装置の他の例の概略構成を示す模式図である。なお、図１１でも、透過型表示装置（１０１，１０２）として、図３に示す透過型表示装置を採用した場合を図示している。
図１１に示す例では、光を複数に分岐する光学素子として、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との間に配置された回折格子１５３を配置したものである。
図１１に示すように、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との間に配置された回折格子１５３を配置すると、観察者１００には、透過型表示装置１０２に表示される像の２重像、あるいは、３重像以上の多重像が観測されるので、透過型表示装置１０２に表示される像がボケて、モアレの発生を防止することが可能となる。
なお、図１１において、透過型表示装置１０１の電極構造として、透過型表示装置１０２に表示される像が、回折効果によりボケる程度の微細な電極構造（例えば、ＩＰＳなどの微細電極構造など）とすることにより、回折格子１５３を省略することもできる。この場合であっても、観察者１００には、透過型表示装置１０２に表示される像がボケて観察されるので、モアレの発生を防止することが可能となる。 FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of another example of the three-dimensional display device according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 11 also shows the case where the transmissive display device shown in FIG. 3 is adopted as the transmissive display device (101, 102).
In the example illustrated in FIG. 11, a diffraction grating 153 disposed between the transmissive display device 101 and the transmissive display device 102 is disposed as an optical element that branches light into a plurality of portions.
As shown in FIG. 11, when the diffraction grating 153 disposed between the transmissive display device 101 and the transmissive display device 102 is disposed, the observer 100 receives two images displayed on the transmissive display device 102. Since a multiple image or a multiple image of three or more images is observed, the image displayed on the transmissive display device 102 is blurred, and it is possible to prevent the occurrence of moire.
In FIG. 11, as an electrode structure of the transmissive display device 101, a fine electrode structure in which an image displayed on the transmissive display device 102 is blurred by a diffraction effect (for example, a fine electrode structure such as IPS). Thus, the diffraction grating 153 can be omitted. Even in this case, since the image displayed on the transmissive display device 102 is blurred and observed by the observer 100, it is possible to prevent the occurrence of moire.

［実施例５］
本実施例の３次元表示装置は、拡散板１２０に代えて、マイクロレンズアレイを使用した点で前述の実施例１の３次元表示装置と相異する。
以下、本実施例について、前述の実施例１との相違点を中心に説明する。
図１２は、本発明の実施例５の３次元表示装置の一例の概略構成を示す模式図である。なお、図１２でも、透過型表示装置（１０１，１０２）として、図３に示す透過型表示装置を採用した場合を図示している。
図１２に示すように、本実施例では、透過型表示装置１０２の液晶表示パネル２０１の内面に、マイクロレンズアレイ１５５を配置する。
図１２に示すように、透過型表示装置１０２の液晶表示パネル２０１の内面に、マイクロレンズアレイ１５５を配置すると、画素１０の発光領域が拡大して、画素１０の隙間がなくなるので、透過型表示装置１０２における、モアレの原因となる最も小さな周期を持つ構造（カラーフィルター配列構造、あるいは、ブラックマトリックス構造）を実質的に消すことができ、モアレの発生を防止することができる。 [Example 5]
The three-dimensional display device according to the present embodiment is different from the three-dimensional display device according to the first embodiment described above in that a microlens array is used instead of the diffusion plate 120.
Hereinafter, the present embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of an example of a three-dimensional display device according to Embodiment 5 of the present invention. FIG. 12 also shows a case where the transmissive display device shown in FIG. 3 is adopted as the transmissive display device (101, 102).
As shown in FIG. 12, in this embodiment, a microlens array 155 is arranged on the inner surface of the liquid crystal display panel 201 of the transmissive display device 102.
As shown in FIG. 12, when the microlens array 155 is arranged on the inner surface of the liquid crystal display panel 201 of the transmissive display device 102, the light emitting area of the pixel 10 is enlarged and the gap between the pixels 10 is eliminated. The structure (color filter array structure or black matrix structure) having the smallest period that causes moiré in the apparatus 102 can be substantially eliminated, and generation of moiré can be prevented.

［実施例６］
図１３は、本発明の実施例６の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。
本実施例の３次元表示装置は、拡散板１２０に代えて、像変換板１３０を使用した点で前述の実施例の３次元表示装置と相異する。
以下、本実施例について、前述の実施例との相違点を中心に説明する。
なお、本実施例においても、透過型表示装置（１０１，１０２）としては、液晶表示装置（例えば、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶ディスプレイ、ホモジニアス型液晶ディスプレイ、強誘電液晶ディスプレイ、ゲスト−ホスト型液晶ディスプレイ、高分子分散型液晶ディスプレイ、ホログラフィック高分子分散型液晶ディスプレイ、あるいはこれらの組み合わせ）、あるいは、ＥＬ表示装置などが使用される。
但し、本実施例において、透過型表示装置（１０１，１０２）が、液晶表示装置などの場合は、図１３に示すように、観察者１００から見て最も後方に、光源１１０を配置する必要があるが、透過型表示装置１０２がＥＬ表示装置などの自発光型表示装置の場合は、光源１１０は必要ない。
図１４は、図１３に示す像変換板１３０の動作を説明するため模式図である。
図１４に示すように、像変換板１３０は、点光源１３１からの光を、ある広がりを持つ一定の形の虚像（あるいは、実像）１３２に変換する。
そして、後面の透過型表示装置１０２に表示される２次元像は、光学的には点光源の集まりと考えられる。 [Example 6]
FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a three-dimensional display device according to Embodiment 6 of the present invention.
The three-dimensional display device according to this embodiment is different from the three-dimensional display device according to the above-described embodiment in that an image conversion plate 130 is used instead of the diffusion plate 120.
Hereinafter, the present embodiment will be described focusing on differences from the above-described embodiments.
Also in this embodiment, as the transmissive display device (101, 102), a liquid crystal display device (for example, a twisted nematic liquid crystal display, an in-plane liquid crystal display, a homogeneous liquid crystal display, a ferroelectric liquid crystal display, a guest liquid crystal display) -A host type liquid crystal display, a polymer dispersion type liquid crystal display, a holographic polymer dispersion type liquid crystal display, or a combination thereof, or an EL display device is used.
However, in the present embodiment, when the transmissive display device (101, 102) is a liquid crystal display device or the like, as shown in FIG. However, when the transmissive display device 102 is a self-luminous display device such as an EL display device, the light source 110 is not necessary.
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the operation of the image conversion plate 130 shown in FIG.
As shown in FIG. 14, the image conversion plate 130 converts the light from the point light source 131 into a certain-shaped virtual image (or real image) 132 having a certain spread.
The two-dimensional image displayed on the rear transmissive display device 102 is optically considered as a collection of point light sources.

そのため、本実施例において、観察者１００が、像変換板１３０を通して、後面の透過型表示装置１０２に表示される２次元像を観察すると、像変換板１３０により実質的に形成される虚像（あるいは、実像）の広がりの分だけ、透過型表示装置１０２に表示される２次元像がボケることになる。
したがって、透過型表示装置１０２における、モアレの原因となる最も小さな周期を持つ構造を実質的に消すことができ、モアレの発生を防止することができる。
この場合に、前述の最も小さな周期を持つ構造とは、例えば、カラーフィルター配列構造、あるいは、ブラックマトリックス配列構造である。
また、像変換板１３０により変換される虚像（あるいは、実像）の一定の形は、透過型表示装置１０２における、最も小さな周期を持つ構造と同じ、あるいは、これより大きな面積を有することが好ましい。
このように、本実施例では、透過型表示装置１０１と透過型表示置１０２との間に、像変換板１３０を配置するようにしたので、透過型表示装置１０２の最も小さな周期を持つ構造を実質的に消すことができ、モアレが発生するのを防止することが可能となる。
なお、この像変換板１３０は、透過する光を実像あるいは虚像に変換するように設計された回折格子、あるいはホログラム光学素子が使用される。
さらに、本実施例において、透過型表示装置は２つに限定されるものではなく、２つ以上の透過型表示装置を使用することも可能である。この場合に、像変換板は、各透過型表示装置の間に配置される。 Therefore, in this embodiment, when the observer 100 observes a two-dimensional image displayed on the transmissive display device 102 on the rear surface through the image conversion plate 130, a virtual image (or substantially formed by the image conversion plate 130 (or The two-dimensional image displayed on the transmissive display device 102 is blurred by the extent of the spread of the real image.
Therefore, the structure having the smallest cycle that causes moiré in the transmissive display device 102 can be substantially eliminated, and occurrence of moiré can be prevented.
In this case, the structure having the smallest period is, for example, a color filter array structure or a black matrix array structure.
In addition, the fixed shape of the virtual image (or real image) converted by the image conversion plate 130 preferably has the same or larger area as the structure having the smallest period in the transmissive display device 102.
As described above, in this embodiment, since the image conversion plate 130 is disposed between the transmissive display device 101 and the transmissive display device 102, the structure having the smallest cycle of the transmissive display device 102 is obtained. It can be substantially eliminated and it is possible to prevent the occurrence of moire.
As the image conversion plate 130, a diffraction grating or a hologram optical element designed to convert transmitted light into a real image or a virtual image is used.
Furthermore, in this embodiment, the number of transmissive display devices is not limited to two, and two or more transmissive display devices can be used. In this case, the image conversion plate is disposed between the transmissive display devices.

［実施例７］
図１５は、本発明の実施例７の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。
本実施例では、図１５に示すように、観察者１００の前面に、複数の透過型表示装置、例えば、透過型表示装置（１０１，１０２）（透過型表示装置１０１が透過型表示装置１０２より観察者１００に近い）と、種々の光学素子と、光源１１０を用いて光学系１０３を構築する。
透過型表示装置（１０１，１０２）としては、液晶表示装置（例えば、ツイストネマティック型液晶ディスプレイ、イン・プレイン型液晶ディスプレイ、ホモジニアス型液晶ディスプレイ、強誘電液晶ディスプレイ、ゲスト−ホスト型液晶ディスプレイ、高分子分散型液晶ディスプレイ、ホログラフィック高分子分散型液晶ディスプレイ、あるいはこれらの組み合わせ）、あるいは、ＥＬ表示装置などが使用される。
また、光学素子としは、例えば、レンズ、全反射鏡、部分反射鏡、曲面鏡、プリズム、偏光素子、波長板などを用いる。
図１５に示す３次元表示装置は、透過型表示装置（１０１，１０２）として液晶表示装置を使用するものであり、そのため、光源１１０が、観察者１００から見て最も後方に配置された場合を示す。 [Example 7]
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a three-dimensional display device according to Embodiment 7 of the present invention.
In this embodiment, as shown in FIG. 15, a plurality of transmissive display devices, for example, transmissive display devices (101, 102) (the transmissive display device 101 is provided by the transmissive display device 102 on the front surface of the observer 100. The optical system 103 is constructed using various optical elements and the light source 110.
As the transmissive display devices (101, 102), liquid crystal display devices (for example, twisted nematic liquid crystal display, in-plane liquid crystal display, homogeneous liquid crystal display, ferroelectric liquid crystal display, guest-host liquid crystal display, polymer) A dispersion type liquid crystal display, a holographic polymer dispersion type liquid crystal display, or a combination thereof) or an EL display device is used.
Further, as the optical element, for example, a lens, a total reflection mirror, a partial reflection mirror, a curved mirror, a prism, a polarization element, a wave plate, or the like is used.
The three-dimensional display device shown in FIG. 15 uses a liquid crystal display device as the transmissive display device (101, 102), and therefore, the case where the light source 110 is arranged at the rearmost position when viewed from the observer 100. Show.

本実施例の３次元表示装置は、前述の特許文献１に記載されているＤＦＤ（Depth Fused 3-D）方式の３次元表示装置である。
以下、図１５〜図１１を用いて、ＤＦＤ方式の３次元表示装置の原理について説明する。
初めに、図１６に示すように、観察者１００に提示したい３次元物体１０４を、観察者１００から見て、透過型表示装置（１０１，１０２）へ射影した像（以下、「２Ｄ化像」と呼ぶ。）である２Ｄ化像（１０５，１０６）を生成する。
この２Ｄ化像の生成方法としては、例えば、観察者１００の視線方向から３次元物体１０４をカメラ撮影した二次元像を用いる方法、あるいは別の方向から撮影した複数枚の二次元像から合成する方法、あるいはコンピュータグラフィックによる合成技術やモデル化を用いる方法など種々の方法がある。
この２Ｄ化像（１０５，１０６）を、図１５に示すように、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との双方に、観察者１００の右眼と左眼を結ぶ線上の一点から見て重なるように、２Ｄ化像（１０７，１０８）として表示する。
これは、例えば、２Ｄ化像（１０５，１０６）の各々の中心位置や重心位置の配置と、各々の像の拡大／縮小率を制御することで可能となる。
前記構成を有する装置上で、観察者１００が見る像は、２Ｄ化像１０８を透過し、さらに２Ｄ化像１０７を透過した光によって生成される。 The three-dimensional display device of the present embodiment is a DFD (Depth Fused 3-D) type three-dimensional display device described in Patent Document 1 described above.
Hereinafter, the principle of the DFD type three-dimensional display device will be described with reference to FIGS.
First, as shown in FIG. 16, an image (hereinafter referred to as a “2D image”) obtained by projecting a three-dimensional object 104 to be presented to the viewer 100 onto the transmissive display device (101, 102) when viewed from the viewer 100. 2D image (105, 106) is generated.
As a method for generating the 2D image, for example, a method using a two-dimensional image obtained by photographing the three-dimensional object 104 with a camera from the viewing direction of the observer 100 or a combination of a plurality of two-dimensional images taken from different directions. There are various methods such as a method, a computer graphic synthesis technique, and a method using modeling.
As shown in FIG. 15, the 2D image (105, 106) is seen from one point on the line connecting the right eye and the left eye of the observer 100 on both the transmissive display device 101 and the transmissive display device 102. Are displayed as 2D images (107, 108).
This can be achieved, for example, by controlling the arrangement of the center position and the center of gravity position of each 2D image (105, 106) and the enlargement / reduction ratio of each image.
On the apparatus having the above-described configuration, an image viewed by the observer 100 is generated by light that has passed through the 2D image 108 and has further passed through the 2D image 107.

本実施例における重要な要点は、その観察者１００が見る像の輝度を、表示しようとする３次元物体１０４の輝度と同じになるように一定に保ちつつ、２Ｄ化像１０７と２Ｄ化像１０８の透過度の配分を変えることで、観察者１００の感じる像の奥行き位置を変えることである。
その変え方の一例を以下に述べる。
なお、ここでは、白黒図面であるため、分かりやすいように図面上では透過度が低い方を濃く示してある。
例えば、３次元物体１０４が透過型表示装置１０１上にある場合には、図１７に示すように、透過型表示装置１０１上の透過度を、２Ｄ化像１０７の輝度が３次元物体１０４の輝度に等しくなるように設定し、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を、例えば、その透過型表示装置１０２の最大値とする。
次に、例えば、３次元物体１０４が観察者１００より少し遠ざかって、透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２側に少し寄った位置にある場合には、図１８に示すように、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を少し増加させ、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度を少し減少させる。 An important point in the present embodiment is that the 2D image 107 and the 2D image 108 are maintained while the luminance of the image viewed by the observer 100 is kept constant to be the same as the luminance of the three-dimensional object 104 to be displayed. The depth position of the image felt by the observer 100 is changed by changing the distribution of the transmittance.
An example of how to change is described below.
Here, since it is a black and white drawing, the lower transmittance is shown darker in the drawing for easy understanding.
For example, when the three-dimensional object 104 is on the transmissive display device 101, as shown in FIG. 17, the transmittance on the transmissive display device 101 is set so that the luminance of the 2D image 107 is the luminance of the three-dimensional object 104. And the transparency of the portion of the 2D image 108 on the transmissive display device 102 is set to the maximum value of the transmissive display device 102, for example.
Next, for example, when the three-dimensional object 104 is slightly away from the observer 100 and is slightly closer to the transmissive display device 102 than the transmissive display device 101, as shown in FIG. The transmittance of the portion of the 2D image 107 on the display device 101 is slightly increased, and the transmittance of the portion of the 2D image 108 on the transmission display device 102 is slightly decreased.

また、例えば、３次元物体１０４が観察者１００よりさらに遠ざかって、透過型表示装置１０１より透過型表示装置１０２側にさらに寄った位置にある場合には、図１９に示すように、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度をさらに増加させ、透過型表示装置１０２上の２Ｄ化像１０８の部分の透過度をさらに減少させる。
さらに、例えば、３次元物体１０４が透過型表示装置１０２上にある場合には、図２０に示すように、透過型表示装置１０２上の透過度を、２Ｄ化像１０８の輝度が３次元物体１０４の輝度に等しくなるように設定し、透過型表示装置１０１上の２Ｄ化像１０７の部分の透過度を、例えば、透過型表示装置１０１の最大値とする。
このように表示することにより、人の生理的あるいは心理的要因あるいは錯覚により、表示しているのが２Ｄ化像（１０７，１０８）であっても、観察者１００にはあたかも透過型表示装置（１０１，１０２）の中間に３次元物体１０４が位置しているように感じられる。
即ち、例えば、透過型表示装置（１０１，１０２）の２Ｄ化像（１０７，１０８）の部分の透過度をほぼ同じに設定した場合には、透過型表示装置（１０１，１０２）の奥行き位置の中間付近に３次元物体１０４があるように感じられる。 Further, for example, when the three-dimensional object 104 is further away from the observer 100 and is closer to the transmissive display device 102 than the transmissive display device 101, as shown in FIG. The transmittance of the portion of the 2D image 107 on the device 101 is further increased, and the transmittance of the portion of the 2D image 108 on the transmissive display device 102 is further decreased.
Further, for example, when the three-dimensional object 104 is on the transmissive display device 102, as shown in FIG. 20, the transmittance on the transmissive display device 102 is set so that the luminance of the 2D image 108 is the three-dimensional object 104. And the transparency of the portion of the 2D image 107 on the transmissive display device 101 is set to the maximum value of the transmissive display device 101, for example.
By displaying in this way, even if a 2D image (107, 108) is displayed due to a human physiological or psychological factor or illusion, the viewer 100 feels as if a transmission type display device ( 101, 102), it is felt that the three-dimensional object 104 is located in the middle.
That is, for example, when the transparency of the 2D image (107, 108) of the transmissive display device (101, 102) is set to be substantially the same, the depth position of the transmissive display device (101, 102) is set. It feels like the three-dimensional object 104 is near the middle.

なお、図１５では、光源１１０が、観察者１００から見て最も後方に配置されるが、透過型表示装置１０２がＥＬ表示装置などの自発光型表示装置の場合は、光源１１０は必要ない。
前述したようなＤＦＤ（Depth Fused 3-D）方式の３次元表示装置においても、前述の各実施例で説明した手法を採用することにより、各透過型表示装置（１０１，１０２）における、最も小さな周期を持つ構造が干渉して、モアレが発生するのを防止することが可能となる。
なお、図１５に示す透過型表示装置（１０１，１０２）としては、前述の図２、図３に示す透過型表示装置が使用可能であり、各透過型表示装置（１０１，１０２）に表示される２Ｄ化像（１０７，１０８）における、観察者１００から見た像の輝度を、図１５〜図２０で説明したように変化させることにより、透過型表示装置（１０１，１０２）上、あるいは、透過型表示装置１０１と透過型表示装置１０２との間の任意の位置に、３次元立体像を表示することが可能である。
なお、前述の説明では、２Ｄ化像を表示する透過型表示装置の中で主に２つの透過型表示装置に関してのみ記述し、かつ観察者１００に提示する３次元物体が２つの透過型表示装置の間にある場合について説明したが、２Ｄ化像を表示する透過型表示装置の個数がこれよりも多く、あるいは提示する３次元物体の位置が異なる場合であっても、同様な構成が可能であることは明らかである。 In FIG. 15, the light source 110 is arranged at the rearmost position when viewed from the observer 100. However, when the transmissive display device 102 is a self-luminous display device such as an EL display device, the light source 110 is not necessary.
Also in the DFD (Depth Fused 3-D) type three-dimensional display device as described above, the smallest of the transmissive display devices (101, 102) can be obtained by adopting the method described in the above embodiments. It is possible to prevent the occurrence of moire due to interference by a structure having a period.
As the transmissive display device (101, 102) shown in FIG. 15, the transmissive display device shown in FIGS. 2 and 3 can be used and displayed on each transmissive display device (101, 102). In the 2D image (107, 108), the luminance of the image viewed from the observer 100 is changed as described with reference to FIGS. 15 to 20, so that the transmissive display device (101, 102) or A three-dimensional stereoscopic image can be displayed at an arbitrary position between the transmissive display device 101 and the transmissive display device 102.
In the above description, only the two transmissive display devices are mainly described among the transmissive display devices that display the 2D image, and the three-dimensional object presented to the observer 100 is the two transmissive display devices. However, even if the number of transmissive display devices that display 2D images is larger than this, or the positions of three-dimensional objects to be presented are different, the same configuration is possible. It is clear that there is.

さらに、本実施例における二次元像の表示面は、本発明の趣旨から見て、必ずしも平面である必要はなく、球面や楕円面や二次曲面や他の複雑な曲面であっても同様な効果が得られることは明らかである。
なお、前述の説明では、例えば、３次元物体全体の奥行き位置を、各透過型表示装置（１０１，１０２）に表示した２Ｄ化像を用いて表現する場合について主に述べたが、本実施例の３次元表示装置は、前述の特許文献１に記載したように、３次元物体自体が有する奥行きを表現する方法及び装置としても使用できる。
同様に、本実施例の３次元表示装置は、前述の特許文献に記載したように、３次元物体自体が移動する場合にも使用できる。
２Ｄ化像が３次元的に移動する場合、２Ｄ化像の左右・上下方向への移動に関しては通常の二次元表示装置の場合と同様に各透過型表示装置（１０１，１０２）内での動画再生によって可能であり、奥行き方向への移動に関しては、前述の特許文献１に記載したように、各透過型表示装置（１０１，１０２）に表示される２Ｄ化像（１０７，１０８）の輝度（観察者１００から見た輝度）の変化を時間的に行うことで、３次元像の動画を表現することが可能である。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。 Further, the display surface of the two-dimensional image in the present embodiment is not necessarily a flat surface in view of the gist of the present invention, and the same may be applied to a spherical surface, an elliptical surface, a quadric surface, and other complicated curved surfaces. It is clear that an effect can be obtained.
In the above description, for example, the case where the depth position of the entire three-dimensional object is expressed using a 2D image displayed on each transmissive display device (101, 102) has been mainly described. The three-dimensional display apparatus can be used as a method and apparatus for expressing the depth of a three-dimensional object itself as described in Patent Document 1 described above.
Similarly, the three-dimensional display device of the present embodiment can be used when the three-dimensional object itself moves as described in the aforementioned patent document.
When the 2D image moves three-dimensionally, the moving image in each transmissive display device (101, 102) is the same as in the case of a normal two-dimensional display device regarding the movement of the 2D image in the horizontal and vertical directions. With respect to the movement in the depth direction, as described in the above-mentioned Patent Document 1, the brightness (2D image (107, 108) displayed on each transmissive display device (101, 102) ( It is possible to express a moving image of a three-dimensional image by temporally changing the brightness (viewed from the observer 100).
As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Of course.

本発明の実施例１の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of Example 1 of this invention. 図１に示す透過型表示装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the transmissive display apparatus shown in FIG. 図２に示す透過型表示装置の変形例の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the modification of the transmissive display apparatus shown in FIG. 本発明の実施例１の３次元表示装置の変形例の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the modification of the three-dimensional display apparatus of Example 1 of this invention. 図１に示す拡散板の一例の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of an example of the diffusion plate shown in FIG. 図１に示す拡散板の他の例の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the other example of the diffusion plate shown in FIG. 本発明の実施例２の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of Example 2 of this invention. 本発明の実施例３の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of Example 3 of this invention. 本発明の実施例４の３次元表示装置の一例の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of an example of the three-dimensional display apparatus of Example 4 of this invention. 本発明の実施例４の３次元表示装置の他の例の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the other example of the three-dimensional display apparatus of Example 4 of this invention. 本発明の実施例４の３次元表示装置の他の例の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the other example of the three-dimensional display apparatus of Example 4 of this invention. 発明の実施例５の３次元表示装置の一例の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of an example of the three-dimensional display apparatus of Example 5 of invention. 本発明の実施例６の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of Example 6 of this invention. 図１３に示す像変換板の動作を説明するため模式図である。FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the operation of the image conversion plate shown in FIG. 13. 本発明の実施例７の３次元表示装置の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the three-dimensional display apparatus of Example 7 of this invention. 本発明の実施例７の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display principle of the three-dimensional display apparatus of Example 7 of this invention. 本発明の実施例７の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display principle of the three-dimensional display apparatus of Example 7 of this invention. 本発明の実施例７の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display principle of the three-dimensional display apparatus of Example 7 of this invention. 本発明の実施例７の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display principle of the three-dimensional display apparatus of Example 7 of this invention. 本発明の実施例７の３次元表示装置の表示原理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the display principle of the three-dimensional display apparatus of Example 7 of this invention. 従来のフラットディスプレイの各画素の配置状態を示す図である。It is a figure which shows the arrangement | positioning state of each pixel of the conventional flat display.

符号の説明Explanation of symbols

１０画素
１００観察者
１０１，１０２透過型表示装置
１０３光学系
１０４３次元物体
１０５，１０６，１０７，１０８２Ｄ化像
１１０光源
１２０拡散板
１２１板状の透明物質
１２２板状の透明物質１２１のランダムな表面状態
１２３板状の透明物質１２１の内部に分散された屈折率の異なるもの
１２５拡散層
１３０像変換板
１３１点光源
１３２虚像（あるいは、実像）
１５０プリズム
１５１レンチキュラーレンズ
１５３回折格子
１５５マイクロレンズアレイ
２０３，２１３，２０３１，２１３１偏光板
２１３拡散性のある偏光板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 pixel 100 observer 101,102 transmissive display apparatus 103 optical system 104 three-dimensional object 105,106,107,108 2D image 110 light source 120 diffuser plate 121 plate-like transparent substance 122 plate-like transparent substance 121 random Surface state 123 Dispersed in the inside of the plate-like transparent material 121 having different refractive indexes 125 Diffusion layer 130 Image conversion plate 131 Point light source 132 Virtual image (or real image)
150 Prism 151 Lenticular Lens 153 Diffraction Grating 155 Micro Lens Array 203, 213, 2031, 2131 Polarizing Plate 213 Diffusing Polarizing Plate

Claims

観察者から見て異なった奥行き位置に配置される前面の表示装置と後面の表示装置とを備え、
前記前面の表示装置は、第１の液晶パネルと、前記第１の液晶パネルの観察者側に配置される第１の偏光板とを有し、
前記後面の表示装置は、第２の液晶パネルと、前記第２の液晶パネルの観察者と反対の側に配置される第２の偏光板とを有する３次元表示装置であって、
前記第１の偏光板は、光を拡散する拡散性を有し、
前記第１の偏光板の拡散度と、前記第１の偏光板と前記第２の液晶パネルとの間の間隔とは、前記第２の液晶パネルの最も小さな周期を持つ構造の空間周波数以上の空間周波数領域の成分が透過しないように設定されていることを特徴とする３次元表示装置。 A front display device and a rear display device arranged at different depth positions as viewed from the observer,
The front display device includes a first liquid crystal panel and a first polarizing plate disposed on an observer side of the first liquid crystal panel,
The rear display device is a three-dimensional display device having a second liquid crystal panel and a second polarizing plate disposed on the side opposite to the observer of the second liquid crystal panel,
The first polarizing plate has diffusibility to diffuse light,
The diffusivity of the first polarizing plate and the distance between the first polarizing plate and the second liquid crystal panel are equal to or higher than the spatial frequency of the structure having the smallest period of the second liquid crystal panel . A three-dimensional display device characterized by being set so as not to transmit a component in a spatial frequency domain .

前記第２の液晶パネルにおける最も小さな周期を持つ構造は、カラーフィルター配列構造、あるいは、ブラックマトリックス配列構造であることを特徴とする請求項１に記載の３次元表示装置。 The three-dimensional display device according to claim 1, wherein the structure having the smallest period in the second liquid crystal panel is a color filter array structure or a black matrix array structure.

観察者から見て異なった奥行き位置に配置される複数の表示装置を備え、
前記観察者から最も遠い位置に位置する表示装置以外の表示装置は透過型表示装置である３次元表示装置であって、
前記観察者に最も遠い位置に位置する表示装置以外の表示装置は、当該表示装置の前記観察者から見て後方に配置される表示装置に表示される像を回折効果によりボケさせて、各表示装置の画素パターンが干渉して生じるモアレの発生を防止する微細な回折格子構造を有する電極構造を有することを特徴とする３次元表示装置。 A plurality of display devices arranged at different depth positions as viewed from the observer,
The display device other than the display device located at the position farthest from the observer is a three-dimensional display device that is a transmissive display device,
The observer display device other than the display device positioned farthest in, in the image displayed on the display device disposed rearwardly as seen from the observer of the display device is a blur by the diffraction effect, each display 3. A three-dimensional display device comprising an electrode structure having a fine diffraction grating structure for preventing generation of moire caused by interference of pixel patterns of the device.

前記各表示装置に表示される２次元像は、前記観察者から見て異なった奥行き位置に配置されるそれぞれの表示装置に対して、表示対象物体を前記観察者の視線方向から射影した２次元像であって、かつ、前記各表示装置に表示される２次元像における前記観察者から見た輝度を、前記表示対象物体の奥行き位置に応じてそれぞれ独立に変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の３次元表示装置。 The two-dimensional image displayed on each display device is a two-dimensional image obtained by projecting a display target object from the line-of-sight direction of the observer with respect to each display device arranged at a different depth position as viewed from the observer. The brightness viewed from the observer in the two-dimensional image displayed on each display device is independently changed according to the depth position of the display target object. The three-dimensional display device according to any one of claims 1 to 3.