JP4947987B2 - Image display device - Google Patents
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Description
本発明は、二次元画像の実像を結像して立体的二次元画像を表示する画像表示装置に関するものである。 The present invention relates to an image display device that displays a stereoscopic two-dimensional image by forming a real image of a two-dimensional image.
従来、二次元画像を表示する表示手段（表示部）と、表示手段の画像表示面の前方に配設され、且つ自身の前方空間に二次元画像の実像（立体的二次元画像）を結像する光学パネル（画像伝達パネル）と、を備えた画像表示装置が提案されている。そして、複数台の画像表示装置を、画像表示面が所定角度を為すように並べることで、実像の視野角を見かけ上拡大させた立体的二次元画像表示システムが考えられている（例えば、特許文献１）。
しかしながら、従来の立体的二次元画像表示システムでは、複数台の画像表示装置を設置する必要があるため、システム全体の大型化を避けられなかった。しかも、目視者にとっては、複数台の画像表示装置のうち、その目視者に向けて実像を表示している装置以外のものが、目障りとなっていた。 However, in the conventional stereoscopic two-dimensional image display system, since it is necessary to install a plurality of image display apparatuses, it is inevitable to increase the size of the entire system. In addition, for the viewer, out of the plurality of image display devices, devices other than the device displaying the real image toward the viewer have been an obstacle.
本発明は、複数方向から同時に実像を視認可能とすることを、単一の装置により実現することができる画像表示装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an image display device that can realize real images simultaneously from a plurality of directions by a single device.
本発明の画像表示装置は、画像表示面を複数に区分した複数の分割画面上に、それぞれ二次元画像を表示する表示手段と、画像表示面の前方に配設され、且つ自身の前方空間に複数の二次元画像の実像をそれぞれ結像させる単一の光学パネルと、光学パネルの前後いずれかに配設され、複数の二次元画像の画像光が光学パネルに対し相互に異なる角度を為して実像を結像するように、複数の画像光のうち少なくとも一つの画像光を光路変更する光路変更手段と、を備え、光学パネルは、複数の単位レンズを、互いの光軸を平行にして平面内に並べて構成したレンズアレイユニットであることを特徴とする。 The image display device of the present invention is provided with display means for displaying a two-dimensional image on each of a plurality of divided screens obtained by dividing the image display surface into a plurality of divided screens, in front of the image display surface, and in its own front space. A single optical panel that forms a plurality of real images of two-dimensional images and a single optical panel that is placed either before or after the optical panel. The image lights of the two-dimensional images form different angles with respect to the optical panel. to image a real image Te, Bei example an optical path changing means for changing the optical path of at least one of the image light, the one of the plurality of the image light, the optical panel, a plurality of unit lenses, and in parallel to the optical axis of each other And a lens array unit arranged side by side in a plane .
この構成によれば、複数の二次元画像の画像光が光学パネルに対し相互に異なる角度を為して実像を結像する。ここで、光学パネルに対する各画像光の角度、すなわち光学パネルに対して、光路変更手段により光路変更された画像光、あるいは光路変更手段からそのまま出射した画像光が為す角度が、その画像光に対応する実像の光学パネルに対する視認可能角度となる。このため、光学パネルに対する複数の実像の視認可能角度が互いに異なるものとなる。したがって、光学パネルに対して複数の方向から、それぞれ対応する実像を視認させることができる。つまり、複数方向から同時に実像を視認可能とすることを、単一の装置により実現することができる。 According to this configuration, the image light of a plurality of two-dimensional images forms a real image at different angles with respect to the optical panel. Here, the angle of each image light with respect to the optical panel, that is, the angle formed by the image light whose optical path has been changed by the optical path changing means with respect to the optical panel or the image light emitted as it is from the optical path changing means, corresponds to the image light. This is a visible angle of the real image to the optical panel. For this reason, the visible angles of the plurality of real images with respect to the optical panel are different from each other. Therefore, the corresponding real images can be visually recognized from a plurality of directions with respect to the optical panel. That is, it is possible to realize real images simultaneously visible from a plurality of directions with a single device.
なお、複数の分割画面にそれぞれ表示する二次元画像を共通のものとすれば、複数の目視者に対して同時に共通の実像を視認させたり、装置の周囲を移動する目視者に対して共通の実像を見続けさせることが可能となる。これとは逆に、複数の二次元画像を相異なるものとすれば、複数の目視者に対して同時に相異なる実像を視認させたり、装置の周囲を移動する目視者に対して、その移動に従って変化する実像を視認させることが可能となる。このように、画像表示面に表示する複数の二次元画像の内容を目的に応じて変更することで、本装置を様々な分野に応用することができる。
一方、画像結像手段を複数の単位レンズから成るレンズアレイユニットで構成したことで、二次元画像のサイズが大きい場合にも、大きな単一のレンズで構成した場合のように作動距離が長くなることなく、装置全体の小型化を図ることができる。なお、単位レンズは、二次元画像の正立像を結像すべく、互いの光軸を一致させた複数の凸レンズ要素から成る合成レンズで構成することが好ましい。
If the two-dimensional images displayed on each of the plurality of divided screens are made common, a common real image can be simultaneously viewed by a plurality of viewers, or common to viewers moving around the apparatus. It is possible to continue to see the real image. On the contrary, if a plurality of two-dimensional images are different from each other, a plurality of viewers can view different real images at the same time, or a viewer who moves around the apparatus can follow the movement. It is possible to visually recognize a changing real image. In this way, the present apparatus can be applied to various fields by changing the contents of a plurality of two-dimensional images displayed on the image display surface according to the purpose.
On the other hand, since the image forming means is composed of a lens array unit composed of a plurality of unit lenses, the working distance becomes long even when the size of the two-dimensional image is large, as in the case of a large single lens. Therefore, the entire apparatus can be reduced in size. The unit lens is preferably composed of a composite lens composed of a plurality of convex lens elements whose optical axes coincide with each other in order to form an erect image of a two-dimensional image.
この場合、光路変更手段を、光学パネルの前方に近接して配設したことが好ましい。 In this case, it is preferable that the optical path changing means is disposed close to the front of the optical panel.
この構成によれば、光路変更手段が、結像対象である二次元画像（画像表示面）およびその結像位置のいずれからも離間した位置に配設される。このため、光路変更手段を配設したことにより光学パネルの結像性能に与える悪影響を、極力少なくすることができ、鮮明な実像を結像させることができる。また、光路変更手段を光学パネルの前方に離間して配設した場合のように、装置全体が大型化することがなく、目視者から目立ちにくいものとすることができる。さらに、光学パネルが、複数の単位レンズを各光軸が画像表示面に垂直になるようにして並べたレンズアレイユニットで構成されている場合には、光路変更手段を光学パネルの後方に配設したときのように、光路変更された画像光が各単位レンズの光軸に対して斜めに入射することなく、これと平行に入射するため、各二次元画像を適切に結像させることができる。 According to this configuration, the optical path changing means is disposed at a position separated from both the two-dimensional image (image display surface) that is the object of image formation and the image formation position. For this reason, the adverse effect on the imaging performance of the optical panel due to the arrangement of the optical path changing means can be reduced as much as possible, and a clear real image can be formed. Further, as in the case where the optical path changing means is disposed apart from the front of the optical panel, the entire apparatus is not increased in size and can be made inconspicuous from the viewer. Further, when the optical panel is composed of a lens array unit in which a plurality of unit lenses are arranged so that each optical axis is perpendicular to the image display surface, the optical path changing means is disposed behind the optical panel. Since the image light whose optical path is changed is not incident obliquely with respect to the optical axis of each unit lens as it is, the two-dimensional images can be appropriately formed. .
またこの場合、光路変更手段を、光学パネルの後方に近接して配設したことが好ましい。 In this case, it is preferable that the optical path changing means is disposed close to the rear of the optical panel.
この構成によっても、光路変更手段が、結像対象である二次元画像（画像表示面）およびその結像位置のいずれからも離間した位置に配設される。このため、画像光路中に光路変更手段を配設したことによる光学パネルの結像性能に与える悪影響を、極力少なくすることができ、鮮明な実像を結像させることができる。また、この構成では、光路変更手段が、光学パネルの後方に配設される。このため、光路変更手段を目視者から視認されないものとすることができる。 Also according to this configuration, the optical path changing means is disposed at a position separated from both the two-dimensional image (image display surface) that is the object of image formation and the image formation position. For this reason, the adverse effect on the imaging performance of the optical panel due to the arrangement of the optical path changing means in the image optical path can be reduced as much as possible, and a clear real image can be formed. Further, in this configuration, the optical path changing means is disposed behind the optical panel. For this reason, the optical path changing means can be made invisible to the viewer.
またこの場合、光路変更手段は、複数の実像の結像位置が略一致するように、画像光を光路変更することが好ましい。 In this case, the optical path changing means preferably changes the optical path of the image light so that the imaging positions of the plurality of real images substantially coincide.
この構成によれば、複数の実像がほとんど同じ位置に結像する。このため、実像を視認可能な複数方向間で目視者が移動した場合でも、目視者に対し複数の実像をほとんど同じ位置で視認させることができ、目視者に違和感を感じさせることがない。 According to this configuration, a plurality of real images are formed at almost the same position. For this reason, even when the viewer moves between a plurality of directions in which the real image can be visually recognized, the viewer can visually recognize the plurality of real images at almost the same position, and the viewer does not feel uncomfortable.
またこの場合、光路変更手段は、各分割画面に対応して配設した一つ以上のプリズムシートで構成されていることが好ましい。 In this case, it is preferable that the optical path changing means is composed of one or more prism sheets arranged corresponding to each divided screen.
この構成によれば、例えば、画像表示面を２つに区分し、一方の分割画面上に表示した二次元画像の画像光が光学パネルに対しθ１の角度を為して実像を結像し、他方の分割画面上に表示した二次元画像の画像光が光学パネルに対しθ２の角度を為して実像を結像するようにする場合、一方の分割画面に対応して、光学パネルに対しθ１の角度を為すように画像光を光路変更させるプリズムシートを配設し、他方の分割画面に対応して、光学パネルに対しθ２の角度を為すように画像光を光路変更させるプリズムシートを配設すればよい。このように、光路変更手段を簡易な構成で実現することができる。また、プリズムシートを用いることで、光路変更手段を目立ちにくいものとすることができる。 According to this configuration, for example, the image display surface is divided into two, and the image light of the two-dimensional image displayed on one of the divided screens forms a real image at an angle of θ1 with respect to the optical panel, When the image light of the two-dimensional image displayed on the other divided screen forms an actual image at an angle of θ2 with respect to the optical panel, θ1 with respect to the optical panel corresponding to the one divided screen. A prism sheet that changes the optical path of the image light so as to make an angle of is arranged, and a prism sheet that changes the optical path of the image light so as to make an angle of θ2 with respect to the optical panel is arranged corresponding to the other divided screen. do it. Thus, the optical path changing means can be realized with a simple configuration. Further, by using the prism sheet, the optical path changing means can be made inconspicuous.
またこの場合、表示手段は、各実像が、対応する画像光が光学パネルに対して為す角度に対応した姿勢の画像となるように、複数の分割画面に、同一表示物であって姿勢の相異なる複数の二次元画像を表示することが好ましい。 Further, in this case, the display means displays the same display object on the plurality of divided screens so that each real image has an attitude corresponding to an angle formed by the corresponding image light with respect to the optical panel. It is preferable to display a plurality of different two-dimensional images.
この構成によれば、各実像が目視者の視認可能角度に対応した姿勢の画像となる。例えば、光学パネルに対し向かって左側から視認される実像は、左視点の画像となり、右側から視認される実像は、右視点の画像となる。このため、目視者に対し、あたかも実物を見ているかのような臨場感を与えることができる。 According to this configuration, each real image is an image having a posture corresponding to the visible angle of the viewer. For example, a real image viewed from the left side toward the optical panel is a left viewpoint image, and a real image viewed from the right side is a right viewpoint image. For this reason, it is possible to give the viewer a sense of reality as if they were looking at the real thing.
またこの場合、表示手段は、横方向に区分した２つの分割画面に、両眼視差に基づく立体視を可能とする２個の二次元画像を表示し、光路変更手段は、２個の二次元画像の実像が両眼視差をもってそれぞれ結像するように、２個の二次元画像の画像光をそれぞれ光路変更することが好ましい。 In this case, the display means displays two two-dimensional images that enable stereoscopic viewing based on binocular parallax on two divided screens divided in the horizontal direction, and the optical path changing means includes two two-dimensional images. It is preferable to change the optical paths of the two light beams of the two-dimensional images so that the real images of the images are formed with binocular parallax, respectively.
この構成によれば、複数方向からの実像の視認を可能とすると共に、両眼視差に基づく立体視をも可能とすることができる。 According to this configuration, real images can be viewed from a plurality of directions, and stereoscopic viewing based on binocular parallax can be performed.
この場合、光路変更手段は、各分割画面に対応して配設した一つ以上のプリズムシートで構成され、プリズムシートは、これを構成する複数のプリズム列のプリズムピッチが、複数の単位レンズのレンズピッチの略ｎ倍または略１／ｎ倍（ｎは１以上の整数）となるように、構成されていることが好ましい。 In this case, the optical path changing means is composed of one or more prism sheets arranged corresponding to each divided screen, and the prism sheet has the prism pitch of the plurality of prism rows constituting the prism sheet of the plurality of unit lenses. It is preferable that the lens pitch is approximately n times or approximately 1 / n times (n is an integer of 1 or more).
この構成によれば、プリズムピッチおよびレンズピッチのうちの一方のピッチが、他方のピッチの略整数倍となる。このため、プリズムシートおよびレンズアレイユニットによる干渉縞（モアレ）の発生を低減することができる。 According to this configuration, one of the prism pitch and the lens pitch is substantially an integer multiple of the other pitch. For this reason, generation | occurrence | production of the interference fringe (moire) by a prism sheet and a lens array unit can be reduced.
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態に係る画像表示装置について説明する。この画像表示装置は、例えば、アミューズメントシアター、商品説明用ディスプレイ、ゲーム機器等に使用される立体表示対応の装置である。すなわち、画像表示面に表示した二次元画像を空間に結像することで、その実像を立体的に視認させる装置であって、特に、複数方向から同時に実像を視認可能とすることを、単一の装置により実現可能としたものである。 Hereinafter, an image display apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. This image display device is a 3D display compatible device used in, for example, an amusement theater, a product description display, a game machine, and the like. That is, a device that visually recognizes a real image three-dimensionally by forming a two-dimensional image displayed on the image display surface in space, and in particular, enabling real images to be visually recognized simultaneously from a plurality of directions. This can be realized by the apparatus.
図１および図２に示すように、本実施形態の画像表示装置１０は、二次元画像１（動画または静止画）を表示する表示部１１と、表示部１１の前方に配設され、自身の前方に拡がる前方空間２に二次元画像１の実像３を結像させる単一のレンズアレイユニット１２と、レンズアレイユニット１２の前方に近接して配設された複数のプリズムシート３１から成る光路変更部１３と、これらを相互に平行になるように支持する支持フレーム（図示省略）と、表示ドライバ１５を介して表示部１１を制御する制御部１４とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, an
表示部１１は、例えばカラー液晶表示装置で構成されたディスプレイ１６を有している。そして、ディスプレイ１６の画像表示面１６ａを複数に区分した複数の分割画面１７（図２参照）上に、制御部１４から供給された映像信号に基づいて、それぞれ二次元画像１を表示する。画像表示面１６ａ上に表示する二次元画像１は、前方空間２に結像した実像３が立体的に見えるようにすべく、陰影や遠近法等の立体的な映像表現方法に基づいて作成されたものである。なお、ディスプレイ１６は、陰極線管、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ装置等であってもよい。
The
本実施形態では、画像表示面１６ａを横方向に３区分しており、３つの分割画面１７上にそれぞれ二次元画像１を表示するようになっている。画像表示面１６ａに区分の仕方は任意であって、縦方向や斜め方向等に区分してもよく、縦方向および横方向にそれぞれ区分（マトリクス状）してもよく、その区分数も任意である。
In the present embodiment, the
なお、以下では、３つの分割画面１７を、図２の左側から順に、左側分割画面１７ｌ、中央分割画面１７ｍ、右側分割画面１７ｒと、これらの分割画面１７に表示した二次元画像１に対応する画像光４を、それぞれ左側画像光４ｌ、中央画像光４ｍ、右側画像光４ｒと、さらに、これらの二次元画像１が結像した実像３を、それぞれ左側実像３ｌ、中央実像３ｍ、右側実像３ｒともいう。
In the following description, the three divided
レンズアレイユニット１２は、２枚の板状レンズアレイ２１と、これらを重ねて一体に支持するレンズ枠体２２とを有し、２枚の板状レンズアレイ２１が、それぞれディスプレイ１６の画像表示面１６ａと平行になるように設けられている。
The
各板状レンズアレイ２１は、複数の凸レンズ要素２６を互いの光軸を平行にして平面内に並べて構成されており、各凸レンズ要素２６は、互いの光軸を一致させた表裏一対の凸レンズ２７から成っている。すなわち、各板状レンズアレイ２１の両面には、それぞれ複数の凸レンズ２７が互いの光軸を平行にして縦横マトリクス状に設けられており、光軸の一致する各一対の凸レンズ２７が凸レンズ要素２６を構成している。
Each plate-
そして、レンズアレイユニット１２は、２枚の板状レンズアレイ２１間で対応する２個の凸レンズ要素２６がその光軸方向に並んで単位レンズ２８を構成するように、２枚の板状レンズアレイ２１を重合させている。複数の単位レンズ２８は、互いの光軸を平行にすると共に、各光軸がレンズアレイユニット１２（各板状レンズアレイ２１）に垂直になるようにして、所定のレンズピッチＰｌで平面内に並べられている。
The
このように構成されたレンズアレイユニット１２は、表示部１１に対し、その画像表示面１６ａが各単位レンズ２８の有効な作動距離内に収まるように、表示部１１の前方に配設されている。そのため、前方空間２にピントが合った実像３が結像される。また、各単位レンズ２８の光軸が、レンズアレイユニット１２に対して垂直となっているため、例えば、画像表示面１６ａからレンズアレイユニット１２に対して９０°の角度を為して（垂直に）入射した画像光４は、そのレンズアレイユニット１２に対する９０°の角度を保って出射する。なお、実像３の視野角は、レンズアレイユニット１２の設計により所定の角度（例えば±１０°程度）となっている。
The
レンズアレイユニット１２により結像する実像３は、２個の凸レンズ要素２６により構成された各単位レンズ２８により、二次元画像１の画像光４が２回反転され、二次元画像１の等倍正立像となる。また、この実像３は、実際には平面画像であるが、目視者にとっては、実像３が前方空間２に浮かんでいるかのように見えることで、実像３を立体的に感じ取ることができる。しかも、本実施形態では、上述したように、表示される二次元画像１が立体的な映像表現方法により作成されているため、結像した実像３を、より立体的な画像として視認させることができる。
The
制御部１４は、ＣＰＵやメモリ等で構成され、表示部１１の各分割画面１７に所望の二次元画像１を表示させるための映像信号を生成する。そして、生成した映像信号を表示ドライバ１５に出力し、表示部１１を制御するようになっている。
The
光路変更部１３は、３つの分割画面１７に対応して配設した２枚のプリズムシート３１で構成されている。すなわち、左側分割画面１７ｌからの左側画像光４ｌが入射する位置には、左側プリズムシート３１ｌが配設され、右側分割画面１７ｒからの右側画像光４ｒが入射する位置には、右側プリズムシート３１ｒが配設されている。なお、中央分割画面１７ｍからの中央画像光４ｍが入射する位置には、プリズムシート３１は配設されていない。
The optical
図１および図３に示すように、各プリズムシート３１は、ポリエステル樹脂フィルム等から成る基材シートの一方の面に、紫外線硬化樹脂等から成り、所定角度の頂角を有する断面三角形状の複数のプリズム列３２を、所定のプリズムピッチＰｐで並べて構成したものである。そして、平坦面３３から入射した画像光４を所定の角度に屈折（光路変更）してプリズム面３４から出射するようになっている。なお、図３（ｂ）に示すように、プリズム面３４を入射面とし、平坦面３３を出射面として用いてもよい。
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, each
ここで、複数のプリズム列３２のプリズムピッチＰｐとレンズアレイユニット１２の複数の単位レンズ２８のレンズピッチＰｌ（図１参照）は、プリズムシート３１およびレンズアレイユニット１２による干渉縞（モアレ）の発生を低減することができるようなピッチを選択することが望ましい。例えば、プリズムピッチＰｐおよびレンズピッチＰｌのうちの一方のピッチを他方のピッチの略整数倍とすることなどが考えられる。
Here, the prism pitch Pp of the plurality of
各プリズムシート３１は、レンズアレイユニット１２の前方に近接して、すなわち、結像対象である二次元画像１およびその結像位置のいずれからも離間した位置に配設される。このため、プリズムシート３１を配設したことによりレンズアレイユニット１２の結像性能に与える悪影響を、極力少なくすることができ、鮮明な実像３を結像させることができる。また、各プリズムシート３１をレンズアレイユニット１２の前方に離間して配設した場合のように、装置全体が大型化することがない。さらに、各プリズムシート３１をレンズアレイユニット１２の後方に配設したときのように（図５参照）、光路変更された画像光４が各単位レンズ２８の光軸に対して斜めに入射することなく、これと平行に入射するため、各二次元画像１を適切に結像させることができる。
Each
もっとも、各プリズムシート３１をレンズアレイユニット１２の後方に配設した場合には、各プリズムシート３１を目視者から視認されないものとすることができる。そして、この場合も、レンズアレイユニット１２に近接して配設したときには、前方に近接して配設した場合と同様にして、鮮明な実像３を結像させることができる。さらに、レンズアレイユニット１２の後方に配設する場合には、光路変更された画像光４がレンズアレイユニット１２に対して斜めに入射するため、必要に応じて、その分各二次元画像１の表示位置をずらす必要があるが、この点、レンズアレイユニット１２の後方に近接して配設すれば、各二次元画像１の表示位置をほとんどずらす必要がない。
However, when each
このようにして設けた左側プリズムシート３１ｌおよび右側プリズムシート３１ｒにより、光路変更部１３を簡易な構成で実現することができる。また、プリズムシート３１を用いることで、光路変更部１３を目立ちにくいものとすることができる。
With the left prism sheet 31l and the
そして、光路変更部１３は、３つの二次元画像１の画像光４がレンズアレイユニット１２に対し相互に異なる角度を為して実像３を結像するように、３つの画像光４のうち２つのものをそれぞれ光路変更する。すなわち、左側画像光４ｌは、左側プリズムシート３１ｌにより、レンズアレイユニット１２に対し角度θｌを為して左側実像３ｌを結像し、右側画像光４ｒは、右側プリズムシート３１ｒにより、レンズアレイユニット１２に対し角度θｒを為して左側実像３ｌを結像する。他方、中央画像光４ｍは、プリズムシート３１により光路変更されることなく、レンズアレイユニット１２に対し９０°の角度を為して中央実像３ｍを結像する。
Then, the optical
ここで、レンズアレイユニット１２に対する各画像光４の角度が、その画像光４に対応する実像３のレンズアレイユニット１２に対する視認可能角度となる。例えば、左側実像３ｌのレンズアレイユニット１２に対する視認可能角度は、レンズアレイユニット１２に対する左側画像光４ｌの角度θｌであり、目視者は、レンズアレイユニット１２に対してθｌの角度から、上記した所定の視野角の範囲内で、左側実像３ｌを視認することができる。
Here, the angle of each
上述したように、３つの二次元画像１の画像光４がレンズアレイユニット１２に対して相互に異なる角度を為しているため、レンズアレイユニット１２に対する３つの実像３の視認可能角度が互いに異なるものとなる。したがって、レンズアレイユニット１２に対して複数の方向から、それぞれ対応する実像３を同時に視認させることができる。すなわち、レンズアレイユニット１２に対してθｌの角度（向かって右側）から、左側実像３ｌを視認することができ、レンズアレイユニット１２に対して９０°の角度（正面）から、中央実像３ｍを視認することができ、レンズアレイユニット１２に対してθｒの角度（向かって左側）から、右側実像３ｒを視認することができる。なお、実像３を視認できない領域が生じないようにする場合には、各実像３の視野角を考慮して、画像表示面１６ａの区分の仕方や画像光４の光路変更角度等を設計する。
As described above, since the three
また、光路変更部１３は、３つの実像３の結像位置が略一致するように、画像光４を光路変更している。すなわち、左側プリズムシート３１ｌおよび右側プリズムシート３１ｒは、プリズムシート３１を介さない中央画像光４ｍが結像する位置に向けて、左側画像光４ｌおよび右側画像光４ｍを相互に向かい合う方向に光路変更させる。これによれば、実像３を視認可能な複数方向（向かって右側−正面−向かって左側）間で目視者が移動した場合でも、目視者に対し３つの実像３をほとんど同じ位置で視認させることができ、目視者に違和感を感じさせることがない。なお、図２では、３つの実像３が便宜上交差しているように図示したが、実際は略一致している。
Further, the optical
なお、ここでは、３つの実像３の結像位置が略一致するようにしたが、必ずしも一致させる必要はなく、後述する応用例にも示したように、装置の使用目的等に応じて、各実像３の結像位置や各画像光４の光路変更角度を適宜設計変更してもよい。
Here, the imaging positions of the three
一方、表示部１１は、各実像３が、対応する画像光４がレンズアレイユニット１２に対して為す角度に対応した姿勢の画像となるように、３つの分割画面１７に、同一表示物「立方体」であって姿勢の相異なる３つの二次元画像１を表示している。すなわち、左側分割画面１７ｌには、左側実像３ｌがレンズアレイユニット１２に対してθｌの角度（向かって右側）から視認されるため、右視点の立方体が表示され、中央分割画面１７ｍには、中央実像３ｍがレンズアレイユニット１２に対して９０°の角度（正面）から視認されるため、正面視点の立方体が表示され、右側分割画面１７ｒには、右側実像３ｒがレンズアレイユニット１２に対してθｒの角度（向かって左側）から視認されるため、左視点の立方体が表示される。これによれば、目視者に対し、あたかも実物を見ているかのような臨場感を与えることができる。
On the other hand, the
続いて、図４ないし図７を参照して、本実施形態の画像表示装置１０の応用例について説明する。図４は、画像表示装置１０により、両眼視差に基づく立体視を可能としたものである。例えば、画像表示面１６ａは、横方向に２区分されており、左側の分割画面１７に、右目用の二次元画像１を表示し、右側の分割画面１７に、左目用の二次元画像１を表示する。
Subsequently, an application example of the
そして、光路変更部１３は、２個の二次元画像１の実像３が両眼視差をもってそれぞれ結像するように、２個の二次元画像１の画像光４をそれぞれ光路変更する。すなわち、光路変更部１３を構成する２枚のプリズムシート３１のうち、左側の分割画面１７に対応して配設されたものは、左側の分割画面１７に表示された右目用の二次元画像１が右目に視認されるように、その二次元画像１の画像光４を光路変更し、右側の分割画面１７に対応して配設されたものは、右側の分割画面１７に表示された左目用の二次元画像１が左目に視認されるように、その二次元画像１の画像光４を光路変更する。これによれば、両眼視差に基づく立体視を可能とすることができる。
Then, the optical
図５は、画像表示装置１０により、レンズアレイユニット１２に対し異なる方向にいる二人の目視者に同時にそれぞれ実像３を視認させるものである。ここでは、左右２区分した２つの分割画面１７にそれぞれ表示する二次元画像１を共通のもの「缶ビール」としている。これを広告宣伝に用いれば、多くの人に効率的に商品を紹介することができる。なお、ここでは、各プリズムシート３１を、レンズアレイユニット１２の前方に近接して配設することに代えて、レンズアレイユニット１２の後方に近接して設けている。
FIG. 5 shows an
また、ここでは、両プリズムシート３１は、それぞれ対応する画像光４を、相互に向かい合う方向ではなく、相反する方向に光路変更させている。すなわち、２枚のプリズムシート３１のうち、左側の分割画面１７に対応して配設されたものは、左側の分割画面１７に表示された二次元画像１の画像光４を、レンズアレイユニット１２に向かって左側に光路変更し、右側の分割画面１７に対応して配設されたものは、右側の分割画面１７に表示された二次元画像１の画像光４を、レンズアレイユニット１２に向かって右側に光路変更している。
Also, here, the
図６は、画像表示装置１０により、視認角度によって異なる実像３を視認させるものである。ここでは、左右２区分した２つの分割画面１７にそれぞれ表示する二次元画像１を相互に関連するもの、つまり、いずれも「缶ビール」ではあるが、一方を「外観」、他方を「シースルー」としたものである。これを広告宣伝に用いれば、目視者がレンズアレイユニット１２に対し左右方向に移動することで、「外観の缶ビール」と「シースルーの缶ビール」との双方を視認することになるため、高い宣伝効果を得ることができる。
In FIG. 6, the
図７は、図６と同様に、画像表示装置１０により、視認角度によって表示内容が異なる実像３を視認させるものであるが、ここでは、左右２区分した２つの分割画面１７にそれぞれ表示する二次元画像１を相互に関係のないもの、つまり、一方を「道路地図」、他方を「野球中継」としたものである。これを自動車のダッシュボードに設置すれば、運転者に「道路地図」を視認させ、助手席の同乗者に「野球中継」を視認させることができ、便利である。
In FIG. 7, as in FIG. 6, the
以上のように、本実施形態の画像表示装置１０によれば、レンズアレイユニット１２に対して複数の方向から、それぞれ対応する実像３を視認させることができ、複数方向から同時に実像３を視認可能とすることを、単一の装置により実現することができる。
As described above, according to the
１…二次元画像 ２…前方空間 ３…実像 ４…画像光 １１…表示部 １２…レンズアレイユニット １３…光路変更部 １６ａ…画像表示面 １７…分割画面 ２８…単位レンズ ３１…プリズムシート Ｐｌ…レンズピッチ Ｐｐ…プリズムピッチ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記画像表示面の前方に配設され、且つ自身の前方空間に複数の前記二次元画像の実像をそれぞれ結像させる単一の光学パネルと、
前記光学パネルの前後いずれかに配設され、前記複数の二次元画像の画像光が前記光学パネルに対し相互に異なる角度を為して前記実像を結像するように、前記複数の画像光のうち少なくとも一つの画像光を光路変更する光路変更手段と、を備え、
前記光学パネルは、複数の単位レンズを、互いの光軸を平行にして平面内に並べて構成したレンズアレイユニットであることを特徴とする画像表示装置。 Display means for displaying each two-dimensional image on a plurality of divided screens obtained by dividing the image display surface into a plurality of screens;
A single optical panel that is disposed in front of the image display surface and that forms a plurality of real images of the two-dimensional images in its front space;
The plurality of image lights are arranged either before or after the optical panel so that the image light of the plurality of two-dimensional images forms the real image at different angles with respect to the optical panel. of Bei example at least the optical path changing means for one of the image light to change the optical path, and
The image display device , wherein the optical panel is a lens array unit in which a plurality of unit lenses are arranged in a plane with their optical axes parallel to each other .
前記光路変更手段は、前記２個の二次元画像の実像が両眼視差をもってそれぞれ結像するように、前記２個の二次元画像の画像光をそれぞれ光路変更することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。 The display means displays the two two-dimensional images that enable stereoscopic viewing based on binocular parallax on the two divided screens divided horizontally.
The optical path changing means changes the optical paths of the two light beams of the two-dimensional images so that real images of the two two-dimensional images are formed with binocular parallax, respectively. The image display device described in 1.
前記プリズムシートは、これを構成する複数のプリズム列のプリズムピッチが、前記複数の単位レンズのレンズピッチの略ｎ倍または略１／ｎ倍（ｎは１以上の整数）となるように、構成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。 The optical path changing means is composed of one or more prism sheets arranged corresponding to the divided screens,
The prism sheet is configured such that a prism pitch of a plurality of prism rows constituting the prism sheet is approximately n times or approximately 1 / n times (n is an integer of 1 or more) a lens pitch of the plurality of unit lenses. The image display device according to claim 1 , wherein:
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