JPH0777748A - Three-dimensional display device - Google Patents
Three-dimensional display deviceInfo
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- JPH0777748A JPH0777748A JP5224349A JP22434993A JPH0777748A JP H0777748 A JPH0777748 A JP H0777748A JP 5224349 A JP5224349 A JP 5224349A JP 22434993 A JP22434993 A JP 22434993A JP H0777748 A JPH0777748 A JP H0777748A
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- H04N13/30—Image reproducers
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特殊なメガネを必要と
せずに立体画像が再生できる３次元ディスプレイ装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional display device capable of reproducing stereoscopic images without the need for special glasses.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の技術としては、メガネなしで立体
画像が見られる装置としてレンチキュラレンズを用いた
３次元ディスプレイが知られている。特に、レンチキュ
ラレンズと表示画素の位置合わせが容易、表示面とレン
チキュラレンズまでの距離が短いなどの理由で、液晶デ
ィスプレイなどのフラットパネルディスプレイとの組み
合わせで実現されている。2. Description of the Related Art As a conventional technique, a three-dimensional display using a lenticular lens is known as a device for viewing stereoscopic images without glasses. In particular, it is realized in combination with a flat panel display such as a liquid crystal display because the alignment between the lenticular lens and the display pixel is easy and the distance between the display surface and the lenticular lens is short.
【０００３】液晶パネル表示面に直接レンチキュラレン
ズを貼る直視型の３次元ディスプレイ装置の従来例の一
つを図１０に示す。図１０には２眼式の例が示されてい
る。FIG. 10 shows one conventional example of a direct-viewing type three-dimensional display device in which a lenticular lens is directly attached to the display surface of a liquid crystal panel. FIG. 10 shows an example of the twin-lens type.
【０００４】液晶パネル５０の画素ＤＤi1に左目用視差
像の一部が、画素ＤＤi2に右目用視差像の一部が表示さ
れている（以下ｉはｉ＝１〜ｎを示す）。A part of the parallax image for the left eye is displayed on the pixel DDi1 of the liquid crystal panel 50, and a part of the parallax image for the right eye is displayed on the pixel DDi2 (hereinafter, i indicates i = 1 to n).
【０００５】立体信号源５２，５３がそれぞれの視差像
のソースであり、立体信号合成装置５４によって合成さ
れて表示される。液晶パネル５０の前面にはレンチキュ
ラレンズ５１が密着して配置され、画素ＤＤi1，ＤＤi2
のペアに対して、シリンドリカルレンズＬＬi が対応す
る。画素ＤＤi1，ＤＤi2を透過した光はシリンドリカル
レンズＬＬi の働きによって、観察領域の空間Ｃ、空間
Ｄにそれぞれ分離される。空間Ｃ、空間Ｄにそれぞれ左
目、右目をもってくると立体像が観察できる。The stereoscopic signal sources 52 and 53 are sources of respective parallax images, which are combined and displayed by the stereoscopic signal combining device 54. A lenticular lens 51 is arranged in close contact with the front surface of the liquid crystal panel 50, and the pixels DDi1 and DDi2 are arranged.
The cylindrical lens LLi corresponds to this pair. The light transmitted through the pixels DDi1 and DDi2 is separated into the space C and the space D of the observation area by the action of the cylindrical lens LLi. A stereoscopic image can be observed by bringing the left eye and the right eye into space C and space D, respectively.
【０００６】図１０では各シリンドリカルレンズＬＬi
の形状は同じであるが、画素ＤＤi1，ＤＤi2のペアのピ
ッチとシリンドリカルレンズＬＬi のピッチは異なる。
シリンドリカルレンズのピッチが若干小さく設定されて
いる。従って、液晶パネルの周辺において画素のペアの
中心とそれに対応するシリンドリカルレンズの中心がず
れ、そのずれ量は周辺にいく程大きくなる。このずれに
よって、液晶パネル５０の中央と周辺でシリンドリカル
レンズへのそれぞれの画素からの透過光の入射角が異な
るため、液晶パネル５０の周辺の画素からの透過光を観
察領域の特定の空間Ｃと空間Ｄに集めることができる。In FIG. 10, each cylindrical lens LLi
Has the same shape, but the pitch of the pair of pixels DDi1 and DDi2 and the pitch of the cylindrical lens LLi are different.
The pitch of the cylindrical lens is set to be slightly smaller. Therefore, in the periphery of the liquid crystal panel, the center of the pair of pixels and the center of the corresponding cylindrical lens deviate, and the amount of deviation increases toward the periphery. Due to this shift, the incident angle of the transmitted light from each pixel to the cylindrical lens is different between the center and the periphery of the liquid crystal panel 50, so that the transmitted light from the peripheral pixels of the liquid crystal panel 50 becomes the specific space C of the observation region. Can be collected in space D.
【０００７】また、メガネなしで立体画像が観察できる
別の型の装置として、パララクスバリヤを用いた３次元
ディスプレイが知られている。このパララクスバリヤを
液晶パネルによって構成する３次元ディスプレイ装置の
従来例の一つを図１１に示す。A three-dimensional display using a parallax barrier is known as another type of device that can observe a stereoscopic image without glasses. FIG. 11 shows one of the conventional examples of a three-dimensional display device in which this parallax barrier is constituted by a liquid crystal panel.
【０００８】図１１の３次元ディスプレイ装置は、同じ
性能仕様の２枚の液晶パネル、即ち、表示用液晶パネル
６１とスリットバリヤ用液晶パネル６２、両者の中間に
挿入したフレネルレンズ６３、３次元画像及びスリット
バリヤを発生するパーソナルコンピュータ６４等からな
る。この場合、２枚の液晶パネルは偏光板の偏光方向が
一致する向きに積層し、スリットバリヤ用液晶パネル６
２の後ろに配置したバックライトからの光が透過するよ
うにする。スリットバリヤ用液晶パネル６２にはコント
ラスト比の高いスリット像を表示する。一方、表示用液
晶パネル６１にはコンピュータグラフィックスによって
生成した多視点画像をストライプ状に合成して表示す
る。このようにすると、図１２に示すようなパララクス
バリヤの原理によって、立体像を観察することができ
る。即ち、表示パネル７０上に左目用視差像７２と右目
用視差像７３をストライプ状に表示しておき、表示パネ
ル７０の前面に置かれたスリットバリヤ７１を通して観
察すると、左目では左目用視差像だけ、右目では右目用
視差像だけを見ることになり、立体像が観察される。The three-dimensional display device of FIG. 11 has two liquid crystal panels having the same performance specifications, that is, a display liquid crystal panel 61 and a slit barrier liquid crystal panel 62, a Fresnel lens 63 inserted between the two, and a three-dimensional image. And a personal computer 64 for generating a slit barrier. In this case, the two liquid crystal panels are laminated so that the polarization directions of the polarizing plates match each other, and the slit barrier liquid crystal panel 6 is formed.
2. Allow the light from the backlight placed behind 2 to pass through. A slit image having a high contrast ratio is displayed on the slit barrier liquid crystal panel 62. On the other hand, on the display liquid crystal panel 61, multi-viewpoint images generated by computer graphics are combined and displayed in stripes. By doing so, a stereoscopic image can be observed by the principle of the parallax barrier as shown in FIG. That is, when the left-eye parallax image 72 and the right-eye parallax image 73 are displayed in a stripe shape on the display panel 70 and observed through the slit barrier 71 placed on the front surface of the display panel 70, only the left-eye parallax image is displayed in the left eye. , The right eye sees only the parallax image for the right eye, and a stereoscopic image is observed.
【０００９】このとき、レンチキュラ方式において表示
画素ピッチよりもシリンドリカルレンズのピッチを若干
小さくしたのと同様に、画像ピッチよりも開口ピッチを
若干小さくするためにフレネルレンズ６３（図１１参
照）を用いる。At this time, the Fresnel lens 63 (see FIG. 11) is used to make the aperture pitch slightly smaller than the image pitch, similar to the pitch of the cylindrical lens slightly smaller than the display pixel pitch in the lenticular system.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】図１０に示したレンチ
キュラ方式の３次元ディスプレイ装置では、レンチキュ
ラレンズが固定のため、例えば、２眼式表示だったもの
を３眼式表示に変更する場合は、レンチキュラレンズを
作り直す必要がある。観察距離を変更する場合も同様で
ある。また、同じ２眼式表示であっても、画素ピッチが
異なる表示パネルを使用する場合には、やはりレンチキ
ュラレンズを作り直す必要がある。In the lenticular type three-dimensional display device shown in FIG. 10, since the lenticular lens is fixed, for example, when changing from a twin-lens type display to a three-lens type display, It is necessary to remake the lenticular lens. The same applies when changing the observation distance. Further, even if the same twin-lens type display is used, when using display panels having different pixel pitches, it is still necessary to remake the lenticular lens.
【００１１】また、この従来例において通常の２次元画
像を表示した場合には、左目と右目で解像度が劣化した
別々の像が観察されることになり、観察される画像は表
示した元の２次元画像とは異なってしまう。Further, when a normal two-dimensional image is displayed in this conventional example, separate images with degraded resolution are observed for the left eye and the right eye, and the observed image is the original 2 image displayed. It is different from the three-dimensional image.
【００１２】更に、使用する表示パネルと観察位置が決
定されると、まずシュミレーションを行ない、その条件
に対する最適なレンチキュラレンズを設計するが、製作
時の技法上の問題、あるいは装着する際の機構上の問題
から、シュミレーション通りにレンチキュラレンズを製
作し装着することが困難である。Further, when the display panel to be used and the observation position are determined, first, a simulation is performed to design an optimum lenticular lens for the conditions. However, due to technical problems at the time of manufacture or the mechanism for mounting the lens. Therefore, it is difficult to manufacture and attach the lenticular lens according to the simulation.
【００１３】これに対して、図１１に示した液晶パララ
クスバリヤ方式の３次元ディスプレイ装置では、スリッ
トバリヤが固定ではなく容易に可変できるため、２眼式
から多眼式までの任意の３次元画像表示に対応できる。
また、解像度劣化のない通常の２次元画像表示装置とし
て両立性があるほか、同じ画面内に２次元画像と３次元
画像の混在表示も可能である。On the other hand, in the liquid crystal parallax barrier type three-dimensional display device shown in FIG. 11, since the slit barrier is not fixed but can be easily changed, any three-dimensional image from two-lens type to multi-lens type is provided. Display can be supported.
In addition to being compatible with a normal two-dimensional image display device without resolution deterioration, it is possible to display a two-dimensional image and a three-dimensional image together in the same screen.
【００１４】しかしながら、図１１の３次元ディスプレ
イ装置にはいくつかの欠点がある。第１の欠点は、スリ
ットバリヤによって光量が減殺され、画面が暗くなるこ
とである。第２の欠点は、スリットバリヤ自体が観察時
に目障りな障害となることである。これを回避するには
そのピッチを非常に細かくする必要があるのだが、液晶
パネルによってスリットバリヤを構成する場合には、ピ
ッチを細かくしようとしても液晶パネルの画素ピッチに
よって制限を受ける。また、仮に十分に細かいピッチが
得られたとしても、回析現象によって指向性に広がりを
生じてしまう。これら２つの欠点はスリットバリヤを液
晶で構成するか否かにかかわらず、パララクスバリヤ方
式の限界を与える。そのため、パララクスバリヤ方式は
今日では実用的な技術とは考えられず、最近では非主流
となっている。However, the three-dimensional display device of FIG. 11 has some drawbacks. The first drawback is that the slit barrier reduces the amount of light and the screen becomes dark. The second drawback is that the slit barrier itself becomes an obtrusive obstacle during observation. To avoid this, it is necessary to make the pitch extremely fine. However, when the slit barrier is configured by the liquid crystal panel, even if the pitch is made fine, it is limited by the pixel pitch of the liquid crystal panel. Further, even if a sufficiently fine pitch is obtained, the directivity is expanded due to the diffraction phenomenon. These two drawbacks limit the parallax barrier method regardless of whether the slit barrier is made of liquid crystal. Therefore, the parallax barrier method is not considered to be a practical technology today, and has recently become a non-mainstream technology.
【００１５】更に、第３の欠点は、画面サイズと比較し
て装置が大がかりなものになってしまうことである。観
察距離を遠ざけるとそれに応じて２枚の液晶パネルの間
隔を広くしなければならない。また、観察距離の変更に
追随させようとすると、液晶パネル自体を前後に移動さ
せる機械的な装置が必要となる。第４の欠点は、用いる
２枚の液晶パネルそれぞれの両面に偏光板が必要なた
め、バックライト光は合計４枚の偏光板を透過すること
になり、偏光板の透過率が１００％ではないことから光
量が減殺される。これを補償するには、強力なバックラ
イトが必要になるというように、従来の技術では種々の
問題点があった。Further, the third drawback is that the device becomes large-scale as compared with the screen size. If the observation distance is increased, the distance between the two liquid crystal panels must be widened accordingly. Further, in order to follow the change of the observation distance, a mechanical device for moving the liquid crystal panel itself back and forth is required. The fourth drawback is that since polarizing plates are required on both sides of each of the two liquid crystal panels to be used, backlight light passes through a total of four polarizing plates, and the transmittance of the polarizing plates is not 100%. Therefore, the amount of light is reduced. In order to compensate for this, there are various problems in the related art, such as a strong backlight is required.
【００１６】本発明の目的は、上述した従来の液晶パラ
ラクスバリヤ方式のもつ数々の問題点に鑑み、２眼式か
ら多眼式までの任意の３次元画像表示に対応でき、観察
領域を前後左右に自由に移動させることができ、更に、
解像度劣化のない通常の２次元画像表示装置として両立
性があり、同じ画面内に２次元画像と３次元画像の混在
表示が可能で、左右方向だけでなく上下方向の視差像を
も表示可能な、メガネ不要の３次元ディスプレイ装置を
提供することにある。The object of the present invention is to cope with various problems of the above-mentioned conventional liquid crystal parallax barrier system, which can be applied to arbitrary three-dimensional image display from a two-lens type to a multi-lens type, and the observation area can be front, rear, left and right. Can be freely moved to
It is compatible as a normal 2D image display device without resolution deterioration, and can display 2D images and 3D images in a mixed manner on the same screen, and can display parallax images in the vertical direction as well as in the horizontal direction. Another object is to provide a three-dimensional display device that does not require glasses.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、複数の
異なる視差像を同時に表示する表示手段と、表示手段に
装着されており高い柔軟性を有する透明物質を両側から
透明電極で挾みこみ電圧を印加することにより少なくと
も一方の表面形状を変化させて光学特性を可変できるシ
リンドリカルレンズのアレイを形成する光学手段とを備
える３次元ディスプレイ装置によって達成される。An object of the present invention is to insert a display means for displaying a plurality of different parallax images at the same time and a transparent material mounted on the display means and having high flexibility with transparent electrodes from both sides. Optical means for forming an array of cylindrical lenses capable of changing at least one surface shape by applying a voltage to change optical characteristics.
【００１８】また、本発明の目的は、複数の異なる視差
像を同時に表示する表示手段と、表示手段に装着されて
おり印加電圧によって屈折率が変化する透明物質を両側
から透明電極で挾みこみ電圧を印加することにより透明
物質に屈折率分布をもたせて光学特性を可変できるシリ
ンドリカルレンズのアレイを形成する光学手段とを備え
る３次元ディスプレイ装置によっても達成される。Another object of the present invention is to display a display means for displaying a plurality of different parallax images at the same time, and a transparent material mounted on the display means and having a refractive index which varies depending on an applied voltage, with transparent electrodes from both sides. And a means for forming an array of cylindrical lenses capable of varying the optical characteristics by giving a refractive index distribution to the transparent material by applying a three-dimensional display device.
【００１９】本発明の３次元ディスプレイ装置では、光
学手段が液晶によって構成されてもよい。In the three-dimensional display device of the present invention, the optical means may be composed of liquid crystal.
【００２０】本発明の３次元ディスプレイ装置では、光
学手段が２次元のレンズアレイとして作用するように構
成してもよい。In the three-dimensional display device of the present invention, the optical means may be configured to act as a two-dimensional lens array.
【００２１】[0021]
【作用】請求項１の３次元ディスプレイ装置では、表示
手段に複数の異なる視差像を同時に表示し、表示手段の
前面に光学手段を装着する。光学手段は、高い柔軟性を
有する透明物質を両側から透明電極で挾むことにより構
成され、電圧印加によって少なくとも一方の表面形状を
変化させることによりシリンドリカルレンズのアレイを
実現する。このシリンドリカルレンズアレイの作用によ
って、表示手段に表示された複数の視差像は空間的に分
離されて、ある観察空間に投影される。観察者は異なる
視差像を同時に異なる目で見ることにより立体像を観察
する。光学手段は、印加電圧パターンを変化させること
によりその光学特性を変化させることができ、表示手段
に装着したままの状態でレンズパラメータ（曲率半径、
厚さ、レンズピッチ）を任意に設定する。また、部分的
に電圧を印加しない領域を設けることにより、レンズ作
用をもたない領域を実現する。According to the three-dimensional display device of the first aspect, a plurality of different parallax images are simultaneously displayed on the display means, and the optical means is mounted on the front surface of the display means. The optical means is configured by sandwiching a transparent material having high flexibility with transparent electrodes from both sides, and realizes an array of cylindrical lenses by changing at least one surface shape by applying a voltage. By the action of this cylindrical lens array, the plurality of parallax images displayed on the display means are spatially separated and projected onto a certain observation space. An observer views a stereoscopic image by seeing different parallax images with different eyes at the same time. The optical means can change its optical characteristics by changing the applied voltage pattern, and the lens parameters (radius of curvature,
The thickness and lens pitch) are set arbitrarily. Further, by providing a region to which a voltage is not partially applied, a region having no lens action is realized.
【００２２】請求項２の３次元ディスプレイ装置では、
表示手段に複数の異なる視差像を同時に表示し、表示手
段の前面に光学手段を装着する。光学手段は、印加電圧
によって屈折率が変化する透明物質を両側から透明電極
で挾むことにより構成され、電圧印加によって透明物質
に屈折率分布をもたせることによりシリンドリカルレン
ズのアレイを実現する。このシリンドリカルレンズアレ
イの作用によって、表示手段に表示された複数の視差像
は空間的に分離されて、ある観察空間に投影される。観
察者は異なる視差像を同時に異なる目で見ることによ
り、立体像を観察する。光学手段は、印加電圧パターン
を変化させることによりその光学特性を変化させること
ができ、表示手段に装着したままの状態でレンズパラメ
ータ（曲率半径、厚さ、レンズピッチ）を任意に設定す
る。また、部分的に電圧を印加しない領域を設けること
により、レンズ作用をもたない領域を実現する。In the three-dimensional display device according to claim 2,
A plurality of different parallax images are simultaneously displayed on the display means, and the optical means is mounted on the front surface of the display means. The optical means is configured by sandwiching a transparent material whose refractive index changes according to an applied voltage from both sides with transparent electrodes, and realizes an array of cylindrical lenses by allowing the transparent material to have a refractive index distribution by voltage application. By the action of this cylindrical lens array, the plurality of parallax images displayed on the display means are spatially separated and projected onto a certain observation space. An observer observes a stereoscopic image by viewing different parallax images with different eyes at the same time. The optical means can change its optical characteristics by changing the applied voltage pattern, and the lens parameters (curvature radius, thickness, lens pitch) can be arbitrarily set in the state of being mounted on the display means. Further, by providing a region to which a voltage is not partially applied, a region having no lens action is realized.
【００２３】請求項３の３次元ディスプレイ装置では、
光学手段が液晶によって構成されているので、電気光学
効果により小さな電圧でその光学特性を大きく変化させ
ることができる。In the three-dimensional display device according to claim 3,
Since the optical means is composed of liquid crystal, the optical characteristics can be largely changed by a small voltage due to the electro-optical effect.
【００２４】請求項４の３次元ディスプレイ装置では、
光学手段を２次元のレンズアレイとして作用させること
により、左右方向のみならず、上下方向の視差をも有す
る立体像を観察することができる。In the three-dimensional display device according to claim 4,
By causing the optical unit to act as a two-dimensional lens array, it is possible to observe a stereoscopic image having parallax not only in the horizontal direction but also in the vertical direction.
【００２５】[0025]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の３次元ディス
プレイ装置の実施例を説明する。Embodiments of the three-dimensional display device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２６】図１は、本発明の３次元ディスプレイ装置
の一実施例の基本構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the basic structure of one embodiment of the three-dimensional display device of the present invention.
【００２７】図１の２眼式の３次元ディスプレイ装置
は、フラットディスプレイパネルの前面に光学特性可変
レンズを置く直視型であり、立体像の再生空間を電気的
に制御できるように構成されたものである。The twin-lens type three-dimensional display device shown in FIG. 1 is a direct-view type in which a variable optical characteristic lens is placed on the front surface of a flat display panel, and is configured to electrically control the reproduction space of a stereoscopic image. Is.
【００２８】図１の３次元ディスプレイ装置は、表示手
段である液晶パネル１、液晶パネル１に密着して配置さ
れた光学手段である光学特性可変レンズ２、光学特性可
変レンズ２に接続された光学特性可変レンズ制御部３、
光学特性可変レンズ制御部３に接続されたリモートコン
トローラ４によって構成されている。なお、実際の装置
では液晶パネル１の背面に表示用照明光源が置かれる
が、図１では省略してある。The three-dimensional display device shown in FIG. 1 has a liquid crystal panel 1 as a display means, an optical characteristic variable lens 2 as an optical means arranged in close contact with the liquid crystal panel 1, and an optical characteristic connected to the optical characteristic variable lens 2. Characteristic variable lens controller 3,
The remote controller 4 is connected to the optical characteristic variable lens controller 3. In the actual device, the display illumination light source is placed on the back surface of the liquid crystal panel 1, but it is omitted in FIG.
【００２９】液晶パネル１には通常、カラー液晶パネル
が用いられる。そのとき、レンズの作用によって色画像
が分離しないように、液晶パネルのカラーフィルタの配
列は、画面の上下方向（垂直方向）に赤緑青（ＲＧＢ）
が並ぶようにする。A color liquid crystal panel is usually used as the liquid crystal panel 1. At that time, in order to prevent the color images from being separated by the action of the lens, the arrangement of the color filters of the liquid crystal panel is red green blue (RGB) in the vertical direction (vertical direction) of the screen.
Line up.
【００３０】液晶パネル１には２つの異なる視差像が１
画素おきにストライプ状に表示されている。液晶パネル
１の画素Ｄi1に左目に対応する視差像（左目用視差像）
の一部が、画素Ｄi2に右目に対応する視差像（右目用視
差像）の一部が表示されている（以下、ｉはｉ＝１〜ｎ
を示す）。The liquid crystal panel 1 has two different parallax images.
Each pixel is displayed in stripes. Parallax image corresponding to the left eye on the pixel Di1 of the liquid crystal panel 1 (parallax image for left eye)
Part of the parallax image corresponding to the right eye (the parallax image for the right eye) is displayed in the pixel Di2 (hereinafter, i is i = 1 to n).
Indicates).
【００３１】図１の実施例では画像表示パネルとして液
晶パネルを用いたが、その他にエレクトロルミネッセン
ス（ＥＬ）パネル、プラズマディスプレイ、発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）アレイなどのフラットパネルディスプレ
イを用いることができる。そのときは表示用照明光源を
必要としない。Although the liquid crystal panel is used as the image display panel in the embodiment of FIG. 1, a flat panel display such as an electroluminescence (EL) panel, a plasma display and a light emitting diode (LED) array may be used. At that time, the display illumination light source is not required.
【００３２】光学特性可変レンズ２は、レンチキュラレ
ンズと同じ作用を有するレンズで、かつ、電気的にその
レンズ特性を制御することができる。光学特性可変レン
ズ２はシリンドリカルレンズＬi のアレイから構成され
る。図１ではシリンドリカルレンズＬi の断面が示され
ていて、レンズの長手方向と紙面に垂直な方向は一致す
る。また、液晶パネル１において同じ視差像が表示され
ている画素列の方向と、レンズの長手方向を一致させ
る。光学特性レンズ２の詳細は後述する。The variable optical characteristic lens 2 is a lens having the same function as a lenticular lens, and its lens characteristic can be electrically controlled. The variable optical characteristic lens 2 is composed of an array of cylindrical lenses Li. FIG. 1 shows a cross section of the cylindrical lens Li, and the longitudinal direction of the lens and the direction perpendicular to the paper surface coincide with each other. In addition, the direction of the pixel row in which the same parallax image is displayed on the liquid crystal panel 1 is made to coincide with the longitudinal direction of the lens. Details of the optical characteristic lens 2 will be described later.
【００３３】液晶パネル１内の画素Ｄi1，Ｄi2のペアに
対して、光学特性可変レンズ２内のシリンドリカルレン
ズＬi が対応し、密着して置かれる。画素Ｄi1，Ｄi2を
透過した光はシリンドリカルレンズＬi の働きによっ
て、観察領域の表示空間Ｐ、表示空間Ｑにそれぞれ分離
され、投影される。同様なことが、１からｎまでの全て
の画素において起こり、左目用視差像が投影される表示
空間Ｐ、右目用視差像が投影される表示空間Ｑが形成さ
れる。観察者は表示空間Ｐ、表示空間Ｑにそれぞれ左
目、右目をもってくると立体像が観察できる。画素Ｄi
1，Ｄi2とシリンドリカルレンズＬi の相対的位置関係
を変えることで、表示空間Ｐと表示空間Ｑの位置を制御
することができる。The cylindrical lens Li in the variable optical characteristic lens 2 corresponds to the pair of pixels Di1 and Di2 in the liquid crystal panel 1 and is placed in close contact therewith. The light transmitted through the pixels Di1 and Di2 is separated and projected into the display space P and the display space Q of the observation area by the action of the cylindrical lens Li. The same thing occurs in all the pixels from 1 to n, and the display space P on which the left-eye parallax image is projected and the display space Q on which the right-eye parallax image is projected are formed. An observer can observe a stereoscopic image by bringing the left eye and the right eye into the display space P and the display space Q, respectively. Pixel Di
The positions of the display space P and the display space Q can be controlled by changing the relative positional relationship between 1, Di2 and the cylindrical lens Li.
【００３４】次に、上記光学特性可変レンズの一構成例
を図２に示す。Next, FIG. 2 shows an example of the structure of the variable optical characteristic lens.
【００３５】ガラス基板２４の上に透明の全面電極２３
を形成する。全面電極２３はインジウム・スズ・オキサ
イド（ＩＴＯ）などの透明膜で構成される。A transparent whole surface electrode 23 is formed on the glass substrate 24.
To form. The entire surface electrode 23 is composed of a transparent film such as indium tin oxide (ITO).
【００３６】全面電極２３の上に高い柔軟性を有する透
明物体２０を積層する。透明物体２０が流動性を示す場
合は、透明物体２０が流れ出さないように、透明物体２
０の上に透明皮膜２１を形成する。透明皮膜２１は薄く
柔軟性を有する。透明物体２０は例えばシリコン系のゴ
ムやオイルが用いられる。A transparent object 20 having high flexibility is laminated on the entire surface electrode 23. When the transparent object 20 exhibits fluidity, the transparent object 2 is provided so that the transparent object 20 does not flow out.
A transparent film 21 is formed on top of 0. The transparent film 21 is thin and flexible. For the transparent object 20, for example, silicone rubber or oil is used.
【００３７】透明物体２０と透明皮膜２１の間に短冊状
電極２２を多数並べる。短冊状電極２２は図２では断面
が示され、紙面に垂直な方向に細長く伸びている。短冊
状電極２２もＩＴＯなどの透明膜で形成される。短冊状
電極２２は１本づつ駆動回路（図示せず）に接続されて
いる。また、全面電極２３も駆動回路に接続されてい
る。A large number of strip electrodes 22 are arranged between the transparent object 20 and the transparent film 21. The strip electrode 22 has a cross section shown in FIG. 2, and extends in a direction perpendicular to the plane of the drawing. The strip electrode 22 is also formed of a transparent film such as ITO. The strip electrodes 22 are connected to a drive circuit (not shown) one by one. Further, the whole surface electrode 23 is also connected to the drive circuit.
【００３８】透明物体２０の表面の初期状態は平面であ
る。そこから、短冊状電極２２に部分的に電圧を加え、
全面電極２３との間に働く静電力で透明物体２０あるい
は透明皮膜２１の表面に凹凸をつける。即ち、一定間隔
をおいた短冊状電極２２ｂに、全面電極２３に加えられ
る電圧と逆の極性の電圧を印加する。そして、上記一定
間隔の中間の位置の短冊状電極２２ａに、全面電極２３
に加えられる電圧と同じ極性の電圧を印加する。短冊状
電極２２ｂと全面電極２３との間には静電引力が働き、
短冊状電極２２ｂと全面電極２３の間隔が縮まる。逆
に、短冊状電極２２ａと全面電極２３との間には静電斥
力が働き、短冊状電極２２ａと全面電極２３の間隔が広
がる。柔軟性のある透明物体２０はその影響を受けて変
形する。このようにして、周期的に円筒面が形成され、
レンチキュラレンズが構成される。The initial state of the surface of the transparent object 20 is a plane. From there, a voltage is partially applied to the strip electrode 22,
The surface of the transparent object 20 or the transparent film 21 is made uneven by the electrostatic force acting between the transparent electrode 20 and the entire surface electrode 23. That is, a voltage having a polarity opposite to that of the voltage applied to the entire surface electrode 23 is applied to the strip electrodes 22b spaced at regular intervals. Then, the whole surface electrode 23
A voltage having the same polarity as the voltage applied to is applied. An electrostatic attraction works between the strip electrode 22b and the entire surface electrode 23,
The distance between the strip electrode 22b and the entire surface electrode 23 is reduced. On the contrary, an electrostatic repulsive force acts between the strip electrode 22a and the whole surface electrode 23, and the interval between the strip electrode 22a and the whole surface electrode 23 is widened. The flexible transparent object 20 is deformed under the influence thereof. In this way, the cylindrical surface is formed periodically,
A lenticular lens is constructed.
【００３９】レンズとして必要とされる円筒面の凹凸は
１ｍｍ程度である。低電圧で変形させるには、短冊状電
極２２と全面電極２３の間に生じる電界を大きくするの
が効果的で、初期状態（平面）で短冊状電極２２と全面
電極２３の間隔を１．５ｍｍ程度にするのが好ましい。
必要とされるレンズ全体の厚さがあるが、それはガラス
基板２４の厚さで調整する。The unevenness of the cylindrical surface required for the lens is about 1 mm. In order to deform at a low voltage, it is effective to increase the electric field generated between the strip electrode 22 and the entire surface electrode 23. In the initial state (flat), the interval between the strip electrode 22 and the entire surface electrode 23 is 1.5 mm. It is preferable to adjust the degree.
There is a required total lens thickness, which is adjusted by the thickness of the glass substrate 24.
【００４０】電圧を印加する短冊状電極２２は短冊状電
極２２ａと短冊状電極２２ｂに限定されることはなく、
一連の短冊状電極２２に、ある電圧パターンをもって電
圧が印加されることがある。The strip electrodes 22 to which a voltage is applied are not limited to the strip electrodes 22a and the strip electrodes 22b.
A voltage may be applied to the series of strip-shaped electrodes 22 with a certain voltage pattern.
【００４１】円筒面の形状（曲率、厚さ）は短冊状電極
２２に印加する電圧パターンの形で制御する。円筒面の
周期は短冊状電極２２に印加される電圧パターンの周期
で制御する。また、円筒面が形成される位置は短冊状電
極２２に印加する電圧パターンをシフトして制御する。
このようにして、透明物体２０あるいは透明皮膜２１の
表面に形成される円筒面の形状及び位置を、短冊状電極
２２に印加する電圧パターンによって制御することがで
きる。The shape (curvature, thickness) of the cylindrical surface is controlled by the shape of the voltage pattern applied to the strip electrode 22. The cycle of the cylindrical surface is controlled by the cycle of the voltage pattern applied to the strip electrode 22. The position where the cylindrical surface is formed is controlled by shifting the voltage pattern applied to the strip electrode 22.
In this way, the shape and position of the cylindrical surface formed on the surface of the transparent object 20 or the transparent film 21 can be controlled by the voltage pattern applied to the strip electrode 22.
【００４２】表示する視差像数を変更する場合の光学特
性可変レンズの制御について、図８及び図９を用いて説
明する。図８には２眼式の場合を図示してある。２眼式
の場合には、表示パネル上に異なる２つの視差像がスト
ライプ状に交互に表示されるので、表示パネルの２画素
が光学特性可変レンズの１つの円筒面に対応するよう
に、光学特性可変レンズの表面形状を構成する。図８に
はそのときに短冊状電極に印加される電圧パターンも併
せて図示してある（全面電極が負電位であるとしてい
る）。Control of the variable optical characteristic lens when changing the number of parallax images to be displayed will be described with reference to FIGS. 8 and 9. FIG. 8 shows the case of the twin-lens type. In the case of the twin-lens type, two different parallax images are alternately displayed on the display panel in a stripe shape, so that two pixels of the display panel correspond to one cylindrical surface of the variable optical characteristic lens. The surface shape of the variable characteristic lens is configured. FIG. 8 also shows the voltage pattern applied to the strip electrodes at that time (assuming that the entire surface electrode has a negative potential).
【００４３】これを図９に示すように３眼式に変更する
場合を考える。３眼式の場合には、表示パネル上に異な
る３つの視差像がストライプ状に繰り返し表示されるの
で、表示パネルの３画素が光学特性可変レンズの１つの
円筒面に対応するように、光学特性可変レンズの表面形
状を構成する。図９にはそのときに短冊状電極に印加さ
れる電圧パターンも併せて図示してある（全面電極が負
電位であるとしている）。 このように、光学特性可変
レンズの表面形状の凹凸のピッチを変化させることによ
り、任意の視差像数の３次元画像表示に対応することが
できる。なお図８及び図９は概念図であり、実際には表
示パネルの画素ピッチよりも光学特性可変レンズの表面
形状の凹凸のピッチの方を若干小さく設定することに注
意する。Consider a case where this is changed to a trinocular system as shown in FIG. In the case of the three-lens type, three different parallax images are repeatedly displayed on the display panel in a stripe shape, so that the three pixels of the display panel correspond to one cylindrical surface of the variable optical characteristic lens. Configure the surface shape of the variable lens. FIG. 9 also shows the voltage pattern applied to the strip electrodes at that time (assuming that the entire surface electrode has a negative potential). As described above, by changing the pitch of the unevenness of the surface shape of the variable optical characteristic lens, it is possible to cope with the three-dimensional image display with an arbitrary number of parallax images. Note that FIGS. 8 and 9 are conceptual diagrams, and in practice, the pitch of the unevenness of the surface shape of the optical characteristic variable lens is set to be slightly smaller than the pixel pitch of the display panel.
【００４４】また、従来のレンチキュラ方式の３次元デ
ィスプレイ装置では、観察位置は装着されているレンチ
キュラレンズの光学特性によって決定され、観察者が能
動的に観察位置を移動させることはできないが、本実施
例の３次元ディスプレイ装置においては、光学特性可変
レンズの光学特性をリモートコントローラを用いた遠隔
操作によって変化させることができるため、観察者は自
分の意思で観察位置を自由に設定できる。Further, in the conventional lenticular type three-dimensional display device, the observation position is determined by the optical characteristics of the lenticular lens mounted, and the observer cannot actively move the observation position. In the example of the three-dimensional display device, the optical characteristic of the variable optical characteristic lens can be changed by remote control using a remote controller, so that the observer can freely set the observation position by himself.
【００４５】図１において観察領域を前後左右に移動す
る場合には、リモートコントローラ４によって移動方向
と距離を光学特性可変レンズ制御部３に伝え、それを受
けて光学特性可変レンズ制御部３は図２の短冊状電極２
２に印加する電圧パターンを計算し、駆動回路を介して
光学特性可変レンズの形状を変化させる。本実施例で
は、レンズの光学特性の制御は全て電気的に行なうこと
ができ、機構部を全く必要としない。リモートコントロ
ーラ４はワイヤードでもよいし、赤外光等を用いてワイ
ヤレスとすることもできる。When moving the observation region back and forth and left and right in FIG. 1, the remote controller 4 transmits the moving direction and distance to the optical characteristic variable lens control unit 3, and the optical characteristic variable lens control unit 3 receives the movement direction and distance. 2 strip electrodes 2
The voltage pattern applied to 2 is calculated, and the shape of the variable optical characteristic lens is changed via the drive circuit. In this embodiment, all the optical characteristics of the lens can be controlled electrically, and no mechanical unit is required. The remote controller 4 may be wired or wireless using infrared light or the like.
【００４６】上述した光学特性可変レンズにおいては、
電圧を印加しない領域では表面に凹凸を生ずることがな
く、レンズ作用は生じない。それゆえに、電圧を印加し
ない領域では、通常の２次元画像の表示ができる。従っ
て、図３（ａ）に示すように、２次元画像と３次元画像
の混在表示が可能である。In the variable optical characteristic lens described above,
In the region where no voltage is applied, no unevenness is generated on the surface and no lens action occurs. Therefore, a normal two-dimensional image can be displayed in the area where no voltage is applied. Therefore, as shown in FIG. 3A, a two-dimensional image and a three-dimensional image can be mixedly displayed.
【００４７】また、図２における全面電極２３の代わり
に、短冊状電極２２と直交する短冊状電極を用いること
ができる。このようにすると、垂直方向（画面の上下方
向）の制御も可能となるので、図３（ｂ）に示すよう
に、２次元画像の中に３次元画像をウインドウ表示する
ことが可能となる。図３（ｃ）のように３次元画像の中
に２次元画像をウインドウ表示することもできる。ただ
し、この場合は短冊状電極を高速に走査することが必要
となる。Instead of the whole surface electrode 23 in FIG. 2, a strip electrode orthogonal to the strip electrode 22 can be used. In this way, control in the vertical direction (vertical direction of the screen) is also possible, so that the three-dimensional image can be displayed in a window within the two-dimensional image as shown in FIG. 3B. As shown in FIG. 3C, a two-dimensional image can be displayed in a window within the three-dimensional image. However, in this case, it is necessary to scan the strip electrodes at high speed.
【００４８】更に、これまでには光学特性可変レンズ
を、上下方向の視差をもたないレンチキュラレンズとし
て利用することについて述べてきたが、上述した直交電
極配置を用いると、上下方向の視差をも有するフライア
イレンズ（２次元のレンズアレイ）として利用すること
が可能である。Further, although it has been described so far that the variable optical characteristic lens is used as a lenticular lens having no vertical parallax, when the above-mentioned orthogonal electrode arrangement is used, vertical parallax also occurs. It can be used as a fly-eye lens (a two-dimensional lens array) that it has.
【００４９】次に、図４に他の実施例の光学特性可変レ
ンズの構造断面図を示す。図４は液晶を用いた光学特性
可変レンズの一部の断面図である。Next, FIG. 4 shows a structural sectional view of a variable optical-characteristic lens of another embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view of a part of a variable optical characteristic lens using liquid crystal.
【００５０】ガラス基板１３の上に短冊状電極１１ａ、
１１ｂ、１１ｃ…を並べた電極アレイ１１が形成されて
いる。電極アレイ１１はＩＴＯ（インジウム・スズ・オ
キサイド）膜などは透明電極である。図４では、短冊状
電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…は断面を表し、紙面に垂
直な方向に細長く伸びている。もう一方のガラス基板１
４の上には透明な全面電極１２が形成されている。全面
電極１２もＩＴＯなどの透明膜で形成される。On the glass substrate 13, strip electrodes 11a,
An electrode array 11 in which 11b, 11c ... Are arranged is formed. The electrode array 11 is a transparent electrode such as an ITO (indium tin oxide) film. In FIG. 4, the strip electrodes 11a, 11b, 11c ... Represent a cross section, and are elongated in a direction perpendicular to the paper surface. The other glass substrate 1
A transparent whole surface electrode 12 is formed on the surface 4. The entire surface electrode 12 is also formed of a transparent film such as ITO.
【００５１】液晶パネルを表示素子として用いる場合に
は、電極幅を細くして画素ピッチを狭くすると、画面サ
イズが同じ場合には走査電極数が増加し、また電極抵抗
が増大することにより応答速度が遅くなるため、画素ピ
ッチを極端に狭くすることができない。しかし、図４に
示すような光学特性可変レンズの場合には、片側が全面
電極であることから走査をする必要がなく、定常状態で
用いるため、表示用に用いる場合に比べて、高速な応答
速度は要求されない。そのため、表示用液晶パネルに比
べて、極細の電極幅及び画素ピッチを実現することが可
能である。When a liquid crystal panel is used as a display element, if the electrode width is narrowed and the pixel pitch is narrowed, the number of scanning electrodes increases and the electrode resistance increases when the screen size is the same. Therefore, the pixel pitch cannot be extremely narrowed. However, in the case of the variable optical characteristic lens as shown in FIG. 4, since one side is the whole surface electrode, it is not necessary to perform scanning, and since it is used in a steady state, the response speed is higher than that when it is used for display. No speed is required. Therefore, it is possible to realize an extremely fine electrode width and pixel pitch as compared with the display liquid crystal panel.
【００５２】短冊状電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…、及
び全面電極１２はそれぞれ液晶駆動回路に接続されてい
る（図６参照）。図６において、短冊状電極３１は短冊
状電極駆動回路３３に、全面電極３２は全面電極駆動回
路３４に接続される。短冊状電極駆動回路３３と全面電
極駆動回路３４は、制御回路３５によって各電極に所望
の電圧を印加するよう制御される。The strip electrodes 11a, 11b, 11c ... And the entire surface electrode 12 are connected to a liquid crystal drive circuit (see FIG. 6). In FIG. 6, the strip electrode 31 is connected to the strip electrode drive circuit 33, and the whole surface electrode 32 is connected to the whole surface electrode drive circuit 34. The strip electrode drive circuit 33 and the whole surface electrode drive circuit 34 are controlled by the control circuit 35 so that a desired voltage is applied to each electrode.
【００５３】電極アレイ１１と全面電極１２の間には封
入された液晶１０が備えられている。液晶分子１０は初
期状態でガラス基板に平行もしくは垂直の均一な状態で
配向される。A sealed liquid crystal 10 is provided between the electrode array 11 and the entire surface electrode 12. In the initial state, the liquid crystal molecules 10 are aligned in a uniform state parallel or perpendicular to the glass substrate.
【００５４】上記液晶分子１０の屈折率は分子軸の方向
と分子軸に直交する方向とでは異なる。そのため、液晶
分子１０は光学的異方性を示す。ガラス基板１３、１４
に対する液晶分子１０の傾斜角は、電極アレイ１１と全
面電極１２の間に印加される電圧によって変化し、それ
に伴って液晶分子１０の集合体が呈する屈折率が変化す
る。すなわち、液晶への印加電圧を制御することによっ
て、光学特性可変レンズの屈折率分布を制御することが
できる。The refractive index of the liquid crystal molecules 10 differs between the direction of the molecular axis and the direction orthogonal to the molecular axis. Therefore, the liquid crystal molecule 10 exhibits optical anisotropy. Glass substrate 13, 14
The tilt angle of the liquid crystal molecules 10 with respect to changes with the voltage applied between the electrode array 11 and the entire surface electrode 12, and accordingly the refractive index exhibited by the aggregate of the liquid crystal molecules 10 changes. That is, it is possible to control the refractive index distribution of the variable optical characteristic lens by controlling the voltage applied to the liquid crystal.
【００５５】上記液晶分子１０への印加電圧のパターン
の一例を示す。いま仮に、初期状態をホモジニアス配向
（ガラス基板に平行）とし、電極１１ｅを中心として、
電極１１ｄと１１ｆ、電極１１ｅと１１ｇ、電極１１ｂ
と１１ｈの順に印加する電圧を減少させる。すると、電
界が弱い領域では液晶分子１０はガラス基板に平行に配
向しているが、電界が強い領域では基板に対してある角
度傾いた配向となる。その結果、液晶分子１０の集合体
の屈折率の分布は図５に示されるように変化し、シリン
ドリカルレンズのような集光特性が得られる。このと
き、液晶分子１０の集合体の屈折率の変化の幅は、液晶
分子１０が固有する最大屈折率と最小屈折率の間で規定
される。このような印加電圧パターンを水平方向に周期
的に繰り返して印加することにより、シリンドリカルレ
ンズアレイが構成される。An example of the pattern of the voltage applied to the liquid crystal molecules 10 will be shown. Now, assuming that the initial state is homogeneous orientation (parallel to the glass substrate) and the electrode 11e is the center,
Electrodes 11d and 11f, electrodes 11e and 11g, electrodes 11b
And 11 h in this order, the applied voltage is decreased. Then, in the region where the electric field is weak, the liquid crystal molecules 10 are aligned parallel to the glass substrate, but in the region where the electric field is strong, the liquid crystal molecules 10 are oriented at an angle with respect to the substrate. As a result, the distribution of the refractive index of the aggregate of the liquid crystal molecules 10 changes as shown in FIG. 5, and a condensing characteristic like a cylindrical lens is obtained. At this time, the width of change in the refractive index of the aggregate of the liquid crystal molecules 10 is defined between the maximum refractive index and the minimum refractive index of the liquid crystal molecules 10. A cylindrical lens array is configured by periodically and repeatedly applying such an applied voltage pattern in the horizontal direction.
【００５６】電極アレイ１１に印加する電圧のパターン
を変化させると、液晶分子１０の集合体の屈折率の分布
形状、屈折率の全体のレベル、周期的に繰り返される屈
折率分布のピッチを制御することができる。When the pattern of the voltage applied to the electrode array 11 is changed, the distribution shape of the refractive index of the aggregate of liquid crystal molecules 10, the overall level of the refractive index, and the pitch of the refractive index distribution which is periodically repeated are controlled. be able to.
【００５７】１つのシリンドリカルレンズの光学特性は
レンズ円筒面の曲率、レンズの厚さ、レンズピッチの３
つの項目で規定される。図４に示される光学特性可変レ
ンズでは、レンズ円筒面の曲率は屈折率の分布形状に、
レンズの厚さは屈折率の全体レベルに、レンズピッチは
屈折率分布のピッチに対応する。The optical characteristics of one cylindrical lens are the curvature of the lens cylindrical surface, the thickness of the lens, and the lens pitch.
It is specified by one item. In the variable optical characteristic lens shown in FIG. 4, the curvature of the cylindrical surface of the lens has a refractive index distribution shape,
The lens thickness corresponds to the overall level of the refractive index, and the lens pitch corresponds to the pitch of the refractive index distribution.
【００５８】本実施例でも、先に説明した実施例と同様
に、任意の視差像数の３次元画像表示に対応することが
でき、リモートコントローラによって観察領域を前後左
右に移動することができる。ただし、先の実施例では光
学特性可変レンズの表面形状を変化させることによりこ
れらを実現したが、本実施例では光学特性可変レンズの
屈折率分布を変化させることによりこれらを実現する点
が異なる。ここでも、レンズの光学特性の制御はすべて
電気的に行なうことができ、機構部を全く必要としな
い。In the present embodiment as well, as in the above-described embodiment, it is possible to display a three-dimensional image with an arbitrary number of parallax images, and the observation area can be moved back and forth and left and right by the remote controller. However, in the previous embodiment, these are realized by changing the surface shape of the variable optical characteristic lens, but this embodiment is different in that they are realized by changing the refractive index distribution of the variable optical characteristic lens. Here again, all control of the optical properties of the lens can be done electrically and no mechanical part is required.
【００５９】また、液晶パネルを表示素子として用いる
場合には２枚の偏光板が必要であり、少なからず光の透
過率が低下するが、本光学特性可変レンズにおいては偏
光板が不要なため、光量を低減させることはない。Further, when the liquid crystal panel is used as a display element, two polarizing plates are required, and the light transmittance is reduced to a large extent, but since the present optical characteristic variable lens does not require a polarizing plate, It does not reduce the amount of light.
【００６０】上述した光学特性可変レンズにおいては、
電圧を印加しない領域では屈折率分布が発生せず、レン
ズ作用は生じない。ゆえに、電圧を印加しない領域で
は、通常の２次元画像の表示ができる。従って、図３
（ａ）に示すように、２次元画像と３次元画像の混在表
示が可能である。In the variable optical characteristic lens described above,
In the region where no voltage is applied, the refractive index distribution does not occur and the lens action does not occur. Therefore, a normal two-dimensional image can be displayed in a region where no voltage is applied. Therefore, FIG.
As shown in (a), a two-dimensional image and a three-dimensional image can be mixedly displayed.
【００６１】また、図４における全面電極１２の代わり
に、電極アレイ１１と直交する短冊状電極を用いること
ができる。このとき、電極の配置形状は図７に示すよう
に通常の液晶パネルに用いられるものと同一となる。図
７では、直交する２組の短冊状電極群４１と４２に対し
てそれぞれ駆動回路４３と４４が接続される。駆動回路
４３と４４は制御回路４５によって各電極に所望の電圧
を印加するように制御される。このようにすると、垂直
方向（画面の上下方向）の制御も可能となるので、図３
（ｂ）に示すように、２次元画像の中に３次元画像をウ
インドウ表示することが可能となる。図３（ｃ）のよう
に３次元画像の中に２次元画像をウインドウ表示するこ
ともできる。但し、この場合は短冊状電極を高速に走査
することが必要となる。更に、この直交電極配置を用い
ると、上下方向の視差をも有するフライアイレンズとし
て利用することが可能である。Further, a strip-shaped electrode orthogonal to the electrode array 11 can be used in place of the whole surface electrode 12 in FIG. At this time, the arrangement shape of the electrodes is the same as that used in a normal liquid crystal panel as shown in FIG. In FIG. 7, drive circuits 43 and 44 are connected to two sets of strip-shaped electrode groups 41 and 42 which are orthogonal to each other. The drive circuits 43 and 44 are controlled by the control circuit 45 so as to apply a desired voltage to each electrode. With this configuration, control in the vertical direction (vertical direction of the screen) is also possible, and therefore, FIG.
As shown in (b), it becomes possible to display a three-dimensional image in a window within the two-dimensional image. As shown in FIG. 3C, a two-dimensional image can be displayed in a window within the three-dimensional image. However, in this case, it is necessary to scan the strip electrodes at high speed. Furthermore, when this orthogonal electrode arrangement is used, it can be used as a fly-eye lens that also has a vertical parallax.
【００６２】[0062]
【発明の効果】本発明の３次元ディスプレイ装置は、複
数の異なる視差像を同時に表示する表示手段と、表示手
段に装着されており高い柔軟性を有する透明物質を両側
から透明電極で挾みこみ電圧を印加することにより少な
くとも一方の表面形状を変化させて光学特性を可変でき
るシリンドリカルレンズのアレイを形成する光学手段と
を備えるので、立体像の再生空間を移動する際に、精密
な機構系を必要とせず、応答性に優れ、装置の小型化を
図ることができる。また、印加電圧パターンを変化させ
ることにより、２眼式から多眼式までの任意の３次元画
像表示に対応することができ、観察者はリモートコント
ローラを用いて立体像の再生空間を水平方向のみならず
観察距離方向にも能動的に移動することができる。更
に、電圧を印加しない領域ではレンズ作用を示さないの
で、通常の２次元画像表示装置として両立性があり、同
じ画面内に２次元画像と３次元画像を混在表示すること
が可能である。また、液晶パララクスバリヤ方式のよう
に光量を低減させるようなものがないので、明るく見や
すい立体像を観察することができる。According to the three-dimensional display device of the present invention, a display means for simultaneously displaying a plurality of different parallax images and a transparent material mounted on the display means and having a high flexibility are sandwiched by transparent electrodes from both sides. And an optical means for forming an array of cylindrical lenses capable of changing the optical characteristics by changing at least one surface shape by applying a precise mechanical system when moving the reproduction space of a stereoscopic image. Therefore, the response is excellent and the device can be downsized. In addition, by changing the applied voltage pattern, it is possible to correspond to any three-dimensional image display from the binocular type to the multi-lens type, and the observer can use the remote controller to reproduce the stereoscopic image only in the horizontal direction. Instead, it can actively move in the observation distance direction. Further, since it does not exhibit a lens action in a region where no voltage is applied, it is compatible with a normal two-dimensional image display device, and it is possible to display two-dimensional images and three-dimensional images in a mixed manner on the same screen. Further, since there is no such thing as the liquid crystal parallax barrier system that reduces the light quantity, a bright and easy-to-see stereoscopic image can be observed.
【００６３】本発明の３次元ディスプレイ装置は、複数
の異なる視差像を同時に表示する表示手段と、表示手段
に装着されており印加電圧によって屈折率が変化する透
明物質を両側から透明電極で挾みこみ電圧を印加するこ
とにより透明物質に屈折率分布をもたせて光学特性を可
変できるシリンドリカルレンズのアレイを形成する光学
手段とを備えるので、視差像を分離し、立体像を呈示す
る。このとき、光学手段は形状変化ではなく屈折率分布
によってレンズ作用を生じるため、上記３次元ディスプ
レイ装置の効果に加えて、構造的な機能劣化が起こりに
くい。また、光学手段の表面が平坦であるため、観察時
に支障となる周囲光の乱反射等の影響を低減できる。The three-dimensional display device of the present invention includes a display means for displaying a plurality of different parallax images at the same time, and a transparent material mounted on the display means and having a refractive index changed by an applied voltage, sandwiched by transparent electrodes from both sides. Since a transparent material is provided with a refractive index distribution by applying a voltage to form an array of cylindrical lenses capable of varying optical characteristics, a parallax image is separated and a stereoscopic image is presented. At this time, since the optical means causes a lens action by the refractive index distribution instead of the shape change, structural deterioration is less likely to occur in addition to the effect of the three-dimensional display device. Further, since the surface of the optical means is flat, it is possible to reduce the influence of irregular reflection of ambient light, which is an obstacle during observation.
【００６４】本発明の３次元ディスプレイ装置では、光
学手段が液晶によって構成されてもよい。これにより小
さな電圧でその光学特性を大きく変化させることができ
る。In the three-dimensional display device of the present invention, the optical means may be composed of liquid crystal. This makes it possible to greatly change the optical characteristics with a small voltage.
【００６５】本発明の３次元ディスプレイ装置では、光
学手段が２次元のレンズアレイとして作用するように構
成してもよい。これにより、電極として直交する短冊状
電極群を用いることで左右方向だけでなく上下方向にも
視差をもった立体像が表示できる。In the three-dimensional display device of the present invention, the optical means may be configured to act as a two-dimensional lens array. Thus, by using orthogonal strip-shaped electrode groups as electrodes, a stereoscopic image having a parallax not only in the horizontal direction but also in the vertical direction can be displayed.
【図１】本発明の３次元ディスプレイ装置の一実施例の
基本構造の断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a basic structure of an embodiment of a three-dimensional display device of the present invention.
【図２】図１の３次元ディスプレイ装置に用いられる光
学特性可変レンズの一構成例の構造拡大断面図である。FIG. 2 is a structural enlarged cross-sectional view of a configuration example of an optical characteristic variable lens used in the three-dimensional display device of FIG.
【図３】２次元画像と３次元画像の混在表示の説明図で
ある。FIG. 3 is an explanatory diagram of mixed display of a two-dimensional image and a three-dimensional image.
【図４】図１の３次元ディスプレイ装置に用いられる光
学特性可変レンズの他の構成例の構造拡大断面図であ
る。FIG. 4 is a structural enlarged cross-sectional view of another configuration example of the variable optical characteristic lens used in the three-dimensional display device of FIG.
【図５】図４の光学特性可変レンズの屈折率分布を表す
説明図である。5 is an explanatory diagram showing a refractive index distribution of the variable optical characteristic lens in FIG.
【図６】図４の光学特性可変レンズに用いられる電極配
置を示す説明図である。6 is an explanatory diagram showing an electrode arrangement used in the variable optical-characteristic lens of FIG.
【図７】図４の光学特性可変レンズに用いられる電極配
置を示す他の説明図である。FIG. 7 is another explanatory diagram showing an electrode arrangement used in the variable optical characteristic lens of FIG.
【図８】視差像数の変化と光学特性可変レンズの制御と
の対応を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing the correspondence between changes in the number of parallax images and control of the variable optical characteristic lens.
【図９】視差像数の変化と光学特性可変レンズの制御と
の対応を示す他の説明図である。FIG. 9 is another explanatory diagram showing the correspondence between changes in the number of parallax images and control of the variable optical characteristic lens.
【図１０】従来のレンチキュラ方式の３次元ディスプレ
イ装置の一構成例の構造断面図である。FIG. 10 is a structural cross-sectional view of a configuration example of a conventional lenticular-type three-dimensional display device.
【図１１】従来の液晶パララクスバリヤ方式の３次元デ
ィスプレイ装置の一構成例の概略構成図である。FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a configuration example of a conventional liquid crystal parallax barrier type three-dimensional display device.
【図１２】パララクスバリヤ方式の原理の説明図であ
る。FIG. 12 is an explanatory diagram of the principle of the parallax barrier system.
１ 液晶パネル ２ 光学特性可変レンズ ３ 光学特性可変レンズ制御部 ４ リモートコントローラ １０ 液晶分子 １１ 電極アレイ １１ａ〜１１ｈ 短冊状電極 １２ 全面電極 １３、１４ ガラス基板 ２０ 透明物体 ２１ 透明皮膜 ２２、２２ａ、２２ｂ 短冊状電極 ２３ 全面電極 ２４ ガラス基板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid crystal panel 2 Optical characteristic variable lens 3 Optical characteristic variable lens control part 4 Remote controller 10 Liquid crystal molecule 11 Electrode array 11a-11h Strip-shaped electrode 12 Full-surface electrode 13, 14 Glass substrate 20 Transparent object 21 Transparent film 22, 22a, 22b Strip Electrode 23 Full surface electrode 24 Glass substrate
Claims (4)
示手段と、該表示手段に装着されており高い柔軟性を有
する透明物質を両側から透明電極で挾みこみ電圧を印加
することにより少なくとも一方の表面形状を変化させて
光学特性を可変できるシリンドリカルレンズのアレイを
形成する光学手段とを備えることを特徴とする３次元デ
ィスプレイ装置。1. A display means for displaying a plurality of different parallax images at the same time, and a transparent material mounted on the display means and having high flexibility, at least one of which is applied by applying a pinching voltage with transparent electrodes from both sides. A three-dimensional display device, comprising: an optical unit that forms an array of cylindrical lenses whose surface shape can be changed to change optical characteristics.
示手段と、該表示手段に装着されており印加電圧によっ
て屈折率が変化する透明物質を両側から透明電極で挾み
こみ電圧を印加することにより該透明物質に屈折率分布
をもたせて光学特性を可変できるシリンドリカルレンズ
のアレイを形成する光学手段とを備えることを特徴とす
る３次元ディスプレイ装置。2. A display means for displaying a plurality of different parallax images at the same time, and a transparent material mounted on the display means, the refractive index of which changes depending on an applied voltage, is applied by a transparent electrode from both sides by a pinching voltage. A three-dimensional display device, comprising: an optical means for forming an array of cylindrical lenses capable of varying optical characteristics by giving a refractive index distribution to the transparent material.
ことを特徴とする請求項２に記載の３次元ディスプレイ
装置。3. The three-dimensional display device according to claim 2, wherein the optical unit is made of liquid crystal.
して作用することを特徴とする請求項１から請求項３に
記載の３次元ディスプレイ装置。4. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein the optical unit acts as a two-dimensional lens array.
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |