JPH08211335A - Stereoscopic image display device - Google Patents

Abstract

PURPOSE: To attain a stable and sure three-dimensional display even when a CRT, etc., on which no display position is stabilized is used by prescribing the direction to which an image is radiated as light. CONSTITUTION: An optical path control means 10 is provided in front of an image display means (CRT). The optical path control means 10 decides an optical path by an image transmission means 3 and an image optical path decision means 4. A part shown blackly by the image transmission means 3 and the image optical path decision means 4 absorbs light, and the part shown whitely transmits the light. The direction where the light of the image displayed on the CRT advances is decided by the positional relation of the transmission absorption means of the light. In the state shown in figure, the light advances in the direction shown by the arrow 7b, and the image optical path decision means 4 shifts by drive means 5a, 5b, and when the transmission part of the light shown by black/white is replaced with the shield part of the light, the light advances in the direction of the arrow 7a. Thus, even when the display position of the image is changed slightly on the CRT, no direction where the image propagates as a light is changed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、立体画像を表示観
察する分野で有効に利用でき、ＴＶゲームや３Ｄテレ
ビ、ＣＡＤ、芸術鑑賞など多くの分野で利用可能な立体
画像表示装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic image display device that can be effectively used in the field of displaying and observing stereoscopic images and can be used in many fields such as TV games, 3D television, CAD, art appreciation and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来技術としては、例えばＣＲＴにレン
チキュラーレンズを付ける構成や液晶にレンチキュラー
レンズをつけた構成のものがある。2. Description of the Related Art As a conventional technique, there is, for example, a structure in which a lenticular lens is attached to a CRT or a structure in which a lenticular lens is attached to a liquid crystal.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし液晶パネルを用
いたものは、本質的に大きなサイズのものはつくりずら
く、作ったとしても非常に高価なものになる課題があ
る。またＣＲＴを用いるものは電子ビームの走査を安定
させるのが困難であり、過去に研究用として試作された
にすぎず、この方式も本質的に３次元ディスプレイとし
て適していない課題がある。However, there is a problem in that a liquid crystal panel using an essentially large size is difficult to manufacture and even if it is manufactured, it is very expensive. In addition, it is difficult to stabilize the scanning of the electron beam by using the CRT, and it has only been prototyped for research in the past, and this method also has a problem that it is essentially not suitable as a three-dimensional display.

【０００４】本発明は、上記課題を解決するもので、現
在ディスプレイとして量産されている１０インチから３
０インチ前後の大きさのＣＲＴで、安定し且つ容易に、
従って安価に３次元ディスプレイを構成することを目的
とする。The present invention is intended to solve the above-mentioned problems and is currently in mass production as a display from 10 inches to 3 inches.
With a CRT of about 0 inch, it is stable and easy,
Therefore, it is an object to construct a three-dimensional display at low cost.

【０００５】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、時系列に画像を表示する画像表示手段と、前
記画像表示手段に表示された画像を部分的に観察者方向
に透過させる画像透過手段と、透過した画像の光路を決
定する画像光路決定手段より構成される。In order to achieve the above object, the present invention achieves the above object by displaying image in time series, and partially transmitting the image displayed on the image display means toward an observer. It is composed of an image transmitting means and an image optical path determining means for determining an optical path of the transmitted image.

【０００６】本発明によれば、表示位置が安定しないＣ
ＲＴにおいて、画像が光として放射される方向を規定す
るために、画像表示手段に表示された画像を、画像透過
手段を通して出力し、さらに画像透過手段の位置と画像
光路決定手段の位置により、画像表示手段に表示された
画像の光が進む光路を決定し、人間の左右２つの目に視
差を持つ２つの画像が入射するように構成することによ
り、表示位置が安定しないＣＲＴなどを用いても、安定
した確実な立体表示が可能になる。According to the present invention, the display position C is not stable.
In RT, the image displayed on the image display means is output through the image transmission means in order to define the direction in which the image is emitted as light, and the image is further displayed by the position of the image transmission means and the position of the image optical path determination means. Even if a CRT or the like in which the display position is not stable is used by determining the optical path through which the light of the image displayed on the display means travels and making two images with parallax incident on the two left and right eyes of a human being. It enables stable and reliable stereoscopic display.

【０００７】[0007]

【発明の実施の形態】本発明は、時系列に画像を表示す
る画像表示手段と、前記画像表示手段に表示された画像
を透過させ部分的に観察者方向に出力する画像透過手段
と、透過した画像の光路を決定する画像光路決定手段を
備え、前記画像光路決定手段は前記画像表示手段に表示
される画像の切り替え周期に対応して画像の光路を切り
替える構成となる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention comprises an image display means for displaying images in time series, an image transmission means for transmitting an image displayed on the image display means and partially outputting the image toward an observer, The image optical path determining means for determining the optical path of the image is provided, and the image optical path determining means is configured to switch the optical path of the image corresponding to the switching cycle of the image displayed on the image display means.

【０００８】本発明の第１の構成によれば、表示位置が
安定しないＣＲＴにおいて、画像が光として放射される
方向を規定するために、画像表示手段に表示された画像
を、画像透過手段を通して出力し、さらに画像透過手段
の位置と画像光路決定手段の位置により、画像表示手段
に表示された画像の光が進む光路を決定し、人間の左右
２つの目に視差を持つ２つの画像が入射することによ
り、表示位置が安定しないＣＲＴなどを用いても、安定
した確実な立体表示が可能になる。According to the first aspect of the present invention, in a CRT in which the display position is not stable, the image displayed on the image display means is passed through the image transmission means in order to define the direction in which the image is emitted as light. The light path of the image displayed on the image display means is determined by the position of the image transmission means and the position of the image light path determination means, and two images with parallax are incident on the two left and right eyes of the human being. By doing so, stable and reliable stereoscopic display is possible even if a CRT or the like whose display position is not stable is used.

【０００９】また、第２の構成によれば、時系列に画像
を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段に表示さ
れた画像を透過させ部分的に観察者方向に出力する画像
透過手段と、透過した画像の光路を決定する画像光路決
定手段を備え、前記画像光路決定手段は、前記画像表示
手段に表示される画像の切り替え周期に対応して画像の
光路を切り替え、更に観察者の３次元位置により前記画
像透過手段または前記画像光路決定手段の位置を平行移
動、前記画像光路決定手段と前記画像透過手段の距離を
変化させることにより、移動する観察者の左右眼に正確
に表示画像を表示する構成である。According to the second structure, the image display means for displaying the images in time series, and the image transmission means for transmitting the image displayed on the image display means and outputting the image partially toward the observer. Image light path determining means for determining the light path of the transmitted image, the image light path determining means switching the light path of the image corresponding to the switching cycle of the image displayed on the image display means, The position of the image transmitting means or the image optical path determining means is moved in parallel depending on the dimensional position, and the distance between the image optical path determining means and the image transmitting means is changed, so that the display image is accurately displayed on the left and right eyes of the moving observer. It is a configuration to be displayed.

【００１０】この第２の構成によれば、ＣＲＴなどの画
像の位置が安定しない表示手段を用いても、眼鏡なしで
立体画像を明るく且つ安定に表示することができる。According to the second structure, even if a display means such as a CRT whose image position is not stable is used, a stereoscopic image can be displayed brightly and stably without glasses.

【００１１】また、第１、第２の構成において、画像透
過手段は、部分的に光を遮光する構造を持つ第３の構成
としてもよい。Further, in the first and second configurations, the image transmitting means may have a third configuration having a structure for partially shielding light.

【００１２】また、第１、第２の構成において、画像透
過手段は、部分的に光を集光し、集光した光を部分的に
放射できる構造を持ち、前記光を部分的に放射する部分
の面積は全体の面積の約１／２以下である第４の構成と
してもよい。In the first and second configurations, the image transmitting means has a structure that partially collects light and partially emits the condensed light, and partially emits the light. The area of the part may be about ½ or less of the total area, and the fourth configuration may be adopted.

【００１３】また、第３、第４の構成において、画像透
過手段の光を透過遮断または光を集光する特性は、水平
方向にゆるやかに変化する第５の構成としてもよい。Further, in the third and fourth configurations, the fifth configuration may be adopted in which the characteristics of the image transmitting means for blocking transmission of light or condensing light are changed gently in the horizontal direction.

【００１４】また、上記各構成において、画像光路決定
手段は、画像透過手段の画像が透過するパターンに対応
した光の遮光部をもち、前記画像透過手段のパターンと
前記画像光路決定手段の遮光部の相対位置により画像の
光路を切り替える第６の構成としてもよい。Further, in each of the above constructions, the image optical path determining means has a light shielding portion corresponding to a pattern through which the image of the image transmitting means is transmitted, and the pattern of the image transmitting means and the light shielding portion of the image optical path determining means. The sixth configuration may be used in which the optical path of the image is switched according to the relative position of.

【００１５】また第１〜第５の構成において、画像光路
決定手段は、画像透過手段の画像が透過するパターンに
対応した光の屈折部をもち、前記画像透過手段のパター
ンと前記画像光路決定手段の屈折部の相対位置により画
像の光路を切り替える第７の構成としてもよい。In the first to fifth configurations, the image optical path determining means has a light refraction portion corresponding to the pattern through which the image of the image transmitting means transmits, and the pattern of the image transmitting means and the image optical path determining means. The seventh configuration may be used in which the optical path of the image is switched depending on the relative position of the refraction part.

【００１６】また、上記各構成において、画像光路の切
り替えは、画像透過手段または光路決定手段のどちらか
一方、または両方を物理的に動かすことにより実現する
第８の構成としてもよい。Further, in each of the above-mentioned constitutions, the switching of the image optical path may be an eighth constitution which is realized by physically moving one or both of the image transmitting means and the optical path determining means.

【００１７】また、第６の構成において、画像光路の切
り替えは、画像透過手段または光路決定手段のどちらか
一方、または両方の光透過部分、光遮光部分の光の透過
率を制御することにより実現する第９の構成としてもよ
い。Further, in the sixth structure, the switching of the image optical path is realized by controlling the light transmittance of either the image transmitting means or the optical path determining means, or both the light transmitting portions and the light shielding portions. The ninth configuration may be adopted.

【００１８】以下、本発明の実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態の
立体表示装置の概要と光路を示すもので、１は画像を表
示する表示手段、２は匡体、３は画像透過手段、４は画
像光路決定手段、５は駆動手段、６a,bは目の位置を示
し、７a,bは光路を示し、１０は光路制御手段を示す。
図２は本発明の実施の形態の立体表示装置の光路制御手
段の詳細を示したもので図１と共通なものは同じ番号を
付す。８は駆動コイル、９は磁石、１１は発光手段、１
２は受光手段である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline and an optical path of a stereoscopic display device according to an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 is a display means for displaying an image, 2 is a casing, 3 is an image transmitting means, 4 is an image optical path determining means, 5 Is a driving means, 6a and b are eye positions, 7a and b are optical paths, and 10 is an optical path control means.
FIG. 2 shows the details of the optical path control means of the stereoscopic display device according to the embodiment of the present invention, and those common to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. 8 is a drive coil, 9 is a magnet, 11 is a light emitting means, 1
2 is a light receiving means.

【００１９】図３は本発明の実施の形態の立体表示装置
の画像信号と、光路制御手段１０の制御を示すための構
成図である。２１、２２は画像を一時蓄えるメモリ手
段、２３は画像信号をモニターに出力するためのバッフ
ァー手段、２４はメモリ２１、２２を制御する制御手
段、２５は光路制御手段１０を制御する駆動制御手段、
２６は画像を表示するモニター手段である。FIG. 3 is a block diagram showing an image signal of the stereoscopic display device according to the embodiment of the present invention and control of the optical path control means 10. 21 and 22 are memory means for temporarily storing images, 23 is a buffer means for outputting an image signal to a monitor, 24 is a control means for controlling the memories 21 and 22, 25 is a drive control means for controlling the optical path control means 10,
A monitor means 26 displays an image.

【００２０】以上のように構成された本実施の形態の動
作を説明する。立体画像を表示する基本原理は、古くか
ら知られている両眼視差のある画像をそれぞれの目に入
射させるものである。本発明もこの原理にしたがったも
のである。人間の各目に視差のある異なった画像を入射
させるために、画像表示手段（ＣＲＴ）１の前面に光路
制御手段１０を設ける。この光路制御手段１０は画像透
過手段３と画像光路決定手段４により光路を定める。画
像透過手段３と画像光路決定手段４で黒く示した部分は
光を吸収し、白く示した部分は光を透過する。この光り
の透過吸収手段の位置関係により、ＣＲＴ１に表示され
た画像の光が進む方向が決定される。図２で示した状態
では７ｂで示した方向に光が進み、画像光路決定手段４
が駆動手段５a,５bによりシフトして白黒で示した光の
透過部分が光の遮断部分と入れ替わったとき、光は７ａ
の方向に進むことになる。The operation of the present embodiment configured as above will be described. The basic principle of displaying a stereoscopic image is to make an image with binocular parallax, which has been known for a long time, enter each eye. The present invention is also based on this principle. An optical path control means 10 is provided in front of the image display means (CRT) 1 so that different images having parallax are made to enter each human eye. The optical path control means 10 determines the optical path by the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4. In the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4, the portions shown in black absorb light and the portions shown in white transmit light. The direction in which the light of the image displayed on the CRT 1 travels is determined by the positional relationship of the light transmission / absorption means. In the state shown in FIG. 2, the light travels in the direction indicated by 7b, and the image optical path determining unit 4
Is shifted by the driving means 5a, 5b, and when the light transmitting portion shown in black and white is replaced with the light blocking portion, the light is 7a.
Will proceed in the direction of.

【００２１】光の方向は、画像透過手段３と画像光路決
定手段４の相対位置関係だけで決まり、ＣＲＴ１上で画
像の表示位置が多少変化した場合でも、画像が光として
進む方向は変化しない。The direction of the light is determined only by the relative positional relationship between the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4, and even if the display position of the image on the CRT 1 slightly changes, the direction in which the image travels as light does not change.

【００２２】次に光路制御手段の制御について述べる。
画像透過手段３は、ＣＲＴ１の前面に配置され、このさ
らに前面に配置した画像光路制御手段４越しに画像を観
察した際、例えば図２の状態では右目には提示される画
像が光路７ｂを通過して観察されるが、光路７ａは画像
透過手段３と画像光路決定手段４に遮蔽され、左目には
画像は観察されない。図示した状態とは逆に、画像光路
制御手段４が半ピッチ移動した状態（図２において、画
像光路決定手段４の白黒が反転した状態）では、左目の
みに画像が観察される。Next, the control of the optical path control means will be described.
The image transmission means 3 is arranged on the front surface of the CRT 1, and when the image is observed through the image light path control means 4 arranged further on the front surface, for example, in the state of FIG. 2, the image presented to the right eye passes through the light path 7b. However, the optical path 7a is blocked by the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4, and no image is observed by the left eye. Contrary to the illustrated state, in the state where the image optical path control unit 4 has moved by a half pitch (in FIG. 2, the black and white of the image optical path determination unit 4 is reversed), the image is observed only in the left eye.

【００２３】画像光路制御手段４は駆動手段５ａ、５ｂ
によって保持され、駆動コイル８に駆動電流を流すこと
により、磁石９による磁場から駆動力を受け、矢印で示
す方向に半ピッチ移動する。図４に示すように駆動電流
は垂直同期信号と同期して変化させ、左右の目にフィー
ルド毎に画像を提示する。フィールド周波数は１２０Ｈ
ｚとし、片眼のフィールド周波数を６０Ｈｚとし、フリ
ッカの影響をなくす。The image optical path control means 4 comprises drive means 5a, 5b.
By being driven by a drive current flowing through the drive coil 8, the drive force is received from the magnetic field generated by the magnet 9 and moves by a half pitch in the direction indicated by the arrow. As shown in FIG. 4, the drive current is changed in synchronization with the vertical sync signal, and an image is presented for each field in the left and right eyes. Field frequency is 120H
z and the field frequency of one eye is 60 Hz to eliminate the influence of flicker.

【００２４】画像光路決定手段４を正確に半ピッチ移動
させる方法について以下に説明する。画像光路決定手段
４の駆動制御は、発光手段１１と受光手段１２によって
位置検出し、フィードバック制御を行う。図５は受光手
段１２が受光する光のレベルが、発光手段１１との相対
的位置によって変化する様子を示している。図５におい
て、１１は３つの異なる周波数で変調された信号を光に
変換する発光手段であり、４は画像光路制御手段であ
る。図５に示すように、発光手段の３つの光源は、受光
した際に隣あう光源からの光のレベル差がなくなる点の
間隔が、画像光路制御手段４のピッチの半分の長さと一
致するように配置する。A method for accurately moving the image optical path determining means 4 by a half pitch will be described below. The drive control of the image optical path determination means 4 is performed by detecting the position by the light emitting means 11 and the light receiving means 12 and performing feedback control. FIG. 5 shows how the level of light received by the light receiving means 12 changes depending on the relative position with respect to the light emitting means 11. In FIG. 5, 11 is a light emitting means for converting signals modulated at three different frequencies into light, and 4 is an image optical path control means. As shown in FIG. 5, in the three light sources of the light emitting means, the intervals between the points where the light level difference from the adjacent light sources when receiving light are equal to half the pitch of the image optical path control means 4. To place.

【００２５】図６は駆動制御手段２５の一構成例を示す
ブロック図である。図６において、３１は受光手段１２
の出力を復調し発光手段１１の３つの光源のレベルＣ
1、Ｃ2、Ｃ3を出力する復調手段、３２ａおよび３２ｂ
は隣あう光源の受光レベルを比較する減算器、３４は観
察者の位置での観察状態を最適なものにするための微調
整手段、３３は駆動信号発生手段である。復調手段３１
は受光手段１２の出力を変調周波数ごとに復調し、異な
る変調周波数に対応する光のレベルＣ1、Ｃ2、Ｃ3を出
力する。FIG. 6 is a block diagram showing a structural example of the drive control means 25. In FIG. 6, 31 is the light receiving means 12.
Of the three light sources of the light emitting means 11 by demodulating the output of
Demodulation means for outputting 1, C2, C3, 32a and 32b
Is a subtractor for comparing the light receiving levels of adjacent light sources, 34 is a fine adjustment means for optimizing the observation state at the position of the observer, and 33 is a drive signal generation means. Demodulation means 31
Demodulates the output of the light receiving means 12 for each modulation frequency, and outputs light levels C1, C2, C3 corresponding to different modulation frequencies.

【００２６】なお、復調は図４に示すように、駆動電流
がローレベルからハイレベルに変化する期間と、ハイレ
ベルからローレベルに変化する期間以外の期間に行う。
減算器３２ａ，３２ｂはそれぞれ隣あう光源の受光レベ
ルの差を出力する。また、微調整手段３４は観察者の位
置での観察状態を最適なものにするための微調整信号Δ
を出力する。駆動信号発生手段３３は、駆動電流を図４
（ｂ）に示すように垂直同期に同期させて出力し、駆動
コイル手段８を駆動する。駆動電流のハイレベル及びロ
ウレベルは（数１）に示すフィードバック制御により目
標値に集束するように制御される。As shown in FIG. 4, the demodulation is performed during periods other than the period when the drive current changes from the low level to the high level and the period when the drive current changes from the high level to the low level.
The subtractors 32a and 32b each output the difference in the light receiving level between the adjacent light sources. Further, the fine adjustment means 34 is a fine adjustment signal Δ for optimizing the observation state at the position of the observer.
Is output. The drive signal generating means 33 outputs the drive current as shown in FIG.
As shown in (b), the output is made in synchronization with the vertical synchronization to drive the drive coil means 8. The high level and the low level of the drive current are controlled by the feedback control shown in (Equation 1) so as to converge to the target value.

【００２７】（数１） Ｈ ＝ Ｈ0 − ｋ1（Ｃ2 − Ｃ1） ＋ Δ Ｌ ＝ Ｌ0 − ｋ2（Ｃ3 − Ｃ2） ＋ Δ ただし、ｋ1、ｋ2 ＞ ０ このように制御することにより、画像透過手段３と画像
光路制御手段４の相対位置が安定に制御され、右目用の
画像は光路７ｂを通過して右目に、左目用の画像は光路
７ａを通過して左目に入射し、立体像として認識され
る。(Equation 1) H = H0-k1 (C2-C1) + ΔL = L0-k2 (C3-C2) + Δ However, k1 and k2> 0 By controlling in this way, the image transmitting means 3 The relative position of the image optical path control means 4 is stably controlled, the image for the right eye passes through the optical path 7b and enters the right eye, and the image for the left eye passes through the optical path 7a and enters the left eye, and is recognized as a stereoscopic image. It

【００２８】次に画像信号をモニター手段２６に表示す
るまでの処理を図３を用いて示す。右目と左目用の各信
号はそれぞれメモリ手段２１、２２に入力され、制御手
段２４からの制御信号に従い、メモリ手段２１、２２か
ら時系列信号になるタイミングで入力時の２倍の周波数
の信号で読み出す。読み出した信号はバッファー手段２
３で時系列信号とし、制御手段２４からの同期信号と併
せて、モニター手段２６に出力する。モニター手段２６
は通常のＣＲＴで構成されたもので良く、信号レベルの
変化による画像の位置の変化は、左右の目に対応する２
つの信号の提示期間（２フィールド）でほぼ一定であれ
ば良い。画像信号レベルが大きく変化したときの、ゆっ
くりとした画像の位置ズレや、画像単位で変化する早い
位置ズレでもその大きさが少ないものは、基本的に問題
とはならない。これは本発明の方式では、画像の位置の
変化は、左右の画像のクロストークにならず、単なる視
差の増減となるためである。また絶対的な位置精度は不
要で、相対的な位置の差のみが視差に対する誤差となる
ため、ゆっくりとした絶対位置の変化は全く立体画像と
して問題にならない。Next, the process until the image signal is displayed on the monitor means 26 will be described with reference to FIG. The respective signals for the right eye and the left eye are input to the memory means 21 and 22, respectively, and in accordance with the control signal from the control means 24, signals having a frequency twice that at the time of input at the timing when the memory means 21 and 22 become time series signals. read out. The read signal is the buffer means 2
At 3, the time-series signal is output to the monitor means 26 together with the synchronization signal from the control means 24. Monitor means 26
May be composed of a normal CRT, and a change in image position due to a change in signal level corresponds to the left and right eyes.
It suffices if it is substantially constant in the presentation period (two fields) of one signal. Basically, there is no problem in that the positional deviation of the image is slow when the image signal level is largely changed, or the positional deviation is small even if the positional deviation is fast in the image unit. This is because in the method of the present invention, the change in the image position does not cause crosstalk between the left and right images but merely increases or decreases the parallax. In addition, absolute position accuracy is not necessary, and only the relative position difference becomes an error with respect to the parallax. Therefore, a slow change in absolute position does not pose any problem as a stereoscopic image.

【００２９】以上のように本実施の形態によれば、画像
の表示位置が安定しないＣＲＴを表示手段に用いても、
光路制御手段１０により、光の方向を定められた一定の
方向に安定して制御でき、眼鏡なしで安定した立体画像
を表示できる。As described above, according to this embodiment, even if a CRT whose image display position is not stable is used as the display means,
By the optical path control means 10, the direction of light can be stably controlled in a predetermined fixed direction, and a stable stereoscopic image can be displayed without glasses.

【００３０】図７は、本発明の第２の実施の形態におけ
る構成図で、１は表示手段、３は画像透過手段、４は画
像光路決定手段であり、これらは第１の実施の形態と同
じものである。第２の実施の形態が第１の実施の形態と
異なるのは、表示手段１と画像透過手段３の間にレンズ
４１を挿入した点である。FIG. 7 is a block diagram of the second embodiment of the present invention, in which 1 is a display means, 3 is an image transmitting means, 4 is an image optical path determining means, and these are the same as those in the first embodiment. Are the same. The second embodiment differs from the first embodiment in that a lens 41 is inserted between the display means 1 and the image transmission means 3.

【００３１】以上の様に構成された第２の実施の形態に
ついて、説明する。表示手段１の蛍光体から出力される
光は図７の上方に向かって半球状に拡散する。第１の実
施の形態においては、これらの光のうち、画像透過手段
３と画像光路決定手段４の各開口部により決定される方
向のもののみが画像光路決定手段４の外に出力され、こ
れが観察者に到達するが、この場合、画像透過手段３と
画像光路決定手段４で決定される開口率は小さくなり、
観察者にとっては暗い画面となる。そこで、図７の様に
ＣＲＴ１と画像透過手段３の間に、これらの開口ピッチ
と合わせてレンズを配置する。このレンズによりＣＲＴ
１上で蛍光体からの拡散光が、平行光に変換され、光が
有効に利用できる。レンズは画像透過手段３の前後に１
枚づつ入れる方がよい場合もある。この様にすることに
より、等価的に開口率を増加させることが出来、蛍光体
から出力される光を多く観察者に伝達することが出来、
明るい立体画像を観察することが出来るようになる。The second embodiment configured as described above will be described. The light output from the phosphor of the display means 1 diffuses in a hemispherical shape in the upward direction of FIG. 7. In the first embodiment, of these lights, only those in the directions determined by the openings of the image transmission means 3 and the image light path determination means 4 are output to the outside of the image light path determination means 4. Although it reaches the observer, in this case, the aperture ratio determined by the image transmission unit 3 and the image optical path determination unit 4 becomes small,
It is a dark screen for the observer. Therefore, as shown in FIG. 7, a lens is arranged between the CRT 1 and the image transmitting means 3 in accordance with the aperture pitch of these. CRT with this lens
The diffused light from the fluorescent material is converted into parallel light on the display 1, and the light can be effectively used. The lens is 1 before and after the image transmitting means 3.
Sometimes it is better to insert them one by one. By doing so, the aperture ratio can be equivalently increased, and a large amount of light output from the phosphor can be transmitted to the observer,
It becomes possible to observe bright stereoscopic images.

【００３２】また、レンズ４１の代わりに、図８に示さ
れる様にＣＲＴ１と画像透過手段３の間に屈折率の高い
光を透過する物質４２と屈折率の低い光を透過する物質
４３を挿入しても同様の効果が得られる。即ち、図８
中、αの部分で発光する蛍光体からの光は全て、屈折率
の高いβ４２の内部を、屈折率の低い物質４３との境界
において全反射を繰り返しながら画像透過手段３の開口
部γに導かれる。この様にすることによって、蛍光体か
らの光を効率良く観察者に導くことが出来る。Further, instead of the lens 41, a substance 42 transmitting a light having a high refractive index and a substance 43 transmitting a light having a low refractive index are inserted between the CRT 1 and the image transmitting means 3 as shown in FIG. Even if the same effect is obtained. That is, FIG.
All the light from the phosphor that emits light in the α portion is guided to the opening γ of the image transmitting means 3 while repeating total reflection inside the β 42 having a high refractive index at the boundary with the substance 43 having a low refractive index. Get burned. By doing so, the light from the phosphor can be efficiently guided to the observer.

【００３３】また、レンズ４１の代わりに、図９に示さ
れる様に反射鏡４４を画像透過手段３とＣＲＴ１の間に
挿入することによっても、同様な効果を得ることが出来
る。ここで、反射鏡４４は、その内側（ＣＲＴ１に面し
ている方向）が鏡面になっており、その中央に間隙があ
いている。図９において、δの部分で発光した光は全て
反射鏡４４内部で反射し、その間隙Δから出力される。
これにより、δの部分から発光した光は殆んど全てΔか
ら出力されるので、蛍光体からの光を効率良く画像透過
手段３、画像光路決定手段４に導くことが出来る。Also, instead of the lens 41, a similar effect can be obtained by inserting a reflecting mirror 44 between the image transmitting means 3 and the CRT 1 as shown in FIG. Here, the inside of the reflecting mirror 44 (direction facing the CRT 1) is a mirror surface, and a gap is formed in the center thereof. In FIG. 9, all the light emitted in the portion δ is reflected inside the reflecting mirror 44 and is output from the gap Δ.
As a result, almost all the light emitted from the portion δ is output from Δ, so that the light from the phosphor can be efficiently guided to the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4.

【００３４】以上のように、本実施の形態においては、
蛍光体から発せられる光を効率良く画像透過手段３、及
び画像光路決定手段４に導き、開口率を実質的に増加し
観察者に明るい立体画像を提供することができる。As described above, in the present embodiment,
The light emitted from the phosphor can be efficiently guided to the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4, and the aperture ratio can be substantially increased to provide the observer with a bright stereoscopic image.

【００３５】尚、図８、図９に示した画像透過手段３は
屈折率の高い物質４２や反射鏡４４の設計を最適にし
て、狭い開口部から光が出力されるようにした場合、特
に設けなくともよい。これは画像透過手段３の目的が、
その一部分から画像の光を放射させる目的を持つためで
ある。In the image transmitting means 3 shown in FIGS. 8 and 9, when the material 42 having a high refractive index and the reflecting mirror 44 are optimized in design so that light is output from a narrow opening, particularly, It need not be provided. The purpose of the image transmitting means 3 is
This is because it has the purpose of emitting the light of the image from a part thereof.

【００３６】以上のように第２の実施の形態によれば、
ＣＲＴなどの画像の位置が安定しない表示手段を用いて
も、眼鏡なしで立体画像を明るく且つ安定に表示するこ
とができ、その実用的価値は高い。As described above, according to the second embodiment,
Even if a display means such as a CRT whose image position is not stable is used, a stereoscopic image can be displayed brightly and stably without glasses, and its practical value is high.

【００３７】図１１は、本発明の第３の実施の形態にお
ける立体表示装置の画像信号と、光路制御手段１０の制
御を説明するための構成図であり、１は画像を表示する
表示手段、３は画像透過手段、４は画像光路決定手段、
５a,５bは駆動手段、７a,７bは光路を示し、８は駆動コ
イル、９は磁石、１１は発光手段、１２は受光手段であ
る。以上の構成は第１の実施の形態の構成と同じであ
り、第１の実施の形態の構成と異なる点は、受光手段１
２の位置を移動させるリニア移動手段４０、画像光路決
定手段４と画像透過手段３の距離を変化させる厚み制御
手段４１a,bが新たに付加され、駆動制御手段２５が発
光手段１１と受光手段１２以外にリニア移動手段４０と
厚み制御手段４１a,bを制御している点、磁界発生手段
４３、磁界検出コイル４２、３次元位置測定手段４４に
より観察者の視点の３次元位置を検出している点である
（図１３参照）。FIG. 11 is a configuration diagram for explaining the image signal of the stereoscopic display device and the control of the optical path control means 10 according to the third embodiment of the present invention, and 1 is a display means for displaying an image, 3 is an image transmitting means, 4 is an image optical path determining means,
Reference numerals 5a and 5b are drive means, 7a and 7b are optical paths, 8 is a drive coil, 9 is a magnet, 11 is a light emitting means, and 12 is a light receiving means. The above configuration is the same as the configuration of the first embodiment, and the difference from the configuration of the first embodiment is that the light receiving means 1
The linear movement means 40 for moving the position 2 and the thickness control means 41a, 41b for changing the distance between the image optical path determination means 4 and the image transmission means 3 are newly added, and the drive control means 25 is provided with the light emitting means 11 and the light receiving means 12. Besides, the linear movement means 40 and the thickness control means 41a, 41b are controlled, the magnetic field generation means 43, the magnetic field detection coil 42, and the three-dimensional position measurement means 44 detect the three-dimensional position of the observer's viewpoint. Points (see FIG. 13).

【００３８】以上の様に構成された第３の実施の形態に
ついて、以下説明する。立体画像を表示する基本原理
は、第１の実施の形態と同じであり、光路制御手段１０
は画像透過手段３と画像光路決定手段４により光路を定
める。即ち、例えば図２の状態では右目には提示される
画像が光路７ｂを通過して観察されるが、光路７ａは画
像透過手段３と画像光路決定手段４に遮蔽され、左目に
は画像は観察されない。図示した状態とは逆に、画像光
路制御手段４が半ピッチ移動した状態（図１１におい
て、画像光路決定手段４の白黒が反転した状態）では、
左目のみに画像が観察される。本実施の形態の特徴は、
観察者の視点移動に対して光路７ａ,７ｂが観察者の目
の方向に常に向かうように制御する点にある。The third embodiment configured as described above will be described below. The basic principle of displaying a stereoscopic image is the same as that of the first embodiment, and the optical path control means 10 is used.
Defines the optical path by the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4. That is, for example, in the state of FIG. 2, the image presented to the right eye is observed passing through the optical path 7b, but the optical path 7a is blocked by the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4, and the image is observed on the left eye. Not done. Contrary to the illustrated state, in the state where the image optical path control means 4 has moved by a half pitch (in FIG. 11, the black and white of the image optical path determination means 4 is reversed),
The image is observed only in the left eye. The feature of this embodiment is that
The point is to control so that the optical paths 7a and 7b always move toward the eyes of the observer with respect to the movement of the observer's viewpoint.

【００３９】まず、図１２ａ、ｂを用いて、観察者の視
点移動に対して常に立体画像が観察できるようにする方
法の原理について説明する。図１２ａは、観察者がＣＲ
Ｔに平行に左右に移動する場合、図１２ｂは観察者がＣ
ＲＴに垂直に前後に移動する場合である。図１２（ａ）
において、ＣＲＴ表面の光は画像透過手段３の透過領域
Ｃと画像光路決定手段４の透過領域Ａを通って観察者の
目Ｄに入射しているとする。ここで、観察者の目Ｄの位
置がＥまで変化した時、同じ画像による光を目Ｅに入射
させるためには光は画像光路決定手段４の透過領域の中
心をＢになるように画像光路決定手段を左右に水平移動
すればよい。この時、目の水平移動量をΔｘ、画像透過
手段３と画像光路決定手段４の距離をｄ、視距離をＬと
置けば、画像透過手段の水平移動量Δｗは、 （数２） Δｗ＝ｄ／Ｌ×Δｘ で表される。また、図１２（ｂ）に示すように、観察者
の目が前後方向にＧからＨにΔＤだけ移動した場合
は、、画像透過手段３と画像光路決定手段４の距離ｄを
Δｚだけ変化させたらよい。この時の変化量Δｚは、 （数３） Δｚ＝ｄ／Ｌ×ΔＤ となる。この様に、観察者の目の移動を測定し、これを
元に画像光路決定手段４の位置と画像透過手段３と画像
光路決定手段４の距離を変化させることにより、常に観
察者の目に同じ画像を表示することが出来る。First, with reference to FIGS. 12A and 12B, the principle of the method for always enabling a stereoscopic image to be observed with respect to the movement of the observer's viewpoint will be described. In Figure 12a, the observer is CR
When moving left and right in parallel with T, FIG.
This is the case of moving back and forth vertically to RT. Figure 12 (a)
In the above, it is assumed that the light on the CRT surface enters the eye D of the observer through the transmission area C of the image transmission means 3 and the transmission area A of the image optical path determination means 4. Here, when the position of the eye D of the observer is changed to E, in order to make light of the same image incident on the eye E, the light is moved so that the center of the transmission region of the image light path determining unit 4 becomes B. The determining means may be horizontally moved to the left and right. At this time, if the horizontal movement amount of the eye is Δx, the distance between the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4 is d, and the visual distance is L, the horizontal movement amount Δw of the image transmitting means is (Equation 2) Δw = It is represented by d / L × Δx. Further, as shown in FIG. 12B, when the observer's eyes move in the front-back direction from G to H by ΔD, the distance d between the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4 is changed by Δz. Good The amount of change Δz at this time is given by (Equation 3) Δz = d / L × ΔD. In this way, the movement of the observer's eyes is measured, and the position of the image optical path determining means 4 and the distance between the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4 are changed based on the measured movement, whereby the eyes of the observer are always observed. The same image can be displayed.

【００４０】次に、画像光路決定手段４を正確に半ピッ
チ移動させて観察者の右目、左目に独立に画像を正確に
表示する動作を、観察者の目の位置の移動に合わせて実
現する方法を図１１、１３を用いて説明する。Next, the operation of accurately moving the image optical path determining means 4 by a half pitch to accurately display an image independently of the right and left eyes of the observer is realized in accordance with the movement of the position of the observer's eyes. The method will be described with reference to FIGS.

【００４１】本発明の第１の実施の形態で述べた方法に
おいて、観察者の目の左右の動きに合わせて受光手段１
２の位置をリニア移動手段４０により移動させる。ま
た、観察者の目の前後の動きに合わせて厚み制御手段４
１a,bにより画像透過手段３と画像光路決定手段４の距
離を変化させることにより、常に観察者の目に同じ画像
を入射させる。In the method described in the first embodiment of the present invention, the light receiving means 1 is adapted to the left and right movements of the observer's eyes.
The position 2 is moved by the linear moving means 40. In addition, the thickness control means 4 is adapted to the movements of the observer's eyes in front and behind.
By changing the distance between the image transmitting means 3 and the image optical path determining means 4 by 1a and 1b, the same image is always incident on the eyes of the observer.

【００４２】観察者の目が左右に移動した場合、まず、
左右方向移動量を図１３に示される磁界発生手段４３と
磁界検出コイル４２と３次元位置測定手段４４により、
測定する。このような磁界を用いた観察者の３次元位置
の測定手段は、最近のバーチャルリアリティ技術でよく
用いられるものと同じものである（参考文献：３次元映
像の基礎 泉武博 監修、オーム社１９９５ ＰＰ．２１
０〜２１３）。この場合は、磁界発生手段４３から互い
に直交する３種類の磁界を発生し、これを互いに直交す
る方向に巻かれた３種類のコイルで検出し、これを３次
元位置測定手段４４で計算することにより、このコイル
の３次元位置、回転角度（yaw,pitch,roll）を計測する
ものである。これにより得られた観察者の水平移動量Δ
ｘと観察者の視距離Ｌを用いて、駆動制御手段２５は、
（数２）から画像光路決定手段４の移動量Δｗを求め、
これから駆動電流Ｈ、Ｌ（図４参照）を（数４）により
決定する。ここで（数４）は、（数１）と同じである
が、微調整信号Δの大きさを、画像光路決定手段４の移
動量Δｗと受光手段１２のリニア移動手段４０による移
動量が等しくなるように駆動制御手段２５が決定すると
ころが、式１での動作と異なる。後の半ピッチを正確に
移動させるフィードバック動作については第１の実施の
形態と全く同じである。When the observer's eyes move left and right, first,
The amount of lateral movement is determined by the magnetic field generation means 43, the magnetic field detection coil 42, and the three-dimensional position measurement means 44 shown in FIG.
Measure. The means for measuring the three-dimensional position of the observer using such a magnetic field is the same as that often used in recent virtual reality technology (Reference: Basics of three-dimensional images, supervised by Takehiro Izumi, Ohmsha, 1995 PP). .21
0-213). In this case, three kinds of magnetic fields which are orthogonal to each other are generated from the magnetic field generating means 43, which are detected by three kinds of coils which are wound in directions orthogonal to each other, and this is calculated by the three-dimensional position measuring means 44. The three-dimensional position and rotation angle (yaw, pitch, roll) of this coil are measured by. The amount of horizontal movement Δ of the observer obtained by this
Using x and the visual distance L of the observer, the drive control means 25
The moving amount Δw of the image optical path determining unit 4 is obtained from (Equation 2),
From this, the drive currents H and L (see FIG. 4) are determined by (Equation 4). Here, (Equation 4) is the same as (Equation 1), but the magnitude of the fine adjustment signal Δ is equal to the amount of movement Δw of the image optical path determination unit 4 and the amount of movement of the light receiving unit 12 by the linear movement unit 40. However, the operation is determined by the drive control means 25 so as to be different from the operation in the equation 1. The feedback operation for accurately moving the latter half pitch is exactly the same as that of the first embodiment.

【００４３】（数４） Ｈ ＝ Ｈ0 − ｋ1（Ｃ2 − Ｃ1） ＋ Δ Ｌ ＝ Ｌ0 − ｋ2（Ｃ3 − Ｃ2） ＋ Δ ただし、ｋ1、ｋ2 ＞ ０ ここでＣ１、Ｃ２、Ｃ３は発光手段１１の３つの光源の
受光レベルである。このように制御することにより、観
察者の目の位置が左右に動いても発光手段１１と受光手
段１２の位置関係を一定に保つことが出来、画像透過手
段３と画像光路制御手段４の相対位置が安定に制御さ
れ、右目用の画像は光路７ｂを通過して右目に、左目用
の画像は光路７ａを通過して左目に入射し、立体像とし
て認識される。また、観察者の目が前後方向に移動した
場合、駆動制御手段２５は（数３）により、画像透過手
段３と画像光路決定手段４の距離ｄをΔｚだけ変化させ
る命令を厚み制御手段４１ａ、ｂに伝える。厚み制御手
段４１ａ、ｂは駆動手段５ａ、ｂの位置を前後に移動さ
せることにより画像透過手段３と画像光路決定手段４の
距離ｄをΔｚだけ変化させる。これにより、観察者の目
の位置が前後に移動しても、常に所定の画像を左右の目
それぞれに表示することができる。(Equation 4) H = H0-k1 (C2-C1) +. DELTA.L = L0-k2 (C3-C2) +. DELTA. Where k1, k2> 0 where C1, C2 and C3 are of the light emitting means 11. It is the light receiving level of three light sources. By controlling in this way, the positional relationship between the light emitting means 11 and the light receiving means 12 can be kept constant even if the position of the eyes of the observer moves left and right, and the relative positions of the image transmitting means 3 and the image optical path control means 4 can be maintained. The position is stably controlled, the image for the right eye passes through the optical path 7b and enters the right eye, and the image for the left eye enters through the optical path 7a and enters the left eye, and is recognized as a stereoscopic image. Further, when the observer's eyes move in the front-back direction, the drive control means 25 uses (Equation 3) to instruct the thickness control means 41a to change the distance d between the image transmission means 3 and the image optical path determination means 4 by Δz. tell b. The thickness control means 41a, b changes the distance d between the image transmission means 3 and the image optical path determination means 4 by Δz by moving the positions of the driving means 5a, b back and forth. Accordingly, even if the position of the eyes of the observer moves forward and backward, it is possible to always display a predetermined image on each of the left and right eyes.

【００４４】以上のように本実施の形態によれば、観察
者の目の位置が移動しても、常に観察者の目に光の方向
を制御することができ、画像観察範囲の広い眼鏡なし立
体画像表示装置を実現することが出来る。As described above, according to the present embodiment, even if the position of the eyes of the observer moves, the direction of the light can always be controlled in the eyes of the observer, and the eyeglasses having a wide image observation range can be used. It is possible to realize a stereoscopic image display device.

【００４５】また、第３の実施の形態において、観察者
の目の移動は、頭部の前後左右の動きだけでなく、観察
者の頭部の傾き具合によっても変化する。特に、頭部が
左右方向に移動する場合において、頭部が左右に大きく
傾くことが多い。これによる目の位置のずれを解決する
ために、観察者の頭部に装着した磁界検出コイル４２の
位置と左右の目のそれぞれの位置関係を予め測定してお
き、これにより目の位置を正確に算出すれば、観察者の
頭部が傾いても正確な画像を左右の目に見えるようにす
ることができる。Further, in the third embodiment, the movement of the observer's eyes changes not only with the front-back, left-right movement of the head but also with the inclination of the observer's head. In particular, when the head moves in the left-right direction, the head often tilts greatly to the left and right. In order to solve the displacement of the eye position due to this, the positional relationship between the position of the magnetic field detection coil 42 attached to the observer's head and each of the left and right eyes is measured in advance, so that the position of the eye is accurately determined. If calculated, the accurate image can be made visible to the left and right eyes even if the observer's head is tilted.

【００４６】上記実施の形態では画像透過手段と画像光
路決定手段の光が透過する部分と、光を吸収または光が
透過しない部分の比は、ほぼ１：１であったが、図１０
に示すように１：２やそれ以上にする構成も可能であ
る。図１０において、５０、５１は画像透過手段で、５
２は画像光路決定手段である。この時透過する光のメイ
ンローブとサイドローブ１、２の角度を広くとることが
可能となり、立体画像のステレオペアの左右逆転が発生
しないようにできる。従って画像が２つの目で見える位
置は、必ず左右が正しい組合せとなり、立体画像が安定
して観察できる。また同時に画像透過手段と画像光路決
定手段の光が透過する部分と、光を吸収または光が透過
しない部分の比を１：２程度以上に大きくすると提示で
きる画像の数が３枚以上にすることもでき、より自然な
立体画像を表示することが可能となる。この時画像透過
手段５１は光を単純に遮断するだけでは画像が暗くなる
が、図１０や図８、図９に示すように集光手段を持つ構
成とすることにより、光を透過しない部分の割合か増え
ても画像が暗くならず、自然な立体画像を表示するため
に、重要である。In the above embodiment, the ratio of the light transmitting portion of the image transmitting means and the image optical path determining means to the light absorbing or non-light transmitting portion is about 1: 1.
As shown in FIG. 2, a configuration of 1: 2 or more is possible. In FIG. 10, reference numerals 50 and 51 denote image transmitting means.
2 is an image optical path determining means. At this time, it is possible to widen the angle between the main lobe and the side lobes 1 and 2 of the transmitted light, and it is possible to prevent left-right inversion of the stereo pair of the stereoscopic image. Therefore, the positions where the image can be seen by the two eyes are always the right combination, and the stereoscopic image can be stably observed. At the same time, if the ratio of the light transmitting portion of the image transmitting means and the image light path determining means to the light absorbing or non-light transmitting portion is increased to about 1: 2 or more, the number of images that can be presented should be three or more. It is also possible to display a more natural stereoscopic image. At this time, the image transmission means 51 darkens the image by simply blocking the light. However, as shown in FIG. 10, FIG. 8 and FIG. Even if the ratio increases, the image does not become dark, which is important for displaying a natural stereoscopic image.

【００４７】また画像表示手段は、画素ＲＧＢの色や明
暗を表示するが、画像透過手段が画像を遮断するとき、
このＲＧＢの画素の比が崩れ、偽色が発生する。この時
発光部の多くの面積の光を集光する手段があると、ＲＧ
Ｂの画素バランスが崩れにくくなり、偽色の発生が非常
に低く抑えられる特徴も重要である。Further, the image display means displays the colors of the pixels RGB and the brightness, but when the image transmission means blocks the image,
This RGB pixel ratio collapses, causing false colors. At this time, if there is a means for collecting light of a large area of the light emitting portion,
It is also important that the B pixel balance is less likely to be lost and the occurrence of false color is suppressed to a very low level.

【００４８】尚、本発明の立体画像表示装置の表示手段
は直視型のＣＲＴを用いたが、直視型のＣＲＴに限る必
要はなくＣＲＴを用いた投射型でもよい。またＣＲＴに
限らず、プラズマディスプレイや液晶ディスプレイでも
適応可能であり、本発明に含まれる。プラズマディスプ
レイや液晶ディスプレイの場合、画素が一定の位置に固
定されているため、画像透過手段は画素の周期に対応さ
せるのが良い。整数倍がモアレがなく適している。また
ディスプレイの発光部が非発光部と同程度か狭い場合、
画像透過手段を用いなくともよい。The display means of the stereoscopic image display device of the present invention uses a direct-view CRT, but the display means is not limited to the direct-view CRT and may be a projection type using a CRT. Further, not only a CRT but also a plasma display or a liquid crystal display is applicable and included in the present invention. In the case of a plasma display or a liquid crystal display, the pixel is fixed at a fixed position, so it is preferable that the image transmitting means corresponds to the cycle of the pixel. An integer multiple is suitable without moire. Also, if the light emitting part of the display is as narrow or narrow as the non-light emitting part,
The image transmitting means may not be used.

【００４９】また本発明の実施の形態では、画像の光が
放射される光路を２つ（２眼ステレオ立体画像）とした
例を示したが、光路は２つに限定する必要はなく３、
４、５と増加させること（多眼立体画像）も可能であ
り、本発明に含まれる。このとき画像透過手段及び画像
光路決定手段の光を透過させる部分は、図１０に示した
ように光を透過させない部分より狭く設定し、各画像の
混合を少なくする必要がある。Further, in the embodiment of the present invention, an example in which the light path of the image light is set to two (two-eye stereoscopic image) is shown, but the number of light paths is not limited to two, and 3,
It can be increased to 4 or 5 (multi-view stereoscopic image) and is included in the present invention. At this time, the light transmitting portion of the image transmitting means and the image optical path determining means needs to be set narrower than the light non-transmitting portion as shown in FIG. 10 to reduce the mixing of each image.

【００５０】加えて本発明の実施の形態では、画像光路
決定手段は細い格子状の物体を機械的に移動させて光路
を決めていたが、これは液晶で格子状のパターンをつく
り、印加電圧のパターンを替えることにより、格子パタ
ーンを移動し、光路を決定することも可能である。どち
らを採用するかは、価格や信頼性の問題である。In addition, in the embodiment of the present invention, the image optical path determining means mechanically moves the thin grid-like object to determine the optical path. It is also possible to move the lattice pattern and determine the optical path by changing the pattern. Which to choose is a matter of price and reliability.

【００５１】また、以上の実施の形態１〜３において、
画像光路決定手段４、駆動手段５ａ、ｂの動作は縦スト
ライプの水平位置を高速に振動させ、光を透過させる部
分と遮断する部分の位置関係を高速に反転させることで
あるが、この動作を透過型の液晶素子を用いて実現して
も良い。Further, in the above first to third embodiments,
The operation of the image optical path determining unit 4 and the driving units 5a and 5b is to vibrate the horizontal position of the vertical stripe at high speed and to reverse the positional relationship between the light transmitting portion and the light shielding portion at high speed. It may be realized by using a transmissive liquid crystal element.

【００５２】図１４は、画像光路決定手段４、駆動手段
５ａ、５ｂを液晶素子を用いて実現した例である。図１
４は、具体的な液晶の各画素の駆動回路については示し
ていないが、これは通常用いられるＳＴＮ、ＴＦＴ液晶
表示パネルの技術をそのまま用いて実現される。図１４
において、斜線部は光を遮断する領域、そのほかは光を
透過する領域である。この、光の遮断・透過の動作を液
晶を駆動する電圧を制御することにより実現する。これ
により、画像光路決定手段４と同様の縦ストライプ状の
光学素子を形成する。FIG. 14 shows an example in which the image optical path determining means 4 and the driving means 5a and 5b are realized by using liquid crystal elements. FIG.
No. 4 does not show a specific drive circuit for each pixel of the liquid crystal, but this can be realized by using the STN or TFT liquid crystal display panel technology which is normally used as it is. 14
In, the shaded areas are areas that block light, and the other areas are areas that transmit light. This light blocking / transmitting operation is realized by controlling the voltage for driving the liquid crystal. As a result, a vertical stripe-shaped optical element similar to the image optical path determining unit 4 is formed.

【００５３】また図１４において、４は画像光路決定手
段であり、これは５１、５２、５３の３つの液晶素子に
よりＣＲＴ画面全体を覆うようにしてある。図３の駆動
制御手段２５からの信号により入力画像の垂直同期のタ
イミングで、液晶素子５１、５２、５３の光遮断部分
（斜線部）と光透過部分（斜線のない部分）を入れ換え
る動作を行なうが、この時液晶素子はその動作が時間的
に遅いので、画面全体の縦ストライプの位置が反転する
のに時間がかかり、左右画像のクロストークが生じる。
そこで、ＣＲＴにおける画像走査のタイミングを利用
し、液晶駆動手段５４により、ある垂直同期時刻から次
の垂直同期時刻までを３分割し、液晶素子５１、５２、
５３に順番に命令を送ることにより１垂直期間中で液晶
素子５１、５２、５３を順番に縦ストライプ位置を反転
させ、動作の遅い液晶素子でも、左右画像のクロストー
クを防ぐ。In FIG. 14, reference numeral 4 denotes an image optical path determining means, which is designed to cover the entire CRT screen with three liquid crystal elements 51, 52 and 53. A signal from the drive control means 25 shown in FIG. 3 is used to perform an operation of exchanging the light blocking portions (hatched portions) and the light transmitting portions (portions not shaded) of the liquid crystal elements 51, 52 and 53 at the timing of vertical synchronization of the input image. However, at this time, the operation of the liquid crystal element is slow in terms of time, so it takes time to reverse the position of the vertical stripe on the entire screen, and crosstalk between the left and right images occurs.
Therefore, by utilizing the image scanning timing in the CRT, the liquid crystal driving means 54 divides the period from one vertical synchronizing time to the next vertical synchronizing time into three, and the liquid crystal elements 51, 52,
By sending commands to 53 in order, the vertical stripe positions of the liquid crystal elements 51, 52, and 53 are sequentially reversed in one vertical period, so that crosstalk between the left and right images can be prevented even with a slow-moving liquid crystal element.

【００５４】以上のように画像光路決定手段４を液晶素
子で実現することにより、機械的な振動を用いることな
く、純電子的に動作させることが出来、装置の信頼性を
高めることが出来る。また、この場合、液晶素子は空間
的位置が狂うことがないため、発行手段１１、受光手段
１２によるフィードバック制御は必要ない。By implementing the image optical path determining means 4 with a liquid crystal element as described above, it is possible to operate it purely electronically without using mechanical vibration, and to enhance the reliability of the apparatus. Further, in this case, since the spatial position of the liquid crystal element does not change, feedback control by the issuing means 11 and the light receiving means 12 is not necessary.

【００５５】[0055]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、画像の表
示位置が安定しないＣＲＴを表示手段に用いても、光の
方向を定められた一定の方向に安定して制御でき、眼鏡
なしで安定した立体画像を表示できる。As described above, according to the present invention, even when a CRT whose image display position is not stable is used as the display means, the direction of light can be stably controlled in a predetermined fixed direction, and no glasses are used. Can display stable stereoscopic images.

【００５６】更に画像表示手段の発光部の多くの面積の
光を集光する手段を設けることにより、ＣＲＴを表示手
段に持つ立体表示装置でＲＧＢの画素バランスが崩れに
くくなり、偽色の発生が非常に低く抑えられる。Further, by providing means for condensing light in a large area of the light emitting portion of the image display means, it becomes difficult for the stereoscopic display device having a CRT as display means to upset the RGB pixel balance, and false color is generated. Very low.

【００５７】加えて眼鏡なしの立体表示装置で立体画像
のステレオペアの左右逆転が発生しないようにでき、２
つの目で見える位置は必ず左右が正しい組合せとなり、
立体画像が安定して観察できる。In addition, it is possible to prevent left-right inversion of a stereo pair of stereoscopic images in a stereoscopic display device without glasses.
The position that can be seen with one eye is always the right combination,
A stereoscopic image can be stably observed.

【００５８】また、観察者の位置が変化しても、画像光
路決定手段と画像透過手段の位置関係を制御することに
より、正確に観察者の両眼に画像をそれぞれ表示するこ
とが出来る。Even if the position of the observer changes, the image can be accurately displayed on both eyes of the observer by controlling the positional relationship between the image optical path determining means and the image transmitting means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の第１の実施の形態の立体画像表示装置
の構成の概要を示す図FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration of a stereoscopic image display device according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施の形態の立体画像表示装置
の光路制御手段の構成を示す図FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical path control unit of the stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第１の実施の形態の立体画像表示装置
の信号処理を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing signal processing of the stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の画像光路決定手段の時間的制御を示す
図FIG. 4 is a diagram showing temporal control of the image optical path determining means of the present invention.

【図５】本発明に用いる受光手段の特性を示す図FIG. 5 is a diagram showing characteristics of a light receiving means used in the present invention.

【図６】本発明に用いる駆動制御手段の構成を示す図FIG. 6 is a diagram showing a configuration of drive control means used in the present invention.

【図７】本発明の第２の実施の形態の立体画像表示装置
の光路制御手段の構成図FIG. 7 is a configuration diagram of an optical path control unit of a stereoscopic image display device according to a second embodiment of the present invention.

【図８】第２の実施の形態の立体画像表示装置の光路制
御手段の第２の構成を示す図FIG. 8 is a diagram showing a second configuration of the optical path control means of the stereoscopic image display device according to the second embodiment.

【図９】第２の実施の形態の立体画像表示装置の光路制
御手段の第３の構成を示す図FIG. 9 is a diagram showing a third configuration of the optical path control means of the stereoscopic image display device according to the second embodiment.

【図１０】第２の実施の形態の立体画像表示装置の光路
制御手段の第４の構成を示す図FIG. 10 is a diagram showing a fourth configuration of the optical path control means of the stereoscopic image display device according to the second embodiment.

【図１１】本発明の第４の実施の形態の立体画像表示装
置の光路制御手段の構成図FIG. 11 is a configuration diagram of an optical path control unit of a stereoscopic image display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１２】(a),(b)は本発明の第４の実施の形態の立体
画像表示装置の観察者の移動に対する画像光路変更動作
を示す図12A and 12B are diagrams showing an image optical path changing operation with respect to the movement of an observer of the stereoscopic image display apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.

【図１３】本発明の第４の実施の形態の立体画像表示装
置の信号処理を示すブロック図FIG. 13 is a block diagram showing signal processing of a stereoscopic image display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図１４】本発明の第４の実施の形態の立体画像表示装
置の画像光路決定手段を液晶素子で構成した場合の構成
図FIG. 14 is a configuration diagram of a stereoscopic image display apparatus according to a fourth embodiment of the present invention in which an image optical path determining unit is configured by a liquid crystal element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ 表示手段 ２ 匡体 ３ 画像透過手段 ４ 画像光路決定手段 ５ 駆動手段 ６ 目の位置 ７ 光路 ８ 駆動コイル ９ 磁石 １０ 光路制御手段 １１ 発光手段 １２ 受光手段 ２１、２２ メモリ手段 ２３ バッファー手段 ２４ 制御手段 ２５ 駆動制御手段 ２６ 画像表示手段 ３１ 復調手段 ３２ 減算器 ３３ 駆動信号発生手段 ３４ 微調整手段 ４０ リニア移動手段 ４１ 厚み制御手段 ４２ 磁界検出コイル ４３ 磁界発生手段 ４４ ３次元位置測定手段 1 Display Means 2 Enclosure 3 Image Transmission Means 4 Image Optical Path Determining Means 5 Driving Means 6 Eye Position 7 Optical Path 8 Driving Coil 9 Magnet 10 Optical Path Control Means 11 Light Emitting Means 12 Light Receiving Means 21, 22 Memory Means 23 Buffer Means 24 Control Means 25 drive control means 26 image display means 31 demodulation means 32 subtractor 33 drive signal generation means 34 fine adjustment means 40 linear movement means 41 thickness control means 42 magnetic field detection coil 43 magnetic field generation means 44 three-dimensional position measurement means

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】時系列に画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段に表示された画像を透過させ部分的に
観察者方向に出力する画像透過手段と、透過した画像の
光路を決定する画像光路決定手段を備え、前記画像光路
決定手段は前記画像表示手段に表示される画像の切り替
え周期に対応して画像の光路を切り替える構成となるこ
とを特徴とした立体画像表示装置。1. An image display means for displaying images in time series,
Image transmission means for transmitting the image displayed on the image display means and outputting the image partially toward the observer, and image light path determination means for determining the light path of the transmitted image, wherein the image light path determination means is the image display A stereoscopic image display device having a configuration in which an optical path of an image is switched according to a switching cycle of an image displayed on the means. 【請求項２】時系列に画像を表示する画像表示手段と、
前記画像表示手段に表示された画像を透過させ部分的に
観察者方向に出力する画像透過手段と、透過した画像の
光路を決定する画像光路決定手段を備え、前記画像光路
決定手段は、前記画像表示手段に表示される画像の切り
替え周期に対応して画像の光路を切り替え、更に観察者
の３次元位置により前記画像透過手段または前記画像光
路決定手段の位置を平行移動、前記画像光路決定手段と
前記画像透過手段の距離を変化させることにより、移動
する観察者の左右眼に正確に表示画像を表示する構成と
なることを特徴とした立体画像表示装置。2. Image display means for displaying images in time series,
The image display means comprises an image transmitting means for transmitting the image displayed on the image display means and partially outputting the image toward the viewer, and an image optical path determining means for determining an optical path of the transmitted image. The optical path of the image is switched according to the switching cycle of the image displayed on the display means, and the position of the image transmitting means or the image optical path determining means is moved in parallel according to the three-dimensional position of the observer. A stereoscopic image display device characterized in that a display image is accurately displayed on the left and right eyes of a moving observer by changing the distance of the image transmitting means. 【請求項３】画像透過手段は、部分的に光を遮光する構
造を持つことを特徴とした請求項１または２記載の立体
画像表示装置。3. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the image transmission means has a structure for partially shielding light. 【請求項４】画像透過手段は、部分的に光を集光し、集
光した光を部分的に放射できる構造を持ち、前記光を部
分的に放射する部分の面積は全体の面積の約１／２以下
であることを特徴とした請求項１または２記載の立体画
像表示装置。4. The image transmitting means has a structure capable of partially condensing light and radiating the condensed light partially, and the area of the part which partially radiates the light is about the entire area. The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the stereoscopic image display device has a ratio of 1/2 or less. 【請求項５】画像透過手段の光を透過遮断または光を集
光する特性は、水平方向にゆるやかに変化することを特
徴とした請求項３または４記載の立体画像表示装置。5. The three-dimensional image display device according to claim 3, wherein the characteristic of the image transmitting means for blocking transmission of light or condensing light is gradually changed in the horizontal direction. 【請求項６】画像光路決定手段は、画像透過手段の画像
が透過するパターンに対応した光の遮光部をもち、前記
画像透過手段のパターンと前記画像光路決定手段の遮光
部の相対位置により画像の光路を切り替えることを特徴
とした請求項１〜５のいずれかに記載の立体画像表示装
置。6. The image optical path determining means has a light shielding portion corresponding to a pattern through which an image of the image transmitting means transmits, and an image is formed by a relative position of the pattern of the image transmitting means and the light shielding portion of the image optical path determining means. The stereoscopic image display device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the optical path is switched. 【請求項７】画像光路決定手段は、画像透過手段の画像
が透過するパターンに対応した光の屈折部をもち、前記
画像透過手段のパターンと前記画像光路決定手段の屈折
部の相対位置により画像の光路を切り替えることを特徴
とした請求項１〜５のいずれかに記載の立体画像表示装
置。7. The image optical path determining means has a light refracting portion corresponding to a pattern through which an image of the image transmitting means transmits, and an image is formed by a relative position of the pattern of the image transmitting means and the refracting portion of the image optical path determining means. The stereoscopic image display device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the optical path is switched. 【請求項８】画像光路の切り替えは、画像透過手段また
は光路決定手段のどちらか一方、または両方を物理的に
動かすことにより実現することを特徴とした請求項１〜
７のいずれかに記載の立体画像表示装置。8. The switching of the image optical path is realized by physically moving one or both of the image transmitting means and the optical path determining means.
7. The stereoscopic image display device according to any one of 7. 【請求項９】画像光路の切り替えは、画像透過手段また
は光路決定手段のどちらか一方、または両方の光透過部
分、光遮光部分の光の透過率を制御することにより実現
することを特徴とした請求項６記載の立体画像表示装
置。9. The switching of the image light path is realized by controlling the light transmittance of either the image transmitting means or the light path determining means, or both light transmitting portions and light shielding portions. The stereoscopic image display device according to claim 6.