WO2006035817A1 - 立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方法 - Google Patents

立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方法 Download PDF

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WO2006035817A1
WO2006035817A1 PCT/JP2005/017857 JP2005017857W WO2006035817A1 WO 2006035817 A1 WO2006035817 A1 WO 2006035817A1 JP 2005017857 W JP2005017857 W JP 2005017857W WO 2006035817 A1 WO2006035817 A1 WO 2006035817A1
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dimensional image
stereoscopic
dimensional
light transmissive
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PCT/JP2005/017857
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Isao Tomisawa
Masaru Ishikawa
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Pioneer Corporation
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N13/00Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H04N13/30Image reproducers
    • H04N13/302Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays
    • H04N13/307Image reproducers for viewing without the aid of special glasses, i.e. using autostereoscopic displays using fly-eye lenses, e.g. arrangements of circular lenses
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    • G02B30/00Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/40Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images giving the observer of a single two-dimensional [2D] image a perception of depth
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    • H04N13/361Reproducing mixed stereoscopic images; Reproducing mixed monoscopic and stereoscopic images, e.g. a stereoscopic image overlay window on a monoscopic image background

Definitions

  • the present invention relates to a stereoscopic two-dimensional image display device and a stereoscopic two-dimensional image display that display a stereoscopic two-dimensional image with a sense of depth by forming a two-dimensional image in space. Regarding the method.
  • Image display devices include various devices such as home TVs, amusement game devices, training simulators, medical surgery support systems, architectural landscape simulations, mobile phone displays, etc. Used in the field. In recent years, in image display devices used in these fields, in order to improve amusement and visibility, development of stereoscopic display technology that can provide a high sense of presence has been attempted. Stereoscopic display devices can be broadly classified into those using parallax information and those using depth information. Those using disparity information can be further divided into those using polarized glasses and those not using them.
  • a lenticular lens method that uses polarized glasses in the parallax information method, where multiple screens are latent on one screen, and a semi-cylindrical lens of a certain width is connected horizontally.
  • polarized glasses By viewing multiple screens through a transparent screen, it is possible to express 3D and moving images.
  • stripe images alternately arranged from the left and right parallax images corresponding to both eyes of the viewer are supplied to both eyes of the viewer using a lenticular lens to recognize the stereoscopic image! / (For example, refer to Patent Document 1).
  • the lenticular lens method since the lenticular lens method has a plurality of latent images on one screen, it requires computer image processing, lenticular lens design, and an accurate combination of the lens and the image, and tends to be expensive. is there. In addition, there is a method of displaying all three-dimensional coordinate information using depth information, but the amount of information becomes large.
  • This stereoscopic two-dimensional image display device includes a display unit that displays a two-dimensional image including a stereoscopic image on a planar image display surface, and a microlens array camera that is disposed on the image display surface and is separated from the image display surface.
  • a display unit that displays a two-dimensional image including a stereoscopic image on a planar image display surface
  • a microlens array camera that is disposed on the image display surface and is separated from the image display surface.
  • an image plane of a real image (image formation) of a two-dimensional image is generated in a space located on the opposite side of the display unit.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-221644
  • the above-described conventional stereoscopic two-dimensional image display device generates a two-dimensional image forming surface in a hollow state, so that a sense of depth is generated by the display of a real image, which is very simple.
  • the structure provides a sense of realism, if you always observe the real image only at the raised position, you are actually observing only the stereoscopic two-dimensional image. There is a problem that the performance is lowered and it is difficult to maintain a high performance effect.
  • some images are not suitable for stereoscopic two-dimensional images, such as images with a background or images that are not a black background. It caused a sense of incongruity.
  • an image displayed on a panel or the like may be easier to use than an image formed in the air.
  • the display of only a stereoscopic two-dimensional image that always raises a two-dimensional image reduces the unexpected effect, and maintains a high rendering effect.
  • One example is the problem that it is difficult to perform.
  • the stereoscopic two-dimensional image display device is an image display for displaying a two-dimensional image.
  • a stereoscopic two-dimensional display comprising: a display unit having a plane; and an image transmission panel that displays a stereoscopic two-dimensional image by imaging light emitted from the image display plane force that is spaced apart from the image display plane
  • An image display device wherein the three-dimensional two-dimensional image is formed by overlapping a light transmissive member disposed on a side opposite to the display unit of the image transmission panel, and the imaging and the light transmissive member.
  • the stereoscopic two-dimensional image display method displays a two-dimensional image on an image display surface of a display unit, and emits the image from the image display surface by an image transmission panel arranged separately on the image display surface.
  • An image display method for displaying a stereoscopic two-dimensional image by forming an image of light to be transmitted, the light transmissive member disposed on the opposite side of the display unit of the image transmission panel, and the imaging The stereoscopic two-dimensional image is displayed as a two-dimensional image on the light transmissive member, or the imaging and the light transmissive member are non-overlapping to display the stereoscopic two-dimensional image.
  • a dimensional image is displayed.
  • FIG. 1 is a perspective view of a schematic configuration of a stereoscopic two-dimensional image display device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1
  • FIG. 3 is a stereoscopic two-dimensional image shown in FIG.
  • FIG. 6 is an operation explanatory diagram showing different image forming positions of the image display device in (a) and (b).
  • a stereoscopic two-dimensional image display device 100 includes a display unit 11 having an image display surface 1 la for displaying a two-dimensional image, and an image transmission panel spaced from the image display surface 1 la. (Microlens array) 13 and a transparent or translucent light-transmitting member 15 (for example, a plate-like or block-like transparent glass or transparent plastic) disposed on the opposite side of the display unit 11 of the microlens array 13
  • the two-dimensional image 17 shown in FIGS. 1 and 2 is obtained by making the imaging position substantially coincide with the light-transmitting member 15 and overlapping the image-forming and the light-transmitting member.
  • the stereoscopic two-dimensional image display apparatus 100 forms an image of light emitted from the image display surface 11a by the microlens array 13, and displays a stereoscopic two-dimensional image 19 shown in FIG.
  • the display unit 11 includes a color liquid crystal display device (LCD) (not shown) having a flat image display surface 11a, a color / crite illumination unit, and a color liquid crystal drive circuit.
  • LCD color liquid crystal display device
  • the color liquid crystal drive circuit outputs a display drive signal to the LCD based on the input video signal, and displays a stereoscopic two-dimensional image having a sense of depth on the image display surface 11a.
  • the microlens array 13 is formed, for example, by integrating two lens array halves.
  • Each lens array half has a plurality of micro-convex lenses arranged in an array on both surfaces of a transparent substrate made of glass or resin having excellent translucency, and a lens array surface is formed on the surface.
  • the optical axis of each micro-convex lens formed on one surface is adjusted to be the same as the optical axis of the micro-convex lens on the other surface formed at the opposite position, and adjacent micro-convex lenses between the lens array halves. They are overlapped so that their optical axes are the same.
  • a force microlens array is described in which an example using a microlens array in which a lens array surface is formed on any one of the two lens array halves (a total of four surfaces) is used.
  • the configuration is not limited to this.
  • the microlens array 13 is arranged at a position separated from the image display surface 11a of the display unit 11 by a predetermined distance (the working distance of the microphone port lens array 13).
  • the microlens array 13 forms an image of light corresponding to an image emitted from the image display surface 11a of the display unit 11 on a stereoscopic image display surface separated by a predetermined distance on the opposite side of the image display surface 11a.
  • the image displayed on the image display surface 11a is displayed on a stereoscopic image display surface which is a two-dimensional plane in space. This formed image is a force that is a two-dimensional image.
  • the image has a sense of depth, or if the background image on the display is black and the contrast is emphasized, it floats in space. As a result, it appears to the front observer that a 3D image of the power is projected. That is, the two-dimensional image displayed on the stereoscopic image display surface is recognized by the observer as the stereoscopic two-dimensional image 19.
  • the three-dimensional two-dimensional image 19 is a plane on a space defined according to the working distance of the microlens array 13.
  • an opening is provided on the front surface of the casing 21 so that an image displayed on the stereoscopic image display surface can be viewed from the front.
  • the microlens array 13 allows light corresponding to an image incident from the display unit 11 to be incident on the lens array half-body force, inverted once inside, and then emitted from the lens array half-body. Thereby, the microlens array 13 can display the two-dimensional image displayed on the display unit 11 as an upright three-dimensional two-dimensional image 19 on the three-dimensional image display surface.
  • the microlens array 13 is not limited to one in which two lens array halves are integrated into one set, and may be composed of one or a plurality of two or more. Good. However, when image-corresponding light is transmitted through such a single micro-convex lens, or when image-corresponding light is transmitted through three micro-convex lenses, after the incident light is inverted once inside, The image is displayed as an upright three-dimensional two-dimensional image 19 so as to be emitted.
  • the imaging position varying unit integrally holds the display unit 11 and the microlens array 13 while keeping the display unit 11 and the microlens array 13 fixed at a predetermined interval. By moving between the first position and the second position, overlapping and non-overlap of the imaging and the light transmitting member 15 are realized.
  • the position of the display unit 11 and the microlens array 13 shown in FIG. 2 is the first position
  • the image formation and the light-transmitting member 15 overlap, It can be recognized as a dimensional image 17.
  • the imaging and the light transmissive member 15 do not overlap when moved to the second position. Is formed into a three-dimensional two-dimensional image 19 and displayed in a space in front of the light transmitting member 15 (opposite to the display unit 11).
  • the imaging and the light transmissive member 15 are non-overlapping when moved to the second position.
  • the image is a three-dimensional two-dimensional image 19, and behind the light transmissive member 15 (display 11 side) Displayed in the space.
  • the image formation is substantially coincident with the light transmissive member 15 that is observed as a three-dimensional two-dimensional image 19 by being positioned in the hollow position (in the medium of the light transmissive member 15).
  • the stereoscopic two-dimensional image display device 100 can switch between the two-dimensional image 17 and the stereoscopic two-dimensional image 19 by changing the imaging position by the imaging position variable means.
  • the two-dimensional image 17 is not displayed on the light transmitting member 15. It is possible to make the two-dimensional image 17 more visible by attaching an object (for example, a decorative member made of metal or plastic) to the area without transmitting light. This is because it is easier to focus the eyes of the viewer because a real object, a decorative member, is present in the vicinity of the two-dimensional image 17 that is an image displayed in the light transmitting member 15. It is an effect.
  • an object for example, a decorative member made of metal or plastic
  • FIG. 4 is an operation explanatory diagram of a modified example in which the light transmissive member can be taken in and out.
  • the stereoscopic two-dimensional image display device 100 is a force for changing the imaging position with respect to the light transmissive member 15 by the imaging position changing means.As a modification, the display unit 11 and the microlens array 13 are fixedly installed.
  • the light transmissive member 15 may be held so that it can be taken in and out. In other words, the light transmissive member 15 can be moved between the third position and the fourth position so that the light transmissive member 15 can be moved forward and backward at the imaging position.
  • the light transmissive member 15 is advanced to the image formation position (third position) so that the image is observed as a normal two-dimensional image 17. Then, as shown in FIG. 4 (b), by removing the light transmissive member 15 from the imaging position (moving it to the fourth position), the imaging is displayed in a hollow shape, and the stereoscopic two-dimensional image is displayed. Observed as 19. That is, the display of the two-dimensional image 17 or the stereoscopic two-dimensional image 19 can be switched without moving the display unit 11 or the microlens array 13.
  • FIG. 5 is an operation explanatory diagram showing the switching process from the two-dimensional image to the stereoscopic two-dimensional image in (a) to (c).
  • the display method of the stereoscopic two-dimensional image display device 100 is to switch the mode between the two-dimensional image 17 and the stereoscopic two-dimensional image 19 completely, for example, 3D game play and normal TV broadcast viewing.
  • FIG. 5 (c) As an example of an image linked to the switching from the two-dimensional image 17 to the three-dimensional two-dimensional image 19, for example, as shown in FIG.
  • the background image 41 of the two-dimensional image 17 is faded out from the state displayed overlapping the transparent member 15 as shown in FIG. 5B.
  • the display portion 11 and the microlens array 13 are gradually moved by the imaging position varying means, and the imaging and the light-transmitting member 15 are made non-overlapping, so that the two-dimensional image 17 is raised and the two-dimensional image is displayed.
  • FIG. 5 (c) a high rendering effect can be obtained by causing the stereoscopic two-dimensional image 19 to move along with the enlargement while operating (such as making a smudge out of motion).
  • FIG. 6 is a structural cross-sectional view of a modified example in which a light transmissive flat display device is used as the light transmissive member
  • FIG. 7 is a state in which the background is displayed on the flat display device of the modified example shown in FIG.
  • FIG. 8 is an operation explanatory diagram showing a state in which a screen frame is displayed on the flat display device of the modification shown in FIG.
  • the light transmissive member 15 may be a light transmissive flat display device 31.
  • the flat display device 31 for example, a liquid crystal display device, a transparent organic EL display device, or the like can be used.
  • the image formation and the flat display device 31 overlap, and this image formation is a two-dimensional image 17. It becomes. Further, when the positions of the display unit 11 and the microlens array 13 are the positions shown in FIG. 6B (second position), the imaging and the flat display device 31 are non-overlapping, and this imaging is two-dimensional.
  • a dimensional image 19 is displayed in front of the flat display device 31 (on the side opposite to the display unit 11). In such a modified example, as shown in FIG.
  • the background image 33 and the like related to the stereoscopic two-dimensional image 19 can be displayed on the flat display device 31 (light transmissive member) on the display unit 11 side.
  • the light transmissive member is the flat display device 31, as shown in FIG. 8, the image formation and the flat display device 31 overlap each other, and in the state of the two-dimensional image 17, a screen frame 35 like a frame. Can be displayed. Thereby, the state of the two-dimensional image 17 can be displayed more naturally.
  • the stereoscopic two-dimensional image display device 100 can be provided with the screen frame 35 even when the flat display device 31 is not used. That is, in this case, an actual screen frame (not shown) corresponding to the screen frame 35 is added to the periphery of the light transmissive member 15 as a light non-transmissive member. In this way, by attaching a frame like a frame to the periphery of the light transmissive member, that is, the existence of a light non-transmissive member that is an entity in the vicinity of the two-dimensional image 17, The state can be displayed more naturally.
  • the light transmissive member 15 may be electrically switchable between light transmission and diffusion, for example.
  • diffusion white turbidity
  • the stereoscopic two-dimensional image 19 in which the imaging and the light transmitting member 15 do not overlap. make it transparent.
  • transmission and diffusion may be switched gradually by linking with the image or imaging position variable means (gradient change of white turbidity, transmittance, etc.).
  • the imaging position varying means may be a variable focus lens provided in the image transmission panel.
  • a so-called liquid crystal lens can be suitably used as the variable focus lens.
  • the focus variable lens can continuously change the direction of the major axis of the liquid crystal molecules in the vertical direction by controlling the magnitude of the applied voltage. Therefore, the refractive index changes continuously with respect to the light incident on the orientation direction of the liquid crystal molecules.
  • the focal length By changing the focal length using such a variable focus lens, the position of image formation can be changed to a light transmissive member or the light transmissive member.
  • the transparent or translucent light transmissive member 15 disposed on the opposite side of the display unit 11 of the microphone aperture lens array 13;
  • the three-dimensional image 19 is displayed as the two-dimensional image 17 by making the position of image formation substantially coincide with the light transmissive member 15 and overlapping the image formation and the light transmissive member.
  • the image forming position variable means for displaying the stereoscopic two-dimensional image 19 by shifting the position of the light transmitting member 15 from the light transmitting member 15 and making the image forming and the light transmitting member non-overlapping is provided.
  • the two-dimensional image 17 and the three-dimensional two-dimensional image 19 can be displayed in a switchable manner.
  • the normal two-dimensional image 17 displayed on the light-transmitting member 15 can be displayed as a three-dimensional two-dimensional image 19.
  • the projecting effect of the image A more enhanced sexual can further improve the performance effect.
  • It can also be used as an ordinary display device for two-dimensional images, so it is easy to observe images with backgrounds or images that are not suitable for a stereoscopic two-dimensional image 19, for example, with a black background. it can.
  • a normal two-dimensional image 17 displayed on the light transmissive member 15 is transmitted as a stereoscopic two-dimensional image 19 by switching the display mode. It is raised from the sex member 15, and the effect of raising the image is improved.
  • a normal two-dimensional image 17 can be displayed.
  • the transparent or translucent light transmissive member 15 disposed on the opposite side of the display unit 11 of the microlens array 13 is connected to the transparent lens 15.
  • the three-dimensional image is displayed as the two-dimensional image 17 by making the positions of the images substantially coincide with each other to overlap the image formation and the light transmissive member, or the position of the image formation is the light transmissive member 15.
  • the three-dimensional two-dimensional image 19 is displayed by making the image formation and the light transmissive member non-overlapping from each other, so that the normal two-dimensional image 17 displayed on the light transmissive member 15 is displayed.
  • the two-dimensional two-dimensional image 19 is raised from the light-transmitting member 15, and the effect of projecting is further improved by enhancing the image's protrusion effect. Can be further improved. Further, since the normal two-dimensional image 17 can be displayed, it is suitable for the stereoscopic two-dimensional image 19 and can be easily observed, for example, an image with a background or a black background.
  • FIG. 1 is a perspective view of a schematic configuration of a stereoscopic two-dimensional image display device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
  • FIG. 3 is an operation explanatory diagram showing different imaging positions of the stereoscopic two-dimensional image display device shown in FIG. 2 in (a) and (b).
  • FIG. 4 is an operation explanatory diagram of a modified example in which the light transmissive member can be taken in and out.
  • FIG. 5 is an operation explanatory diagram showing the switching process from a two-dimensional image to a stereoscopic two-dimensional image in (a) to (c).
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a modified example in which a light transmissive flat display device is used as the light transmissive member.
  • FIG. 7 is an operation explanatory view showing a state in which a background is displayed on the flat display device of the modification shown in FIG.
  • FIG. 8 is an operation explanatory diagram showing a state in which a screen frame is displayed on the flat display device of the modified example shown in FIG.

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Abstract

  二次元画像を浮出させる立体的二次元画像だけでの表示では、浮出し効果・意外性が低下し、高い演出効果が得難くなるという問題を解決する。  二次元画像17を表示する画像表示面11aを備えた表示部11と、画像表示面11aに離間配置され画像表示面11aから出射する光を結像させて、立体的二次元画像を表示する画像伝達パネル13とを備えた立体的二次元画像表示装置100であって、画像伝達パネル13の表示部11とは反対側に配置される透明又は半透明の光透過性部材15と、結像の位置を光透過性部材15に略一致させて、前記結像と前記光透過性部材とを重複させることで立体的二次元画像を二次元画像17として表示させる一方、結像の位置を光透過性部材15からずらして前記結像と前記光透過性部材とを非重複とすることで立体的二次元画像を表示させる結像位置可変手段とを設けた。

Description

立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方法
技術分野
[0001] 本発明は、二次元画像を空間に浮き出させて結像させることにより、奥行き感を持 たせた立体的二次元画像を表示させる立体的二次元画像表示装置及び立体的二 次元画像表示方法に関する。
背景技術
[0002] 画像表示装置は、家庭用のテレビをはじめ、アミューズメント分野のゲーム機器、訓 練分野のフライトシミュレータ、医療分野の手術支援システム、建築分野の景観シミュ レーシヨン、携帯電話の表示部等種々の分野で用いられている。近年、これらの分野 で用いられる画像表示装置では、アミューズメント性や視認性を向上させるため、高 臨場感の得られる立体表示技術の開発が試みられている。立体表示装置は、視差 情報を用いたものと、奥行き情報を用いたものに大別することができる。視差情報を 用いたものは、さらに、偏光メガネを用いるものと、用いないとものとに分けることがで きる。
[0003] 例えば、視差情報方式で偏光メガネを用いな ヽものには、レンチキュラーレンズ法 があり、一画面に複数画面を潜像させ、一定幅の半円柱型レンズを水平方向につな ぎ合わせた透過スクリーンを通して複数画面を見ることで、立体表現や動画表現を可 能とする。具体的には、目視者の両目に対応した左右 2枚の視差画像から交互に配 列されたストライプ画像を、レンチキュラーレンズを用いて目視者の両目に供給して 立体像を認識させて!/、る (例えば、特許文献 1参照)。
[0004] ところが、レンチキュラーレンズ法は、一画面に複数の画面を潜像させるため、コン ピュータ画像処理、レンチキュラーレンズ設計、レンズと画像との正確な組み合わせ 作業が必要であり、高価になる傾向がある。また、奥行き情報を用いたものには三次 元座標情報を全て表示する方式もあるが、情報量が多量となる。
[0005] これに対し、二次元画像をマイクロレンズアレイによって浮き出させて結像すること で、簡単な構成で、あた力も立体画像が映し出されているように表示できる立体的二 次元画像表示装置が提案されている。この立体的二次元画像表示装置は、立体像 を含む二次元画像を平面状の画像表示面に表示する表示部と、画像表示面に離間 して配置され、複数のレンズからなるマイクロレンズアレイカゝらなり、表示部とは反対側 に位置する空間に二次元画像の実像 (結像)の結像面を生成する。この立体的二次 元画像表示装置によれば、非常に簡単な構成で、臨場感を得ることができた。
[0006] 特許文献 1 :特開平 10— 221644号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] しかしながら、上記した従来の立体的二次元画像表示装置は、中空に二次元画像 の結像面を生成するので、実像の浮出し表示により奥行き感を生じさせ、非常に簡 単な構成で、臨場感が得られるものの、常時、浮出し位置のみでの実像を観察して いると、実際には立体的二次元画像だけを観測し続けているため、浮出し効果'意外 性が低下し、高い演出効果を持続することが難しくなる問題があった。また、表示画 像の種類によって、例えば背景の有る画像や黒背景でない画像など、立体的二次元 画像に適していないものもあり、このような画像を浮出させることは、返って観察者に 違和感を生じさせることとなった。
また、画像の使用目的などによっては、立体的に表示されていないほうが利用者に とって利便性が高い場合がある。例えば、通常のテレビ放送などを表示する場合に は、空中に結像されている画像よりは、例えばパネル等に表示されたもののほうが視 認性が高ぐ使いやすい場合がある。
[0008] 本発明が解決しょうとする課題としては、常時、二次元画像を浮出させる立体的二 次元画像だけでの表示では、浮出し効果'意外性が低下し、高い演出効果を持続す ることが難しくなるという問題が一例として挙げられる。
また、本発明が解決しょうとする課題としては、必要に応じて空中に立体的二次元 画像を表示することと、実物上に二次元画像を表示することとを切り替えることで、利 用者に最適な表示形態を提供することが一例として挙げられる。
課題を解決するための手段
[0009] 請求項 1記載の立体的二次元画像表示装置は、二次元画像を表示する画像表示 面を備えた表示部と、前記画像表示面に離間配置され前記画像表示面力 出射す る光を結像させて、立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルとを備えた立体的 二次元画像表示装置であって、前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に配 置される光透過性部材と、前記結像と前記光透過性部材とを重複させることで前記 立体的二次元画像を前記光透過性部材に二次元画像として表示させる一方、前記 結像と前記光透過性部材とを非重複とすることで前記立体的二次元画像を表示させ る結像位置可変手段と、を具備したことを特徴とする。
[0010] 請求項 10記載の立体的二次元画像表示方法は、表示部の画像表示面に二次元 画像を表示し、前記画像表示面に離間配置した画像伝達パネルによって、前記画像 表示面から出射する光を結像させて、立体的二次元画像を表示する画像表示方法 であって、前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に配置される光透過性部 材と、前記結像と、を重複させることで前記立体的二次元画像を前記光透過性部材 に二次元画像として表示する、又は、前記結像と前記光透過性部材とを非重複とす ることで前記立体的二次元画像を表示することを特徴とする。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、本発明に係る立体的二次元画像表示装置及び立体的二次元画像表示方 法の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図 1は本発明の実施の形態に係る立体的二次元画像表示装置の概略構成の斜視 図、図 2は図 1の A— A線断面図、図 3は図 2に示した立体的二次元画像表示装置の 異なる結像位置を (a) (b)に表した動作説明図である。
[0012] 本実施の形態による立体的二次元画像表示装置 100は、二次元画像を表示する 画像表示面 1 laを備えた表示部 11と、画像表示面 1 laに離間配置される画像伝達 パネル(マイクロレンズアレイ) 13と、マイクロレンズアレイ 13の表示部 11とは反対側 に配置される透明又は半透明の光透過性部材 15 (例えば板状又はブロック状の透 明ガラスや透明プラスチック)と、結像の位置を光透過性部材 15に略一致させて、前 記結像と前記光透過性部材とを重複させることで立体的二次元画像を図 1及び図 2 に示す二次元画像 17として表示させる一方、結像の位置を光透過性部材 15からず らして、前記結像と前記光透過性部材とを非重複とすることで図 3 (a)に示す立体的 二次元画像 19を表示させる結像位置可変手段(図示せず)とを備える。立体的二次 元画像表示装置 100は、基本動作として、画像表示面 11aから出射する光をマイクロ レンズアレイ 13によって結像し、図 3 (a)に示す立体的二次元画像 19を表示する。
[0013] 表示部 11は、画像表示面 11aのフラットな図示しないカラー液晶表示装置 (LCD) 、ノ¾ /クライト照明部及びカラー液晶駆動回路を備える。表示部 11には、 LCDに代 えて、例えば陰極線管、プラズマディスプレイ、有機エレクト口ルミネッセンスディスプ レイなどが用いられても良い。カラー液晶駆動回路は、入力された映像信号に基づき LCDへ表示駆動信号を出力し、奥行き感を持つ立体的な二次元画像を画像表示面 11aに表示させる。
[0014] マイクロレンズアレイ 13は、例えば二枚のレンズアレイ半体を一体化させてなる。各 レンズアレイ半体は、それぞれ透光性に優れたガラス又は樹脂からなる透明基板の 両面に、複数のマイクロ凸レンズを、アレイ状に配置して当該面上にレンズアレイ面を 構成したものである。一面に形成された各マイクロ凸レンズの光軸は、対向する位置 に形成された他面のマイクロ凸レンズの光軸と同一となるように調整されており、また レンズアレイ半体間で隣り合うマイクロ凸レンズ同士の光軸も同一となるように重ね合 わされている。なお、本明細書では、二枚のレンズアレイ半体の各々の面(合計四面 )の何れの面にもレンズアレイ面が構成されたマイクロレンズアレイを利用した実施例 を記載する力 マイクロレンズアレイの構成としてはこれに限られるものではない。
[0015] マイクロレンズアレイ 13は、表示部 11の画像表示面 11aに対して所定距離 (マイク 口レンズアレイ 13の作動距離)だけ離れた位置に配置されて!、る。このマイクロレンズ アレイ 13は、表示部 11の画像表示面 11aから出射した画像に対応する光を画像表 示面 11aと反対側の所定距離だけ離れた立体画像表示面上に結像させることにより 、画像表示面 11aに表示された画像を図 3 (a)に示すように、空間上の二次元平面で ある立体画像表示面上に表示する。この結像された画像は二次元画像である力 そ の画像が奥行き感を持つものである場合やディスプレイ上の背景画像が黒くコントラ ストが強調されているような場合には、空間上に浮いて表示されることから、正面の観 察者からは、あた力も立体画像が映し出されているように見える。つまり、立体画像表 示面に表示される二次元画像は、立体的二次元画像 19として観察者に認識される。 [0016] この立体的二次元画像 19は、マイクロレンズアレイ 13の作動距離に応じて定義さ れる空間上の一平面である。立体的二次元画像表示装置 100では、筐体 21の前面 に、その立体画像表示面に表示される画像を正面から見ることができるように開口が 設けられている。
[0017] マイクロレンズアレイ 13は、表示部 11から入射された画像に対応する光をレンズァ レイ半体力 入射させ、内部で一回反転させた後、レンズアレイ半体から出射させる ことが望ましい。これにより、マイクロレンズアレイ 13は、表示部 11に表示された二次 元画像を立体画像表示面上に正立の立体的二次元画像 19として表示することがで きる。
[0018] なお、マイクロレンズアレイ 13は、レンズアレイ半体を二枚一組で一体化するものに 限らず、一枚で構成してもよぐまた二枚以上の複数枚で構成してもよい。但し、この ような一枚のマイクロ凸レンズを画像対応光が透過する場合、或いは三枚のマイクロ 凸レンズを画像対応光が透過する場合においても、入射させた光を内部で一回反転 させた後、出射させるようにして、正立の立体的二次元画像 19として表示させる。
[0019] 本実施の形態による結像位置可変手段は、表示部 11とマイクロレンズアレイ 13とを 所定の間隔に固定保持した状態のままで、これら表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13を一体的に第 1位置と第 2位置の間で移動させることで、結像と光透過性部材 15 の重複及び非重複を実現して 、る。
つまり、図 2に示す表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置を第 1位置とすると 、この第 1位置に移動した場合に、結像と光透過性部材 15が重複し、この結像が二 次元画像 17ととして認識できるようになる。
そして、図 3 (a)に示す表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置を第 2位置と すると、この第 2位置に移動した場合に、結像と光透過性部材 15が非重複となり、こ の結像が立体的二次元画像 19となって、光透過性部材 15の前方 (表示部 11とは反 対側)の空間に表示される。
あるいは、図 3 (b)に示す表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置を第 2位置 とすると、この第 2位置に移動した場合に、結像と光透過性部材 15が非重複となり、 この結像が立体的二次元画像 19となって、光透過性部材 15の後方 (表示部 11側) の空間に表示される。
[0020] ここで、結像は、中空位置に位置されることで立体的二次元画像 19として観測され る力 光透過性部材 15に略一致して (光透過性部材 15の媒質中に)配置されること で、浮出し効果の無い通常の二次元画像 17として観測されるようになる。つまり、結 像は、光透過性部材 15を配置することにより浮出しがなくなり、立体的に見えなくなる 。したがって、立体的二次元画像表示装置 100は、結像位置可変手段によって結像 の位置が可変されることで、二次元画像 17と立体的二次元画像 19とが切り替え表示 可能となっている。なお、光透過部材 15のうち、表示部から出射する光が透過しない 部分、すなわち結像を光透過部材 15に重複させて表示した時に、光透過部材 15に 二次元画像 17が表示されな ヽ領域に、光を透過させな!/、物体 (例えば金属やプラス チックで作られた装飾用の部材など)を付することで二次元画像 17をより視認しゃす くすることもできる。これは、装飾用の部材という現実の物体が、光透過部材 15の中 に表示された結像である二次元画像 17の近傍に存在することにより、視認者の目の 焦点を合わせやすくなることによる効果である。
[0021] 図 4は光透過性部材を出し入れ可能とした変形例の動作説明図である。
立体的二次元画像表示装置 100は、結像位置可変手段によって結像の位置を光 透過性部材 15に対して可変させる力 その変形例として、表示部 11及びマイクロレ ンズアレイ 13を固定設置し、光透過性部材 15を出し入れ可能に保持させてもよい。 つまり、光透過性部材 15が、第 3位置と第 4位置の間で移動させることで、結像の位 置に進退自在に設けられた構成としてもょ 、。
このような変形例では、図 4 (a)に示すように、光透過性部材 15を結像の位置 (第 3 位置)に進出配置することで、結像が通常の二次元画像 17として観測され、図 4 (b) に示すように、光透過性部材 15を結像の位置から退出除去する(第 4位置に移動さ せる)ことで、結像が中空表示されて立体的二次元画像 19として観測される。つまり、 表示部 11やマイクロレンズアレイ 13を移動させずに、二次元画像 17又は立体的二 次元画像 19の表示を切り替えることが可能となる。
[0022] 図 5は二次元画像から立体的二次元画像への切り替り過程を (a)〜(c)に表した動 作説明図である。 立体的二次元画像表示装置 100の表示方法は、二次元画像 17と立体的二次元 画像 19とを、例えば 3Dゲームプレイと通常のテレビ放送視聴のように、完全にモード 切替動
作により別状態で表示させる場合と、二次元画像 17から立体的二次元画像 19をな めらかに切り替える場合とが考えられる。後者の場合には、二次元画像 17を立体的 二次元画像 19へ効果的に切り替えて演出効果を高める目的で、切り替え時に映像 をリンクさせることが好まし!/、。
[0023] このような二次元画像 17から立体的二次元画像 19への切り替えにリンクする映像 例としては、例えば図 5 (a)に示すように、背景画像 41を含む二次元画像 17を光透 過性部材 15に重複させて表示させた状態から、図 5 (b)に示すように、二次元画像 1 7の背景画像 41をフエイドアウトしていく。同時に、結像位置可変手段により、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13を徐々に移動させ、結像と光透過性部材 15を非重複 とすることにより、二次元画像 17を浮出させ立体的二次元画像 19へと切り替えていく 。この際、図 5 (c)に示すように、立体的二次元画像 19を動作 (暴れながらスミを出さ せるなど)させながら拡大と共に浮出させることで、高い演出効果を得ることができる。
[0024] 図 6は光透過性部材に光透過性の平面表示装置が用いられた変形例の構成断面 図、図 7は図 6に示した変形例の平面表示装置に背景が表示された状態を表した動 作説明図、図 8は図 6に示した変形例の平面表示装置に画面枠が表示された状態を 表した動作説明図である。
図 6に示すように、立体的二次元画像表示装置 100は、光透過性部材 15が、光透 過性の平面表示装置 31であってもよい。この平面表示装置 31には、例えば液晶表 示装置や、透明な有機 EL表示装置等を用いることができる。
そして、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置が図 6 (a)に示す位置(第 1位 置)の場合に、結像と平面表示装置 31が重複し、この結像が二次元画像 17となる。 また、表示部 11及びマイクロレンズアレイ 13の位置が図 6 (b)に示す位置(第 2位 置)の場合に、結像と平面表示装置 31が非重複となり、この結像が立体的二次元画 像 19となって、平面表示装置 31の前方 (表示部 11とは反対側)に表示される。この ような変形例では、図 7に示すように、浮出し表示された立体的二次元画像 19の表 示部 11側の平面表示装置 31 (光透過性部材)に、立体的二次元画像 19と関連する 背景画像 33等が表示可能となる。
[0025] また、光透過性部材が平面表示装置 31であるので、図 8に示すように、結像と平面 表示装置 31が重複し、二次元画像 17の状態では額縁のような画面枠 35を表示させ ることが可能となる。これにより、二次元画像 17の状態をより自然に表示することがで きる。
[0026] なお、立体的二次元画像表示装置 100は、平面表示装置 31を用いない構成であ つても、画面枠 35を設けることが可能となる。すなわち、この場合には、光透過性部 材 15の周縁に画面枠 35に相当する実際の画面枠(図示せず)を光非透過部材とし て付加する。このように、光透過性部材周縁に、額縁のような画面枠を付設すること で、つまり、二次元画像 17の近傍に実体である光非透過部材が存在することで、二 次元画像 17の状態をより自然に表示することができる。
[0027] また、光透過性部材 15が、例えば電気的に、光の透過と拡散を切り替え可能であ つてもよい。このような場合、結像と平面表示装置 31が重複した二次元画像 17の状 態では拡散(白濁)させ、結像と光透過性部材 15が非重複の立体的二次元画像 19 の状態では透過させる。拡散(白濁)の状態では、光を拡散させて視野角を広げる効 果があるので、表示された画像をより広い斜めの位置力 でも見ることができるように なる。さらに、映像や結像位置可変手段とリンクさせて、透過と拡散を徐々に切り替え てもよい(白濁量、透過率等を徐々に変化させる)。この場合には、二次元画像 17か ら立体的二次元画像 19を徐々に浮き上がらせるような表示効果が得られる。よって、 これらにより、二次元画像 17の状態をより自然に、また立体的二次元画像 19の状態 への切り替えをより効果的に表示することができる。
[0028] また、結像位置可変手段は、画像伝達パネルに備えられた焦点可変レンズであつ てもよい。焦点可変レンズとしては、所謂液晶レンズを好適に用いることができる。焦 点可変レンズは、印加電圧の大きさを制御することにより、液晶分子の長軸の向きを 垂直方向に連続的に変えることができる。したがって、液晶分子の配向の方位に入 射した光に対して、屈折率が連続的に変化する。このような焦点可変レンズを用いて 焦点距離を変化させることにより、結像の位置が光透過性部材又は、当該光透過性 部材からずれた位置に表示され、表示部 11や画像伝達パネル、さらには光透過性 部材 15も移動させずに二次元画像 17又は立体的二次元画像 19の表示を切り替え ることが可能となる。これにより、二次元画像'立体的二次元画像の切替機構を簡素 に構成することができる。
[0029] したがって、本実施の形態による立体的二次元画像表示装置 100によれば、マイク 口レンズアレイ 13の表示部 11とは反対側に配置される透明又は半透明の光透過性 部材 15と、結像の位置を光透過性部材 15に略一致させて、前記結像と前記光透過 性部材とを重複させることで立体的二次元画像 19を二次元画像 17として表示させる 一方、結像の位置を光透過性部材 15からずらして、前記結像と前記光透過性部材と を非重複とすることで立体的二次元画像 19を表示させる結像位置可変手段とを具備 したので、二次元画像 17と立体的二次元画像 19とを切り替え可能に表示することが でき、例えば光透過性部材 15に表示させていた通常の二次元画像 17を、立体的二 次元画像 19として光透過性部材 15から浮出させることで、画像の浮出し効果'意外 性をより高めて、演出効果をさらに向上させることができる。また、通常の二次元画像 用表示装置としても使用可能となるので、立体的二次元画像 19に適していない例え ば背景の有る画像や黒背景でな ヽ画像の観察を容易〖こすることができる。
[0030] また、立体的二次元画像表示方法では、例えば光透過性部材 15に表示させてい た通常の二次元画像 17が、表示モードの切り替えによって、立体的二次元画像 19と して光透過性部材 15から浮出され、画像の浮出し効果 ·意外性がより高められる。ま た、通常の二次元画像 17の表示も可能となる。
[0031] したがって、本実施の形態による立体的二次元画像表示方法によれば、マイクロレ ンズアレイ 13の表示部 11とは反対側に配置される透明又は半透明の光透過性部材 15に、結像の位置を略一致させて、前記結像と前記光透過性部材とを重複させるこ とで立体的二次元画像を二次元画像 17として表示する、又は結像の位置を光透過 性部材 15からずらして前記結像と前記光透過性部材とを非重複とすることで、立体 的二次元画像 19を表示するので、光透過性部材 15に表示させていた通常の二次 元画像 17を、表示モードの切り替えによって、立体的二次元画像 19として光透過性 部材 15から浮出させ、画像の浮出し効果 ·意外性をより高めることで、演出効果をさ らに向上させることができる。また、通常の二次元画像 17の表示も可能となるので、 立体的二次元画像 19に適して 、な 、例えば背景の有る画像や黒背景でな 、画像も 容易に観察できるようになる。
本出願は、 2004年 9月 29日出願の日本特許出願 (特願 2004— 285208)、に基 づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
図面の簡単な説明
[0032] [図 1]本発明の実施の形態に係る立体的二次元画像表示装置の概略構成の斜視図 である。
[図 2]図 1の A— A線断面図である。
[図 3]図 2に示した立体的二次元画像表示装置の異なる結像位置を (a) (b)に表した 動作説明図である。
[図 4]光透過性部材を出し入れ可能とした変形例の動作説明図である。
[図 5]二次元画像から立体的二次元画像への切り替り過程を (a)〜(c)に表した動作 説明図である。
[図 6]光透過性部材に光透過性の平面表示装置が用いられた変形例の構成図であ る。
[図 7]図 6に示した変形例の平面表示装置に背景が表示された状態を表した動作説 明図である。
[図 8]図 6に示した変形例の平面表示装置に画面枠が表示された状態を表した動作 説明図である。
符号の説明
[0033] 11 表示部
11a 画像表示面
13 マイクロレンズアレイ(画像伝達パネル)
15 光透過性部材
17 二次元画像
19 立体的二次元画像
31 光透過性の平面表示装置 画面枠
立体的二次元画像表示装置

Claims

請求の範囲
[1] 二次元画像を表示する画像表示面を備えた表示部と、
前記画像表示面に離間配置され前記画像表示面から出射する光を結像させて、 立体的二次元画像を表示する画像伝達パネルとを備えた立体的二次元画像表示装 置であって、
前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に配置される光透過性部材と、 前記結像と前記光透過性部材とを重複させることで前記立体的二次元画像を前記 光透過性部材に表示させることと、前記結像と前記光透過性部材とを非重複とするこ とで空間中に前記立体的二次元画像を表示させることを変化させる結像位置可変手 段と、
を具備したことを特徴とする立体的二次元画像表示装置。
[2] 前記結像位置可変手段は、前記表示部と前記画像伝達パネルとの少なくとも一方 を第 1位置と第 2位置との間でそれぞれ移動させて、前記結像と前記光透過性部材 との重複及び非重複を実現することを特徴とする請求項 1に記載の立体的二次元画 像表示装置。
[3] 前記結像位置可変手段は、前記光透過性部材を第 3位置と第 4位置との間で移動 させて前記結像と前記光透過性部材との重複及び非重複を実現することを特徴とす る請求項 1又は 2に記載の立体的二次元画像表示装置。
[4] 前記光透過性部材が、前記画像表示面から出射する光の透過と拡散とを切り替え 可能であることを特徴とする請求項 1乃至請求項 3記載の立体的二次元画像表示装 置。
[5] 前記結像と前記光透過性部材が重複している時に、前記光透過性部材が前記画 像表示面から出射する光を拡散させることを特徴とする請求項 4に記載の立体的二 次元画像表示装置。
[6] 前記光透過性部材が、光透過性の平面表示装置であることを特徴とする請求項 1 乃至請求項 5記載の立体的二次元画像表示装置。
[7] 前記光透過性部材の前記表示部から出射する光が透過しない部分には、光を透 過させな、ゝ部材が付されて!、ることを特徴とする請求項 1乃至請求項 6記載の立体的 二次元画像表示装置。
[8] 前記結像位置可変手段が、前記画像伝達パネルに備えられた焦点可変レンズで あることを特徴とする請求項 1乃至請求項 7記載の立体的二次元画像表示装置。
[9] 前記画像伝達パネルが、マイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項 1記載 乃至請求項 8記載の立体的二次元画像表示装置。
[10] 表示部の画像表示面に二次元画像を表示し、
前記画像表示面に離間配置した画像伝達パネルによって、前記画像表示面から 出射する光を結像させて、立体的二次元画像を表示する画像表示方法であって、 前記画像伝達パネルの前記表示部とは反対側に配置される光透過性部材と、前 記結像と、を重複させることで前記立体的二次元画像を前記光透過性部材に二次 元画像として表示する、又は、前記結像と前記光透過性部材とを非重複とすることで 前記立体的二次元画像を表示することを特徴とする立体的二次元画像表示方法。
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