JPH0772445A - 3D display device - Google Patents
3D display deviceInfo
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- JPH0772445A JPH0772445A JP5217374A JP21737493A JPH0772445A JP H0772445 A JPH0772445 A JP H0772445A JP 5217374 A JP5217374 A JP 5217374A JP 21737493 A JP21737493 A JP 21737493A JP H0772445 A JPH0772445 A JP H0772445A
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- JP
- Japan
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- head
- lens
- image
- liquid crystal
- display
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Landscapes
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 立体視観察領域を格段に広げ、高解像度で高
品質の立体像を再生する3次元ディスプレイ装置を提供
する。
【構成】 複数の異なる視差像を同時に表示する液晶パ
ネル(1)と、液晶パネル(1)に装着されておりシリ
ンドリカルレンズのアレイで構成されてかつシリンドリ
カルレンズの光学特性を可変できる光学特性可変レンズ
(2)と、観察者の頭部の空間的位置を検出する頭部検
出部(3)と、頭部検出部(3)に接続されており頭部
検出部(3)で検出された頭部の位置情報に基づいて頭
部の最適位置に立体像が再生されるように光学特性可変
レンズ(2)を制御する光学特性可変レンズ制御部
(4)とを備える。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a three-dimensional display device that remarkably expands a stereoscopic observation region and reproduces a high-quality stereoscopic image with high resolution. [Configuration] A liquid crystal panel (1) that simultaneously displays a plurality of different parallax images, and an optical characteristic variable lens that is mounted on the liquid crystal panel (1) and is composed of an array of cylindrical lenses and that can change the optical characteristics of the cylindrical lenses. (2), a head detection unit (3) for detecting the spatial position of the observer's head, and a head connected to the head detection unit (3) and detected by the head detection unit (3) An optical characteristic variable lens control section (4) for controlling the optical characteristic variable lens (2) so that a stereoscopic image is reproduced at the optimum position of the head based on the position information of the section.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、特殊な眼鏡を必要とせ
ずに、立体画像が再生できる3次元ディスプレイ装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional display device capable of reproducing a stereoscopic image without requiring special glasses.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、専用のメガネなしで立体画像が見
られる3次元ディスプレイ装置として、レンチキュラレ
ンズを用いたものがある。このレンチキュラレンズを用
いた3次元ディスプレイ装置は、表示画面の各画素と対
応するレンチキュラレンズの位置合わせが容易であるこ
とや、表示画面とレンチキュラレンズとの間隔を狭くで
きるなどの理由によって、液晶ディスプレイなどのフラ
ットパネルディスプレイに適応される。2. Description of the Related Art Conventionally, there is a three-dimensional display device using a lenticular lens as a three-dimensional display device in which a stereoscopic image can be viewed without special glasses. A three-dimensional display device using this lenticular lens is a liquid crystal display device because it is easy to align the lenticular lens corresponding to each pixel of the display screen and the distance between the display screen and the lenticular lens can be narrowed. Adapted to flat panel displays such as.
【0003】図12にレンチキュラレンズを用いた従来
の3次元ディスプレイ装置を示す。この3次元ディスプ
レイ装置は、液晶パネルの表示面に直接レンチキュラレ
ンズを貼ったタイプのものである。液晶パネルに同時に
異なる視差像を2枚表示した2眼式である。液晶パネル
1の表示画素Di1に左目に対応する視差像(以下、左
目用画像)の一部が、表示画素Di2に右目に対応する
視差像(以下、右目用画像)の一部が表示されている。
表示画素Di1とDi2のペアに対して、シリンドリカ
ルレンズLiが対応して置かれる。表示画素Di1、D
i2を透過した光はシリンドリカルレンズLiの働きに
よって、観察領域内のそれぞれ表示空間P、表示空間Q
に分離される。これは、iが1からnにわたって、同様
なことが起こり、表示空間Pには左目用画像が集められ
ていて、表示空間Qには右目用画像が集められている。
表示空間P、表示空間Qにそれぞれ左目、右目をもって
くると立体像が観察できる。FIG. 12 shows a conventional three-dimensional display device using a lenticular lens. This three-dimensional display device is a type in which a lenticular lens is directly attached to the display surface of a liquid crystal panel. It is a twin-lens system in which two different parallax images are simultaneously displayed on the liquid crystal panel. A part of the parallax image corresponding to the left eye (hereinafter, the image for the left eye) is displayed on the display pixel Di1 of the liquid crystal panel 1, and a part of the parallax image corresponding to the right eye (hereinafter, the image for the right eye) is displayed on the display pixel Di2. There is.
A cylindrical lens Li is placed corresponding to the pair of display pixels Di1 and Di2. Display pixels Di1, D
The light transmitted through i2 is displayed in the display space P and the display space Q in the observation area by the action of the cylindrical lens Li.
Is separated into The same thing happens with i from 1 to n, the left-eye images are collected in the display space P, and the right-eye images are collected in the display space Q.
A stereoscopic image can be observed by bringing the left eye and the right eye into the display space P and the display space Q, respectively.
【0004】このように、レンチキュラ方式の3次元デ
ィスプレイ装置では、立体像が観察できる空間は限定さ
れていて、かつとびとびのところに存在する。As described above, in the lenticular-type three-dimensional display device, the space in which the stereoscopic image can be observed is limited, and exists in everywhere.
【0005】一方、立体像が観察できる空間を広げる目
的で、多数の異なる視差像を再生する多眼式を採用する
場合がある。しかし、その場合液晶パネル1に同時に多
数(3枚以上)の異なる視差像を表示しなければなら
ず、液晶パネル1の表示画素数は限定されているので、
1枚の視差像の解像度は大きく減少する。On the other hand, a multi-lens system for reproducing a large number of different parallax images may be adopted for the purpose of expanding a space in which a stereoscopic image can be observed. However, in that case, a large number (three or more) of different parallax images must be simultaneously displayed on the liquid crystal panel 1, and the number of display pixels of the liquid crystal panel 1 is limited.
The resolution of one parallax image is greatly reduced.
【0006】そこで、より広い空間で高解像度の立体像
が観察できるようにと、2眼式の立体像を再生しながら
観察者の頭部の位置を検出して、立体再生像をその位置
に合わせる従来の頭部追跡型3次元ディスプレイがあ
る。Therefore, in order to observe a high-resolution stereoscopic image in a wider space, the position of the observer's head is detected while reproducing the stereoscopic image of the twin-lens type, and the stereoscopically reproduced image is located at that position. There is a conventional head-tracking three-dimensional display that matches.
【0007】観察者の位置は例えば、ビデオカメラで常
時撮影し、その画像信号から顔の輪郭または目の位置を
検出する。その位置に立体再生像が表示されるように、
制御する。The position of the observer is, for example, constantly photographed by a video camera, and the contour of the face or the position of the eyes is detected from the image signal. So that the stereoscopic reproduction image is displayed at that position,
Control.
【0008】図13に頭部追跡型3次元ディスプレイの
基本原理を説明する図を示す。液晶パネル1の前面にレ
ンチキュラレンズ100が置かれ、立体像が再生される
原理は図11で説明した原理と同じである。FIG. 13 shows a diagram for explaining the basic principle of a head tracking three-dimensional display. The principle of placing a lenticular lens 100 on the front surface of the liquid crystal panel 1 and reproducing a stereoscopic image is the same as the principle described in FIG.
【0009】図12と異なる点はレンチキュラレンズ1
00にレンズ移動装置101が接続されていて、液晶パ
ネル1に対するレンチキュラレンズ100の相対的位置
を可変できることである。液晶パネル1に対するレンチ
キュラレンズ100の相対位置が変わると、レンチキュ
ラレンズを構成する各シリンドリカルレンズの作用によ
って、シリンドリカルレンズからの出射方向が変わり、
表示空間の位置P′,Q′が制御できる。The difference from FIG. 12 is the lenticular lens 1.
00 is connected to the lens moving device 101, and the relative position of the lenticular lens 100 with respect to the liquid crystal panel 1 can be changed. When the relative position of the lenticular lens 100 with respect to the liquid crystal panel 1 changes, the direction of emission from the cylindrical lens changes due to the action of each cylindrical lens forming the lenticular lens.
The positions P ', Q'in the display space can be controlled.
【0010】レンズ移動装置101はレンチキュラレン
ズ100の位置を正確に制御する装置である。従って、
精密な機構系からなる。The lens moving device 101 is a device for accurately controlling the position of the lenticular lens 100. Therefore,
It consists of a precise mechanical system.
【0011】レンチキュラレンズを移動させることによ
って立体像が再生される位置を、検出された頭部の位置
に合うように制御する。By moving the lenticular lens, the position where the stereoscopic image is reproduced is controlled so as to match the detected position of the head.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の2眼式の3次元ディスプレイ装置ではレンチキュラ方
式の原理に基づいて、立体像が観察できる空間が著しく
限定される。As described above, in the conventional twin-lens type three-dimensional display device, the space where the stereoscopic image can be observed is extremely limited based on the principle of the lenticular system.
【0013】従来の多眼式の3次元ディスプレイ装置で
は多眼の分、立体像の観察空間は広がるが、1枚の視差
像の解像度は劣化し、低品位の立体像しか再生できな
い。In the conventional multi-lens type three-dimensional display device, the viewing space for stereoscopic images is widened by the number of eyes, but the resolution of one parallax image deteriorates, and only low-quality stereoscopic images can be reproduced.
【0014】また、従来の頭部追跡型の3次元ディスプ
レイ装置では、液晶パネルとレンチキュラレンズの相対
的位置を非常に正確に制御しなければならない。そのた
めに、精密な機構系を用いるので装置が大型となり、比
較的大きいレンチキュラレンズを移動させるので表示空
間の位置制御の応答性がよくないという課題がある。ま
た、レンチキュラレンズを表示パネルと平行な面内でし
か動かさないので、頭部追跡される範囲も表示パネルに
平行な面内に限定される。Further, in the conventional head-tracking type three-dimensional display device, the relative positions of the liquid crystal panel and the lenticular lens must be controlled very accurately. Therefore, since a precise mechanical system is used, the device becomes large, and a relatively large lenticular lens is moved, so that there is a problem that the position control of the display space is not responsive. Further, since the lenticular lens is moved only in the plane parallel to the display panel, the head-tracked range is limited to the plane parallel to the display panel.
【0015】更に、従来の頭部追跡型3次元ディスプレ
イは2眼式であり、頭を動かしても観察される立体像は
変化せず、自然な立体像は再生されなかった。Furthermore, the conventional head-tracking type three-dimensional display is of a twin-lens type, and the stereoscopic image observed does not change even if the head is moved, and a natural stereoscopic image is not reproduced.
【0016】本発明の目的は、上記従来の3次元ディス
プレイ装置における問題点に鑑み、機構系を含まない頭
部追跡型の3次元ディスプレイ装置を実現し、立体視観
察領域を格段に広げ、高解像度で高品質の立体像を再生
する3次元ディスプレイ装置を提供することにある。In view of the above-mentioned problems in the conventional three-dimensional display device, an object of the present invention is to realize a head-tracking type three-dimensional display device which does not include a mechanical system, and to remarkably expand the stereoscopic observation area, An object of the present invention is to provide a three-dimensional display device that reproduces a high-quality stereoscopic image with resolution.
【0017】本発明の他の目的は、上記の特徴に加えて
頭部の位置にあった内容の立体像を再生して、自然に立
体像が観察できる3次元ディスプレイ装置を提供するこ
とにある。Another object of the present invention is to provide a three-dimensional display device capable of naturally observing a three-dimensional image by reproducing a three-dimensional image of the contents at the position of the head in addition to the above-mentioned characteristics. .
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、複数の
異なる視差像を同時に表示する表示手段と、表示手段に
装着されておりシリンドリカルレンズのアレイで構成さ
れてかつシリンドリカルレンズの光学特性を可変できる
光学手段と、観察者の頭部の空間的位置を検出する検出
手段と、検出手段に接続されており検出手段で検出され
た頭部の位置情報に基づいて頭部の最適位置に立体像が
再生されるように光学手段を制御する制御手段とを備え
る3次元ディスプレイ装置によって達成される。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to display a plurality of different parallax images at the same time, and an array of cylindrical lenses mounted on the display means and to determine the optical characteristics of the cylindrical lenses. A variable optical means, a detecting means for detecting the spatial position of the observer's head, and a three-dimensional position at the optimum position of the head based on the position information of the head connected to the detecting means and detected by the detecting means. And a control means for controlling the optical means so that the image is reproduced.
【0019】本発明の他の目的は、複数の異なる視差像
を同時に表示する表示手段と、表示手段に装着されてお
りシリンドリカルレンズのアレイで構成されてかつシリ
ンドリカルレンズの光学特性を可変できる光学手段と、
観察者の頭部の空間的位置を検出する検出手段、検出手
段に接続されており検出手段で検出された頭部の位置情
報に基づいて頭部の最適位置に立体像が再生されるよう
に記光学手段を制御する制御手段と、多眼表示を行うた
めの複数の立体信号源と、複数の立体信号源及び検出手
段に接続されており検出手段で検出された頭部の位置情
報に基づいて表示手段に表示するための立体信号を選択
する選択手段とを備える3次元ディスプレイ装置によっ
ても達成される。Another object of the present invention is an optical means which is composed of an array of cylindrical lenses which is mounted on the display means and which displays a plurality of different parallax images at the same time and which can change the optical characteristics of the cylindrical lenses. When,
Detection means for detecting the spatial position of the observer's head, so that a stereoscopic image is reproduced at the optimum position of the head based on the position information of the head connected to the detection means and detected by the detection means Control means for controlling the optical means, a plurality of stereoscopic signal sources for performing multi-view display, based on positional information of the head detected by the detection means connected to the plurality of stereoscopic signal sources and the detection means It is also achieved by a three-dimensional display device including selection means for selecting a stereoscopic signal to be displayed on the display means.
【0020】また、本発明の3次元ディスプレイ装置の
光学手段は、液晶で構成してもよい。The optical means of the three-dimensional display device of the present invention may be composed of liquid crystal.
【0021】更に 本発明の3次元ディスプレイ装置の
表示手段及び光学手段の間に投影レンズと拡散層とを備
えて構成してもよい。Further, the three-dimensional display device of the present invention may include a projection lens and a diffusion layer between the display means and the optical means.
【0022】[0022]
【作用】第1発明の3次元ディスプレイ装置では、表示
手段に複数の異なる視差像を同時に1列の表示画素列置
きに表示し、その上面に光学手段を装着する。光学手段
は電気的に光学特性が制御されるシリンドリカルレンズ
のアレイで構成される。光学手段の作用で表示手段に表
示された複数の視差像は分離されて、ある観察領域に投
影される。観察者は異なる視差像を同時に異なる目で見
れば立体視が観察できる。検出手段は観察者の頭部の空
間的位置を検出する。制御手段は、検出手段から頭部の
位置情報を受けて、その情報に基づいて最適な位置に立
体像が再生されるように光学手段の光学特性を制御す
る。In the three-dimensional display device according to the first aspect of the invention, a plurality of different parallax images are simultaneously displayed on the display means every other display pixel row, and the optical means is mounted on the upper surface thereof. The optical means is composed of an array of cylindrical lenses whose optical characteristics are electrically controlled. The plurality of parallax images displayed on the display means by the action of the optical means are separated and projected onto a certain observation area. The observer can observe stereoscopic vision by seeing different parallax images with different eyes at the same time. The detection means detects the spatial position of the observer's head. The control means receives the position information of the head from the detection means, and controls the optical characteristics of the optical means so that the stereoscopic image is reproduced at the optimum position based on the information.
【0023】第2発明の3次元ディスプレイ装置では、
表示手段に複数の異なる視差像を同時に1列の表示画素
列置きに表示する。多眼表示を行うための複数の立体信
号源が用意され、選択手段によって表示手段に表示する
立体信号を選択する。表示手段の上面に光学手段が装着
される。光学手段は電気的に光学特性が制御されるシリ
ンドリカルレンズのアレイで構成される。光学手段の作
用で表示手段に表示された複数の視差像は分離されて、
ある観察領域に投影される。観察者は異なる視差像を同
時に異なる目で見れば、立体像が観察できる。検出手段
は観察者の頭部の空間的位置を検出する。制御手段は、
検出手段から頭部の位置情報を受けて、その情報に基づ
いて最適な位置に立体像が再生されるように光学手段の
光学特性を制御する。更に、選択手段は検出手段から頭
部の位置情報を受けてその位置に合った立体信号を選択
して表示手段に表示する。In the three-dimensional display device of the second invention,
A plurality of different parallax images are simultaneously displayed on the display means every other display pixel column. A plurality of stereoscopic signal sources for multi-view display are prepared, and the stereoscopic signal to be displayed on the display means is selected by the selection means. Optical means is mounted on the upper surface of the display means. The optical means is composed of an array of cylindrical lenses whose optical characteristics are electrically controlled. The plurality of parallax images displayed on the display means are separated by the action of the optical means,
It is projected on a certain observation area. An observer can observe a stereoscopic image by viewing different parallax images with different eyes at the same time. The detection means detects the spatial position of the observer's head. The control means is
The positional information of the head is received from the detecting means, and the optical characteristic of the optical means is controlled so that the stereoscopic image is reproduced at the optimum position based on the information. Further, the selection means receives the position information of the head from the detection means, selects a stereoscopic signal matching the position and displays it on the display means.
【0024】第3の発明では、光学手段が液晶で構成さ
れているので、大きな屈折率変化があり、低電圧でレン
ズの光学特性を変化させることができる。In the third invention, since the optical means is composed of liquid crystal, there is a large change in the refractive index, and the optical characteristics of the lens can be changed at a low voltage.
【0025】第4の発明では、表示手段及び光学手段の
間に投影レンズと拡散層とを備えて、投射型の3次元デ
ィスプレイを実現して大画面表示を可能にする。In the fourth invention, the projection lens and the diffusion layer are provided between the display means and the optical means to realize a projection type three-dimensional display and enable a large screen display.
【0026】[0026]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の3次元ディス
プレイ装置の実施例を説明する。Embodiments of the three-dimensional display device of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0027】図1は、本発明の3次元ディスプレイ装置
の第1実施例の構造を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the first embodiment of the three-dimensional display device of the present invention.
【0028】本実施例の3次元ディスプレイ装置は2眼
式であり、フラットディスプレイパネルに光学特性可変
レンズを貼り付けたタイプのものであり、立体像の再生
空間を電気的に制御できるように構成されている。The three-dimensional display device of this embodiment is of a twin-lens type and is of a type in which a variable optical characteristic lens is attached to a flat display panel, and is configured to electrically control the reproduction space of a stereoscopic image. Has been done.
【0029】図1の3次元ディスプレイ装置は、表示手
段である液晶パネル1、液晶パネル1に密着して配置さ
れた光学手段である光学特性可変レンズ2、検出手段で
ある頭部検出部3、光学特性可変レンズ2及び頭部検出
部3に接続された制御手段である光学特性可変レンズ制
御部4によって構成されている。The three-dimensional display device of FIG. 1 has a liquid crystal panel 1 as a display means, an optical characteristic variable lens 2 as an optical means arranged in close contact with the liquid crystal panel 1, a head detecting section 3 as a detecting means, It is configured by an optical characteristic variable lens control unit 4 which is a control unit connected to the optical characteristic variable lens 2 and the head detecting unit 3.
【0030】液晶パネル1には2つの異なる視差像が1
画素置きに表示されている。液晶パネル1の表示画素D
i1に左目に対応する視差像(以下、左目用画像)の一
部が、表示画素Di2に右目に対応する視差像(以下、
右目用画像)の一部が表示されている(以下iはi=1
〜nを示す)。The liquid crystal panel 1 has two different parallax images.
It is displayed every other pixel. Display pixel D of liquid crystal panel 1
A part of the parallax image corresponding to the left eye of i1 (hereinafter, the image for the left eye) corresponds to the parallax image corresponding to the right eye of the display pixel Di2 (hereinafter,
A part of the image for the right eye is displayed (hereinafter i is i = 1)
~ N).
【0031】各走査線でも同様に表示されており、表示
パネルの縦方向に同じ視差像の1部がつながる。液晶パ
ネル1としてカラー液晶パネルを用いる場合には1単位
の色(例えば、赤、緑、青)の配列を縦方向にしなけれ
ばならない。そうしなければ、各色の画素の結像位置が
レンズの作用によって分離して、再生像が色ずれを起こ
す。The same display is made on each scanning line, and a part of the same parallax image is connected in the vertical direction of the display panel. When a color liquid crystal panel is used as the liquid crystal panel 1, one unit of color (for example, red, green, blue) must be arranged in the vertical direction. Otherwise, the image forming positions of the pixels of each color are separated by the action of the lens, and the reproduced image causes color shift.
【0032】液晶パネル1は、その他のフラットパネル
ディスプレイに置き換えることもできる。例えば、エレ
クトロ・ルミネッセンス(EL)パネル、プラズマディ
スプレイを用いることができる。The liquid crystal panel 1 can be replaced with another flat panel display. For example, an electroluminescence (EL) panel or a plasma display can be used.
【0033】光学特性可変レンズ2は、レンチキュラレ
ンズと同じ作用を有するレンズで、かつ電気的にそのレ
ンズ特性を制御することができる。ここでは、光学特性
可変レンズ2はシリンドリカルレンズLiのアレイから
構成されている。The variable optical characteristic lens 2 is a lens having the same function as a lenticular lens, and its lens characteristic can be electrically controlled. Here, the variable optical characteristic lens 2 is composed of an array of cylindrical lenses Li.
【0034】図1ではシリンドリカルレンズLiの断面
が示されており、レンズの長手方向と紙面の垂直な方向
は一致する。また、液晶パネル1に同じ視差像が表示さ
れている画素列とレンズの長手方向を一致させる。光学
特性可変レンズ2の詳細は後述する。FIG. 1 shows a cross section of the cylindrical lens Li, and the longitudinal direction of the lens and the direction perpendicular to the paper surface coincide with each other. In addition, the longitudinal direction of the lens is aligned with the pixel row in which the same parallax image is displayed on the liquid crystal panel 1. Details of the variable optical characteristic lens 2 will be described later.
【0035】液晶パネル1内の表示画素Di1,Di2
のペアに対して、光学特性可変レンズ2内のシリンドリ
カルレンズLiが対応しており、密着して配置される。
表示画素Di1,Di2を透過した光は、シリンドリカ
ルレンズLiの働きによって、観察領域のそれぞれ表示
空間P、表示空間Qに分離され、投影される。これはi
からnまでの全ての表示画素において同様なことが起こ
り、左目用画像が投影される表示空間P、右目用画像が
投影される表示空間Qが形成される。観察者は表示空間
P、表示空間Qにそれぞれ左目、右目をもってくると立
体像が観察できる。表示画像Di1,Di2とシリンド
リカルレンズLiの相対的位置関係を変えることで、表
示空間Pと表示空間Qの位置を制御できる。Display pixels Di1 and Di2 in the liquid crystal panel 1
The cylindrical lens Li in the variable optical characteristic lens 2 corresponds to the pair, and they are arranged in close contact with each other.
The light transmitted through the display pixels Di1 and Di2 is separated and projected into the display space P and the display space Q of the observation area by the action of the cylindrical lens Li. This is i
The same thing occurs in all the display pixels from to n, and the display space P in which the image for the left eye is projected and the display space Q in which the image for the right eye is projected are formed. An observer can observe a stereoscopic image by bringing the left eye and the right eye into the display space P and the display space Q, respectively. The positions of the display space P and the display space Q can be controlled by changing the relative positional relationship between the display images Di1 and Di2 and the cylindrical lens Li.
【0036】頭部検出部3は、液晶パネル1の周辺に配
置されており、観察者の頭部の空間上の位置を検知して
頭部の位置情報を出力する。ここで、頭部検出部3には
以下の方式のものが用いられる。The head detecting section 3 is arranged around the liquid crystal panel 1 and detects the spatial position of the observer's head and outputs the positional information of the head. Here, the head detecting unit 3 is of the following type.
【0037】まず、第1の方式は、頭部検出部3として
赤外線受発光素子を用いる方式である。この第1の方式
では、赤外線発光素子から出射されて観察者の瞳で反射
された赤外線を上記赤外線受光素子によって受光するこ
とによって、観察者の瞳の位置を検出する。First, the first method is a method using an infrared light emitting / receiving element as the head detecting section 3. In the first method, the position of the observer's pupil is detected by receiving the infrared light emitted from the infrared light emitting element and reflected by the observer's pupil by the infrared light receiving element.
【0038】第2の方式は、ビデオカメラで常時観察者
の顔面を捕らえ、その顔面の画像を画像処理することに
より、瞳を認識して観察者の瞳の空間位置を検出する方
法である。第2の方式では、頭部検出部3をビデオカメ
ラ、画像処理・認識装置及び位置検出装置で構成する。The second method is a method in which the face of an observer is always captured by a video camera and the image of the face is subjected to image processing to recognize the pupil and detect the spatial position of the observer's pupil. In the second method, the head detecting unit 3 is composed of a video camera, an image processing / recognizing device, and a position detecting device.
【0039】第3の方式は、観察者の頭部に磁界発生器
を取り付けて、この磁界発生器から頭部の周辺に発生す
る磁界をパネル側に設けた複数の磁界検出器を用いて検
出することによって、頭部の空間位置を検出する方法が
ある。即ち、第3の方式では、頭部検出部3を磁界発生
器、複数の磁界検出器及び磁界検出器からの信号を処理
する装置などで構成する。なお、観察者の頭部に磁界検
出器を取り付けてパネル側に磁界発生器を設けても差し
支えない。The third method is to attach a magnetic field generator to the observer's head and detect the magnetic field generated from the magnetic field generator around the head using a plurality of magnetic field detectors provided on the panel side. By doing so, there is a method of detecting the spatial position of the head. That is, in the third method, the head detecting unit 3 is configured by a magnetic field generator, a plurality of magnetic field detectors, a device that processes signals from the magnetic field detectors, and the like. A magnetic field detector may be attached to the observer's head and a magnetic field generator may be provided on the panel side.
【0040】頭部検出部3によって検出された頭部の位
置情報は光学特性可変レンズ制御部4に送られる。The position information of the head detected by the head detector 3 is sent to the variable optical characteristic lens controller 4.
【0041】光学特性可変レンズ制御部4は、頭部検出
部3で得られた頭部位置情報に基づいて、光学特性可変
レンズ2内の各シリンドリカルレンズの屈折率の大きさ
及び分布を制御する。それによって、各シリンドリカル
レンズから出射される光の方向を変え、立体視が再生さ
れる空間の位置を制御する。The variable optical characteristic lens control unit 4 controls the size and distribution of the refractive index of each cylindrical lens in the variable optical characteristic lens 2 based on the head position information obtained by the head detecting unit 3. . Thereby, the direction of the light emitted from each cylindrical lens is changed, and the position of the space in which stereoscopic vision is reproduced is controlled.
【0042】図2は、上記光学特性可変レンズの一構成
例であり、特に液晶を用いた光学特性可変レンズの一部
の断面を示す。FIG. 2 shows an example of the structure of the variable optical characteristic lens, and particularly shows a partial cross section of the variable optical characteristic lens using liquid crystal.
【0043】図2の光学特性可変レンズは、ガラス基板
13の上に短冊状電極11a、11b、11c、…を並
べた電極アレイ11が形成されている。電極アレイ11
はITO(インジウム・スズ・オキサイド)膜などの透
明電極である。図2では、短冊状電極11a、11b、
11c、…は断面を表し、紙面に垂直な方向に細長く伸
びている。もう一方のガラス基板14の上に電極12が
形成されている。電極12はガラス基板14に全面均一
な電極である。電極12も透明電極である。In the variable optical characteristic lens of FIG. 2, an electrode array 11 in which strip electrodes 11a, 11b, 11c, ... Are arranged on a glass substrate 13 is formed. Electrode array 11
Is a transparent electrode such as an ITO (indium tin oxide) film. In FIG. 2, the strip electrodes 11a, 11b,
11c, ... Represents a cross section, and is elongated in a direction perpendicular to the paper surface. The electrode 12 is formed on the other glass substrate 14. The electrode 12 is a uniform electrode on the entire surface of the glass substrate 14. The electrode 12 is also a transparent electrode.
【0044】短冊状電極11a、11b、11c、…及
び電極12はそれぞれ液晶駆動回路(図示せず)に接続
されている。The strip electrodes 11a, 11b, 11c, ... And the electrode 12 are each connected to a liquid crystal drive circuit (not shown).
【0045】電極アレイ11と電極12の間には封入さ
れた液晶10が備えられている。液晶分子10′は初期
状態でガラス基板に平行あるいは垂直の均一な状態で配
向される。A sealed liquid crystal 10 is provided between the electrode array 11 and the electrode 12. The liquid crystal molecules 10 'are initially aligned in a uniform state parallel or perpendicular to the glass substrate.
【0046】上記液晶分子10′の屈折率は、分子軸の
方向と分子軸に直交する方向とでは異なる。そのため、
液晶分子10′は光学的異方性を示す。ガラス基板1
3,14に対する液晶分子10′の傾斜角は、電極アレ
イ11と電極12の間に印加される電圧によって変化
し、それに伴って液晶分子10′の集合体が呈する屈折
率が変化する。即ち、液晶への印加電圧を制御すること
によって、光学特性可変レンズの屈折率分布を制御する
ことができる。The refractive index of the liquid crystal molecules 10 'differs between the direction of the molecular axis and the direction orthogonal to the molecular axis. for that reason,
The liquid crystal molecules 10 'exhibit optical anisotropy. Glass substrate 1
The tilt angle of the liquid crystal molecules 10 'with respect to 3 and 14 changes depending on the voltage applied between the electrode array 11 and the electrode 12, and the refractive index exhibited by the aggregate of the liquid crystal molecules 10' changes accordingly. That is, the refractive index distribution of the variable optical characteristic lens can be controlled by controlling the voltage applied to the liquid crystal.
【0047】上記液晶分子10′への印加電圧のパター
ンの一例を示す。いま、仮に、初期状態をホモジニアス
配向(ガラス基板に平行)とし、電極11eを中心とし
て、電極11dと11f、電極11cと11g、電極1
1b、11hの順に印加する電圧を減少させると、液晶
分子10′の集合体の屈折率の分布は図3に示すように
変化する。An example of the pattern of the voltage applied to the liquid crystal molecules 10 'will be shown. Now, assuming that the initial state is a homogeneous orientation (parallel to the glass substrate), the electrodes 11d and 11f, the electrodes 11c and 11g, and the electrode 1 are centered around the electrode 11e.
When the voltage applied in the order of 1b and 11h is decreased, the distribution of the refractive index of the aggregate of liquid crystal molecules 10 'changes as shown in FIG.
【0048】液晶分子10′の集合体の屈折率の変化の
幅は、液晶分子10′が固有する最大屈折率と最小屈折
率の間で規定される。The width of the change in the refractive index of the aggregate of the liquid crystal molecules 10 'is defined between the maximum refractive index and the minimum refractive index of the liquid crystal molecules 10'.
【0049】このように、電極アレイ11に印加する電
圧のパターンを変えれば、液晶分子10′の集合体の屈
折率の分布形状、屈折率の全体レベル、周期的に繰り返
される屈折率分布のピッチを制御することができる。As described above, if the pattern of the voltage applied to the electrode array 11 is changed, the distribution shape of the refractive index of the aggregate of the liquid crystal molecules 10 ', the entire level of the refractive index, and the pitch of the refractive index distribution which is periodically repeated. Can be controlled.
【0050】1つのシリンドリカルレンズの光学特性
は、レンズ円筒面の曲率、レンズの厚さ、レンズのピッ
チの3つの項目で規定される。図2に示す光学特性可変
レンズでは、レンズ球面の曲率は屈折率の分布形状に、
レンズの厚さは屈折率の全体レベルに、レンズのピッチ
は屈折率分布のピッチに対応する。The optical characteristics of one cylindrical lens are defined by three items: the curvature of the lens cylindrical surface, the thickness of the lens, and the pitch of the lens. In the variable optical characteristic lens shown in FIG. 2, the curvature of the lens spherical surface has a distribution shape of the refractive index,
The lens thickness corresponds to the overall level of the refractive index, and the lens pitch corresponds to the pitch of the refractive index distribution.
【0051】次に、図4〜図7を参照して、シリンドリ
カルレンズの光学特性と立体視の再生位置の関係を説明
する。Next, the relationship between the optical characteristics of the cylindrical lens and the stereoscopic playback position will be described with reference to FIGS.
【0052】図4にシリンドリカルレンズの光学特性を
決める変数を示す。液晶パネルの中央の画素Di1、D
i2に対応したシリンドリカルレンズLiがあり、図2
にはその断面が示されている。シリンドリカルレンズL
iは円筒面をもち、その曲率中心を原点とし、円筒面の
長手方向をy軸とし、y軸に直交し、シリンドリカルレ
ンズが並んでいる方向をx軸とし、x軸とy軸に直交
し、観察方向に伸びる軸をz軸とする。FIG. 4 shows variables that determine the optical characteristics of the cylindrical lens. Central pixel Di1, D of the liquid crystal panel
There is a cylindrical lens Li corresponding to i2.
Shows the cross section. Cylindrical lens L
i has a cylindrical surface, its center of curvature is the origin, the longitudinal direction of the cylindrical surface is the y-axis, orthogonal to the y-axis, the direction in which the cylindrical lenses are arranged is the x-axis, and the x-axis is orthogonal to the y-axis. , And the axis extending in the observation direction is the z axis.
【0053】シリンドリカルレンズの円筒面の曲率を
R、厚さをt、ピッチをPl、レンズ媒体の屈折率をn
とする。また、表示画素Di1,Di2の幅(x軸方
向)をPd、表示画素Di1,Di2の中点とシリンド
リカルレンズLiの中心軸(z軸)とのずれ(x軸方
向)PHとする。液晶パネルのx軸方向の表示画素をD
とする。The curvature of the cylindrical surface of the cylindrical lens is R, the thickness is t, the pitch is Pl, and the refractive index of the lens medium is n.
And Further, the width (x-axis direction) of the display pixels Di1 and Di2 is Pd, and the shift (x-axis direction) PH between the midpoint of the display pixels Di1 and Di2 and the central axis (z-axis) of the cylindrical lens Li is set. The display pixel in the x-axis direction of the liquid crystal panel is D
And
【0054】観察領域にある、x−y平面に平行でかつ
距離z0 離れた面をa−a′平面とし、a−a′平面に
投影される投影像P,Qのx軸方向の幅をdiとし、投
影像P,Qの中点Aとz軸との距離をx0 とする。投影
像の幅diは人間の平均的な目(瞳)の間隔(約65m
m)以上に設定するのが好ましいが、必要以上に大きな
値にすると光が分散して投影像が暗くなる。A plane in the observation area which is parallel to the xy plane and is separated by a distance z 0 is defined as an aa 'plane, and the projected images P and Q projected on the aa' plane have a width in the x-axis direction. Is di and the distance between the midpoint A of the projected images P and Q and the z axis is x 0 . The width di of the projected image is the average human eye (pupil) interval (about 65 m).
m) or more is preferable, but if the value is larger than necessary, the light is dispersed and the projected image becomes dark.
【0055】観察者の左目、右目の中点に点Aが合うよ
うに制御すれば、観察者は頭をある範囲内で動かして
も、立体視が可能である。レンズの光学特性を規定する
変数t、R、P1、PHを調節することで点Aの空間位
置(x0 ,z0 )を制御することができる。ここで、P
d、D、n、diは予め設定された固定の値をもつ。By controlling the point A so that the midpoints of the left and right eyes of the observer are aligned with each other, the observer can perform stereoscopic vision even if the head is moved within a certain range. The spatial position (x 0 , z 0 ) of the point A can be controlled by adjusting the variables t, R, P1, and PH that define the optical characteristics of the lens. Where P
d, D, n, and di have preset fixed values.
【0056】図5は、表示画素1個からa−a′平面に
投影される像の関係を表す。簡単な相似形となり、
(1)式を満たす。FIG. 5 shows the relationship between the images projected from one display pixel on the aa 'plane. It becomes a simple analogy,
Formula (1) is satisfied.
【0057】Pd/di=(t−R)/z0 …(1) 一方、レンチキュラレンズは液晶表示面で焦点を結ぶの
が適当である。その条件は(2)式で満たされる。Pd / di = (t−R) / z 0 (1) On the other hand, it is appropriate that the lenticular lens is focused on the liquid crystal display surface. The condition is satisfied by the equation (2).
【0058】1/t=(n−1)/n・R…(2) (1)式と(2)式からレンズの厚さt、円筒面の曲率
半径Rを求めることができる。1 / t = (n-1) /n.R ... (2) The thickness t of the lens and the radius of curvature R of the cylindrical surface can be obtained from the equations (1) and (2).
【0059】t=(n・z0 ・Pd)/di…(3) R={(n−1)・z0 ・Pd}/di…(4) ここで、t、Rは頭部位置検出部より検出された距離z
0 に基づいて算出される。T = (n · z 0 · Pd) / di (3) R = {(n−1) · z 0 · Pd} / di (4) where t and R are head position detection Distance detected from the part z
It is calculated based on 0 .
【0060】図6は、表示画素2つ分(2眼式なので)
の幅2PdとレンズピッチP1の関係を示す。このレン
ズピッチP1の設定は、各表示画素を透過した光が再生
空間Pまたは再生空間Qに集中することを目的とする。FIG. 6 shows two display pixels (because of the twin-lens type).
2 shows the relationship between the width 2Pd and the lens pitch P1. The setting of the lens pitch P1 is intended to concentrate the light transmitted through each display pixel in the reproduction space P or the reproduction space Q.
【0061】 P1/2Pd=(z0 −R)/(z0 +t−R)…(5) ここで、P1は(1)式、(3)式〜(5)式から次の
ように求められる。P1 / 2Pd = (z 0 −R) / (z 0 + t−R) (5) Here, P1 is obtained from the equations (1) and (3) to (5) as follows. To be
【0062】 P1=2Pd・{di−(n−1)・Pd}/(di+Pd)…(6) 図7は、表示画素とレンチキュラレンズの相対位置のず
れ量PHと投影像の位置x0 との関係を示す。これは投
影パターンの中心点Aの空間位置を制御することを目的
とする。P1 = 2Pd · {di− (n−1) · Pd} / (di + Pd) (6) FIG. 7 shows the shift amount PH of the relative position between the display pixel and the lenticular lens and the position x 0 of the projected image. Shows the relationship. This is intended to control the spatial position of the center point A of the projected pattern.
【0063】PH/x0 =(t−R)/z0 …(7) (1)式と(7)式よりPHは(8)式で表される。PH / x 0 = (t−R) / z 0 (7) From equations (1) and (7), PH is represented by equation (8).
【0064】PH=(x0 ・Pd)/di…(8) このように、レンズの円筒面の半径R、レンズの厚さ
t、レンズのピッチP1及び液晶パネルの中心点での表
示画素とレンズの相対的なずれPHとを制御すれば、投
影パターン(点A)の空間位置を制御することができ
る。また、変数R、t、P1及びPHは予め設定されて
既知の液晶パネルの表示画素の幅Pd、距離z0 離れた
a−a′平面に投影される投影像P,Qの幅di、レン
ズ媒体の屈折率n及び観察者の頭部位置検出部で求めら
れた頭部の位置(x0 ,z0 )から算出される。PH = (x 0 · Pd) / di (8) Thus, the radius R of the cylindrical surface of the lens, the thickness t of the lens, the pitch P1 of the lens, and the display pixel at the center point of the liquid crystal panel. By controlling the relative displacement PH of the lens, the spatial position of the projection pattern (point A) can be controlled. Further, variables R, t, P1 and PH are set in advance and the width Pd of the display pixel of a known liquid crystal panel, the width di of the projected images P and Q projected on the aa ′ plane at a distance z 0 , the lens It is calculated from the refractive index n of the medium and the head position (x 0 , z 0 ) obtained by the observer's head position detection unit.
【0065】図2に示す光学特性可変レンズでは、上記
変数のレンズの円筒面の半径Rは屈折率分布の形状に対
応し、電極アレイ11に加える電圧パターンの形状で制
御される。レンズの厚さtは屈折率分布の全体的なレベ
ルに対応し、電極アレイ11に加える電圧パターンの全
体的なレベルで制御される。レンズのピッチP1は周期
的に変化する屈折率分布のピッチに対応し、電極アレイ
11に加える電圧パターンのピッチで制御される。液晶
パネルの中心点での表示画素とレンズの相対的なずれP
Hは周期的に変化する屈折率分布の位相に対応し、電極
アレイ11に加える電圧パターンをシフトすることで制
御できる。In the variable optical characteristic lens shown in FIG. 2, the radius R of the cylindrical surface of the lens having the above variable corresponds to the shape of the refractive index distribution and is controlled by the shape of the voltage pattern applied to the electrode array 11. The lens thickness t corresponds to the overall level of the refractive index distribution and is controlled by the overall level of the voltage pattern applied to the electrode array 11. The lens pitch P1 corresponds to the pitch of the refractive index distribution that changes periodically, and is controlled by the pitch of the voltage pattern applied to the electrode array 11. Relative displacement P between the display pixel and the lens at the center point of the liquid crystal panel P
H corresponds to the phase of the refractive index distribution that changes periodically, and can be controlled by shifting the voltage pattern applied to the electrode array 11.
【0066】本実施例ではレンズの光学特性は全て電気
的に行うことができ、機構部を全く必要としない。In this embodiment, all the optical characteristics of the lens can be electrically performed, and no mechanical portion is required.
【0067】図8は、光学特性可変レンズの他の構成例
の構造断面を示す。FIG. 8 shows a structural cross section of another structural example of the variable optical characteristic lens.
【0068】図8の光学特性可変レンズは、ガラス基板
24の上に透明な全面電極23を形成する。全面電極2
3はITO(インジウム・スズ・オキサイド)など透明
膜で構成される。全面電極23の上に高い柔軟性を有す
る透明物体20を積層する。透明物体20が流動性を示
す場合は、透明物体20が流れ出さないように透明物体
20の上に透明皮膜21を形成する。透明皮膜21は薄
く柔軟性を有する。透明物体20は例えばシリコーン系
のゴムやオイルが用いられる。透明物体20と透明皮膜
21の間に短冊状電極22を多数並べて形成する。短冊
状電極22は図8では断面が示され、紙面に垂直な方向
に細長く伸びている。短冊状電極22とITO(インジ
ウム・スズ・オキサイド)など透明膜で構成される。短
冊状電極22は1本毎に駆動回路(図示せず)が接続さ
れている。また、全面電極23も駆動回路に接続されて
いる。In the variable optical characteristic lens of FIG. 8, the transparent whole surface electrode 23 is formed on the glass substrate 24. Full surface electrode 2
3 is composed of a transparent film such as ITO (indium tin oxide). The transparent object 20 having high flexibility is laminated on the entire surface electrode 23. When the transparent object 20 exhibits fluidity, the transparent film 21 is formed on the transparent object 20 so that the transparent object 20 does not flow out. The transparent film 21 is thin and flexible. For the transparent object 20, for example, silicone rubber or oil is used. A large number of strip-shaped electrodes 22 are formed side by side between the transparent object 20 and the transparent film 21. The strip electrode 22 has a cross section shown in FIG. 8, and extends in a direction perpendicular to the paper surface. It is composed of a strip electrode 22 and a transparent film such as ITO (indium tin oxide). A drive circuit (not shown) is connected to each of the strip electrodes 22. Further, the whole surface electrode 23 is also connected to the drive circuit.
【0069】透明物体20の表面の初期状態は平面であ
る。短冊状電極22に部分的に電圧を加え、全面電極2
3との間に働く静電力で透明物体20あるいは透明皮膜
21の表面に凹凸を付ける。一定間隔を置いた短冊状電
極22bに、全面電極23に加えられる電圧と逆の極性
の電圧を印加する。そして、上記一定間隔の中間の位置
の短冊状電極22aに、全面電極23に加えられる電圧
と同じ極性の電圧を印加する。短冊状電極22bと全面
電極23の間には静電引力が働き、短冊状電極22bと
全面電極23の間隔が縮まる。逆に、短冊状電極22a
と全面電極23の間には静電斥力が働き、短冊状電極2
2aと全面電極23の間隔が広がる。柔軟性のある透明
物体20はその影響を受けて変形する。このようにし
て、周期的に円筒面が形成されて、シリンドリカルレン
ズが構成される。The initial state of the surface of the transparent object 20 is a plane. A voltage is partially applied to the strip-shaped electrode 22 so that the entire surface electrode 2
The surface of the transparent object 20 or the transparent film 21 is made uneven by an electrostatic force acting between the transparent object 20 and the transparent object 21. A voltage having a polarity opposite to that of the voltage applied to the entire surface electrode 23 is applied to the strip electrodes 22b spaced at regular intervals. Then, a voltage having the same polarity as the voltage applied to the entire surface electrode 23 is applied to the strip-shaped electrode 22a at the intermediate position of the above-mentioned constant interval. An electrostatic attractive force acts between the strip electrode 22b and the entire surface electrode 23, and the distance between the strip electrode 22b and the entire surface electrode 23 is shortened. On the contrary, the strip electrode 22a
Electrostatic repulsion acts between the whole surface electrode 23 and the strip electrode 2
The distance between 2a and the entire surface electrode 23 is increased. The flexible transparent object 20 is deformed under the influence thereof. In this way, the cylindrical surface is periodically formed to form the cylindrical lens.
【0070】レンズとして必要とされる円筒面の凹凸は
1mm程度である。低電圧で変形させるには、短冊状電
極22と全面電極23の間に生じる電界を大きくするの
が効果的で、初期状態(平面)で短冊状電極22と全面
電極23の間隔を1.5mm程度にするのが好ましい。
必要とされるレンズ全体の厚さがあるが、それはガラス
基板24の厚さで調節する。The unevenness of the cylindrical surface required as a lens is about 1 mm. In order to deform at a low voltage, it is effective to increase the electric field generated between the strip electrode 22 and the entire surface electrode 23. In the initial state (flat), the interval between the strip electrode 22 and the entire surface electrode 23 is 1.5 mm. It is preferable to adjust the degree.
There is a total lens thickness needed, which is adjusted by the thickness of the glass substrate 24.
【0071】電圧を印加する短冊状電極22は22aと
22bに限定されることはなく、一連の短冊状電極22
にある電圧パターンをもって、電圧が印加されることが
ある。The strip electrodes 22 to which a voltage is applied are not limited to 22a and 22b, and a series of strip electrodes 22 may be used.
The voltage may be applied according to the voltage pattern in.
【0072】円筒面の形状(曲率半径、厚さ)は短冊状
電極22に印加する電圧パターンの形で制御する。円筒
面の周期は短冊状電極22に印加される電圧パターンの
周期で制御する。また、円筒面が形成される位置は短冊
状電極22に印加される電圧パターンをシフトして制御
する。このようにして、透明物体20あるいは透明皮膜
21の表面に形成される円筒面の形状及び位置を短冊状
電極22に印加される電圧パターンで制御することがで
きる。The shape (curvature radius, thickness) of the cylindrical surface is controlled by the shape of the voltage pattern applied to the strip electrode 22. The cycle of the cylindrical surface is controlled by the cycle of the voltage pattern applied to the strip electrode 22. The position where the cylindrical surface is formed is controlled by shifting the voltage pattern applied to the strip electrode 22. In this way, the shape and position of the cylindrical surface formed on the surface of the transparent object 20 or the transparent film 21 can be controlled by the voltage pattern applied to the strip electrode 22.
【0073】上述したように実施例は、観察者の位置に
合わせて、立体視の再生される位置を制御し、広い範囲
で立体視が観察されるように構成した。しかし、液晶パ
ネルには異なる2つの視差像が表示されているだけなの
で、観察者が移動しても観察される立体視像は変わらな
い。即ち、本実施例では、2眼式3次元ディスプレイ装
置の観察領域の拡大化を図った。As described above, the embodiment is configured to control the reproduction position of stereoscopic vision in accordance with the position of the observer so that stereoscopic vision can be observed in a wide range. However, since only two different parallax images are displayed on the liquid crystal panel, the stereoscopic image observed does not change even if the observer moves. That is, in this embodiment, the observation area of the twin-lens type three-dimensional display device is enlarged.
【0074】通常、観察者の頭部が移動すると、観察さ
れる立体視像も変わるのが自然である。即ち、複数の立
体視像を備えた多眼式が3次元ディスプレイにとって望
ましい。次に、多眼式に対応した実施例を説明する。Normally, when the head of the observer moves, the observed stereoscopic image naturally changes. That is, a multi-view type having a plurality of stereoscopic images is desirable for a three-dimensional display. Next, an embodiment corresponding to the multiview system will be described.
【0075】図9は、本発明の3次元ディスプレイ装置
の他の実施例の構成を示す。FIG. 9 shows the configuration of another embodiment of the three-dimensional display device of the present invention.
【0076】図9の3次元ディスプレイ装置は、液晶パ
ネルの前面にレンチキュラレンズを置く直視型の3次元
ディスプレイ装置であり、特に4眼表示の場合を示す。The three-dimensional display device shown in FIG. 9 is a direct-view type three-dimensional display device in which a lenticular lens is placed on the front surface of a liquid crystal panel, and particularly shows a case of four-eye display.
【0077】図9の3次元ディスプレイ装置は、表示手
段である液晶パネル1、液晶パネル1の前面に密着して
配置された光学手段である光学特性可変レンズ2、検出
手段である頭部検出部3、頭部検出部3及び光学特性可
変レンズ2に接続された制御手段である光学特性可変レ
ンズ制御部4、液晶パネル1に接続された立体信号合成
部42、立体信号合成部42に接続された選択手段であ
る立体信号選択部43、立体信号選択部43に接続され
た立体信号源33〜36によって構成されている。The three-dimensional display device of FIG. 9 has a liquid crystal panel 1 which is a display means, an optical characteristic variable lens 2 which is an optical means arranged in close contact with the front surface of the liquid crystal panel 1, and a head detecting section which is a detecting means. 3, a head detecting unit 3, an optical characteristic variable lens control unit 4, which is a control unit connected to the variable optical characteristic lens 2, a stereoscopic signal synthesizing unit 42 connected to the liquid crystal panel 1, and a stereoscopic signal synthesizing unit 42. The stereoscopic signal selection unit 43, which is a selection unit, and the stereoscopic signal sources 33 to 36 connected to the stereoscopic signal selection unit 43.
【0078】図9の3次元ディスプレイ装置では、液晶
パネル1の前面に光学特性可変レンズ2が貼り付けられ
る。実際の装置では液晶パネル1の背面に表示用照明光
源が置かれるが、図9では省略してある。In the three-dimensional display device of FIG. 9, the variable optical characteristic lens 2 is attached to the front surface of the liquid crystal panel 1. In an actual device, a display illumination light source is placed on the back surface of the liquid crystal panel 1, but it is omitted in FIG.
【0079】図9の実施例では画像表示パネルとして液
晶パネルを用いたが、その他にエレクトロ・ルミネッセ
ンス(EL)パネル、プラズマディスプレイ、発光ダイ
オード(LED)アレイなどのフラットパネルディスプ
レイを用いることができる。そのときは表示用照明光源
を必要としない。Although the liquid crystal panel is used as the image display panel in the embodiment shown in FIG. 9, a flat panel display such as an electroluminescence (EL) panel, a plasma display, and a light emitting diode (LED) array can be used. At that time, the display illumination light source is not required.
【0080】液晶パネル1には通常、カラー液晶パネル
が用いられる。そのとき、レンズの作用によって色画像
が分離しないように液晶パネルのカラーフィルタの配列
は、レンチキュラレンズの長手方向(垂直方向)と同じ
にする。A color liquid crystal panel is usually used as the liquid crystal panel 1. At that time, the arrangement of the color filters of the liquid crystal panel is the same as the longitudinal direction (vertical direction) of the lenticular lens so that the color images are not separated by the action of the lens.
【0081】光学特性可変レンズ2はシリンドリカルレ
ンズのアレイである。図9の光学特性可変レンズ2は、
紙面に垂直方向に細長いシリンドリカルレンズのアレイ
の断面を表している。The variable optical characteristic lens 2 is an array of cylindrical lenses. The variable optical characteristic lens 2 of FIG.
2 shows a cross section of an array of cylindrical lenses elongated in the direction perpendicular to the plane of the drawing.
【0082】図9の実施例においては、4つの異なる視
差像が表示できる4眼式であるが、同時に表示するのは
2つの異なる視差像である。従って、本実施例において
用いる光学特性可変レンズ2は通常2眼式の3次元ディ
スプレイ装置に用いられるものと同一である。即ち、表
示画素Di1,Di2のペアに対して光学特性可変レン
ズ2内のシレンドリカルレンズLiが対応して置かれる
(以下i=1〜nを表す)。画素Di1,Di2を透過
した光はシリンドリカルレンズLiの働きによって、観
察領域のそれぞれ空間P、空間Qに分離される。画素D
i1に左目用視差像を、画素Di2に右目用視差像を表
示した場合には、空間P、空間Qにそれぞれ左目、右目
をもってくると立体像が観察できる。In the embodiment of FIG. 9, four different parallax images can be displayed, but two different parallax images can be displayed at the same time. Therefore, the variable optical-characteristic lens 2 used in this embodiment is the same as that used in a two-lens type three-dimensional display device. That is, the cylindrical lens Li in the variable optical characteristic lens 2 is placed corresponding to the pair of display pixels Di1 and Di2 (hereinafter, i = 1 to n is represented). The light transmitted through the pixels Di1 and Di2 is separated into the space P and the space Q of the observation region by the function of the cylindrical lens Li. Pixel D
When the left-eye parallax image is displayed in i1 and the right-eye parallax image is displayed in the pixel Di2, a stereoscopic image can be observed by bringing the left eye and the right eye into the space P and the space Q, respectively.
【0083】図9では各シリンドリカルレンズLiの形
状は同じであるが、画素Di1,Di2のペアのピッチ
とシリンドリカルレンズLiのピッチは異なる。シリン
ドリカルレンズのピッチが若干小さく設定されている。
従って、液晶パネルの周辺において画素のペアの中心と
それに対応するシリンドリカルレンズの中心がずれ、そ
のずれ量は周辺にいく程大きくなる。このずれによっ
て、液晶パネル1の中央と周辺でシリンドリカルレンズ
へのそれぞれの画素からの透過光の入射角が異なるた
め、液晶パネル1の周辺の画素からの透過光を観察領域
の特定の空間Pと空間Qに集めることができる。In FIG. 9, the shape of each cylindrical lens Li is the same, but the pitch of the pair of pixels Di1 and Di2 and the pitch of the cylindrical lens Li are different. The pitch of the cylindrical lens is set to be slightly smaller.
Therefore, in the periphery of the liquid crystal panel, the center of the pair of pixels and the center of the corresponding cylindrical lens deviate, and the amount of deviation increases toward the periphery. Due to this shift, the incident angle of the transmitted light from each pixel to the cylindrical lens is different between the center and the periphery of the liquid crystal panel 1, so that the transmitted light from the peripheral pixels of the liquid crystal panel 1 becomes the specific space P of the observation region. Can be collected in space Q.
【0084】液晶パネル1に表示する視差像を得る手段
としては、図10に示すような4台のビデオカメラを、
一定の間隔で、その中心軸を対象物体に向けて配置する
撮像系がある。これにより、4つの異なる像が得られる
が、カメラ44によって得られる像を像1とし、これを
図9中の立体信号源33として用いる。同様に、カメラ
45によって得られる像2を立体信号源34に、カメラ
46によって得られる像3を立体信号源35に、カメラ
47によって得られる像4を立体信号源36に対応させ
る。このうちの隣り合う2つの像について、左側のカメ
ラの像を左目で、右側のカメラの像を右目で観察するこ
とにより、立体視が可能になる。本実施例のような4眼
式の場合には、3つの異なる方向の立体像を観察するこ
とができる。ここで3つの異なる立体像とは、左目と右
目でそれぞれ(像1と像2)、(像2と像3)、(像3
と像4)を見る場合に観察される立体像である。なお、
4つの異なる像を生成する手段として、コンピュータグ
ラフィックスを用いる方法もある。また、立体信号源は
実時間で動くものであっても、光ディスクのような蓄積
系に記録されたものであってもよい。As means for obtaining the parallax image displayed on the liquid crystal panel 1, four video cameras as shown in FIG.
There is an imaging system in which the central axis of the object is arranged at a constant interval toward the target object. As a result, four different images are obtained, but the image obtained by the camera 44 is referred to as image 1 and is used as the stereoscopic signal source 33 in FIG. Similarly, the image 2 obtained by the camera 45 corresponds to the stereoscopic signal source 34, the image 3 obtained by the camera 46 corresponds to the stereoscopic signal source 35, and the image 4 obtained by the camera 47 corresponds to the stereoscopic signal source 36. By observing the image of the left camera with the left eye and the image of the right camera with the right eye of two adjacent images, stereoscopic vision becomes possible. In the case of the four-lens type as in this embodiment, three-dimensional images in three different directions can be observed. Here, the three different stereoscopic images are (image 1 and image 2), (image 2 and image 3), and (image 3
And the image 4) is a stereoscopic image observed. In addition,
There is also a method of using computer graphics as a means for generating four different images. Further, the stereoscopic signal source may be one that moves in real time or one that is recorded in a storage system such as an optical disk.
【0085】頭部検出部3は、観察者の頭部、特に両眼
の中点の空間的位置を検出する装置である。頭部検出の
方式はいくつか考えられる。第1の方式として、頭部検
出部に赤外線発光素子を備えて、近赤外線を観察者の頭
部に照射し、その反射強度を測定することにより、観察
者の頭部位置を検出する方法がある。The head detecting unit 3 is a device for detecting the spatial position of the observer's head, especially the midpoint of both eyes. There are several methods of head detection. As a first method, a method of detecting the head position of the observer by providing an infrared light emitting element in the head detecting unit, irradiating the near infrared ray to the head of the observer, and measuring the reflection intensity thereof. is there.
【0086】第2の方式として、ビデオカメラあるいは
電荷結合素子(CCD)カメラで常に観察者を捕らえ、
画像処理によって瞳を認識してその空間位置を検出する
方法がある。この場合、頭部検出部にビデオカメラ、画
像処理・認識装置、位置検出装置が含まれる。As a second method, a video camera or a charge-coupled device (CCD) camera always captures an observer,
There is a method of recognizing the pupil by image processing and detecting its spatial position. In this case, the head detection unit includes a video camera, an image processing / recognition device, and a position detection device.
【0087】第3の方式として、観察者の頭部に磁界発
生器をつけて、複数の磁界検出器を用いて、磁界発生器
の空間位置を検出する方法がある。この場合、頭部検出
部に磁界発生器、複数の磁界検出器、磁界検出器からの
信号の処理装置などが含まれる。この方式では、観察者
の頭部に磁界検出器をつけて、パネル側に磁界発生器を
置く場合もある。A third method is to attach a magnetic field generator to the observer's head and use a plurality of magnetic field detectors to detect the spatial position of the magnetic field generator. In this case, the head detecting unit includes a magnetic field generator, a plurality of magnetic field detectors, a processing device for signals from the magnetic field detectors, and the like. In this method, a magnetic field detector may be attached to the observer's head and a magnetic field generator may be placed on the panel side.
【0088】その他の方式としては、機械的な方式、超
音波を用いる方式、慣性力を用いた方式などがある。Other methods include a mechanical method, a method using ultrasonic waves, and a method using inertial force.
【0089】次に、観察者の頭部に追随して立体像の再
生位置を制御し、かつ再生される立体像を変える手法を
説明する。Next, a method of following the head of the observer to control the reproduction position of the stereoscopic image and changing the reproduced stereoscopic image will be described.
【0090】図10で示すような撮影系で撮影して表示
する場合、観察領域を予め液晶パネル1に垂直な2つの
平面で区切り、3つの空間S、T、Uに分割する。空間
S、T、Uはカメラの配置で決まる。空間SとTはカメ
ラ45のレンズの主点を通り、液晶パネルに垂直な平面
で分割されれ、また、空間TとUはカメラ46の主点を
通り、液晶パネルに垂直な平面で分割される。In the case of photographing and displaying with a photographing system as shown in FIG. 10, the observation area is divided into two planes perpendicular to the liquid crystal panel 1 in advance and divided into three spaces S, T and U. Spaces S, T, and U are determined by the arrangement of cameras. The spaces S and T pass through the principal point of the lens of the camera 45 and are divided by a plane perpendicular to the liquid crystal panel, and the spaces T and U pass through the principal point of the camera 46 and are divided by a plane perpendicular to the liquid crystal panel. It
【0091】頭部検出部3によって検出された両眼の中
点の位置情報は光学特性可変レンズ制御部4に送られ
る。光学特性可変レンズ制御部4は光学特性可変レンズ
2の光学特性を制御して、液晶パネル1の表示画素Di
1あるいは表示画素Di2に表示された像の投影像P及
び投影像Qの位置を制御する。投影像Pと投影像Qの投
影位置はその境界の点Aを観察者の両眼の中点に合わせ
られるように制御される。The position information of the midpoint of both eyes detected by the head detecting section 3 is sent to the optical characteristic variable lens control section 4. The optical characteristic variable lens control unit 4 controls the optical characteristic of the optical characteristic variable lens 2 to display the display pixel Di of the liquid crystal panel 1.
1 or the positions of the projected image P and the projected image Q of the image displayed on the display pixel Di2 are controlled. The projection positions of the projected image P and the projected image Q are controlled so that the point A at the boundary can be aligned with the midpoint of both eyes of the observer.
【0092】光学特性可変レンズ2の作用は上述の実施
例と同様である。The operation of the variable optical characteristic lens 2 is the same as that of the above-mentioned embodiment.
【0093】立体信号選択部43には、例えば上述した
図10のような撮像系によって得られた4つの立体信号
源33〜36が接続されており、頭部の位置情報によっ
て4つの立体信号源の内の1つを左目用信号に割り当
て、別の1つを右目用信号に割り当てる。立体信号合成
部42は、立体信号選択部43によって選択された2つ
の信号を、それぞれ偶数フィールドと奇数フィールドに
振り分け、液晶パネル1上で左目用視差像と右目用視差
像を表示画素Di1と表示画素Di2に表示させる。Four stereoscopic signal sources 33 to 36 obtained by, for example, the above-described image pickup system as shown in FIG. 10 are connected to the stereoscopic signal selecting unit 43, and four stereoscopic signal sources are determined by the positional information of the head. One of the two is assigned to the signal for the left eye, and another one is assigned to the signal for the right eye. The stereoscopic signal synthesizing unit 42 distributes the two signals selected by the stereoscopic signal selecting unit 43 into an even field and an odd field, respectively, and displays the left-eye parallax image and the right-eye parallax image as display pixels Di1 on the liquid crystal panel 1. It is displayed on the pixel Di2.
【0094】例えば、いま観察者の両眼の中点が空間T
内にあって、境界点Aも空間T内に制御されていると
(図9の点A)、液晶パネル1の表示画素Di1に像2
を、表示画素Di2に像3を表示する。観察者が頭を移
動させて、それに追随した境界点Aが空間Uに入ったと
き(図9の点A′)には、液晶パネル1の表示画素Di
1に像3を、表示画素Di2に像4を表示して像を入れ
換える。For example, the midpoint of both eyes of the observer is now the space T.
If the boundary point A is also inside the space T (point A in FIG. 9), the image 2 is displayed on the display pixel Di1 of the liquid crystal panel 1.
, And the image 3 is displayed on the display pixel Di2. When the observer moves his / her head and the boundary point A following it moves into the space U (point A ′ in FIG. 9), the display pixel Di of the liquid crystal panel 1 is displayed.
The image 3 is displayed in 1 and the image 4 is displayed in the display pixel Di 2, and the images are exchanged.
【0095】即ち、観察者の位置に追随した境界点Aが
どの空間に存在するかによって、液晶パネル1に表示す
る像を入れ換える。境界点Aの位置と表示する像の関係
を表1に示す。That is, the images displayed on the liquid crystal panel 1 are switched depending on in which space the boundary point A following the position of the observer exists. Table 1 shows the relationship between the position of the boundary point A and the image to be displayed.
【0096】[0096]
【表1】 [Table 1]
【0097】頭部検出部3によって検出された頭部の位
置情報は、立体信号選択部43にも送られる。その位置
情報に基づいて、立体信号選択部43は表1に示される
立体信号源の組み合わせを選択し、立体信号を立体信号
合成部42に送る。The position information of the head detected by the head detecting unit 3 is also sent to the stereoscopic signal selecting unit 43. Based on the position information, the stereoscopic signal selection unit 43 selects a combination of stereoscopic signal sources shown in Table 1 and sends the stereoscopic signal to the stereoscopic signal synthesis unit 42.
【0098】空間Tの大きさは撮像系のカメラの間隔に
依存する。通常、カメラの間隔は人間の平均的な両眼の
間隔に合わすのがよい。また、より滑らかな像変化が得
られるように、カメラの間隔を平均的な両眼の間隔の半
分以下にすることもある。ただし、その場合にはカメラ
の台数を増やさなければ、立体像が変化して観察できる
領域が狭くなる。The size of the space T depends on the distance between the cameras of the image pickup system. In general, the distance between the cameras should match the average distance between the human eyes. Further, in order to obtain a smoother image change, the distance between the cameras may be set to half the average distance between both eyes or less. However, in that case, unless the number of cameras is increased, the stereoscopic image changes and the observable area becomes narrow.
【0099】このようにすれば、観察者が頭部を移動さ
せても、観察者の頭部の位置に合わせて、最適な位置に
立体像が再生され、かつ観察者の頭部の位置に合わせ
て、再生される立体像が変わり、非常に自然な立体像が
観察できる。By doing so, even if the observer moves his or her head, the stereoscopic image is reproduced at an optimum position in accordance with the position of the observer's head, and the position of the observer's head is adjusted. At the same time, the reproduced three-dimensional image changes, and a very natural three-dimensional image can be observed.
【0100】本発明を投射型3次元ディスプレイ装置に
も応用できる。図11にその実施例を表す投射型3次元
ディスプレイ装置の構造断面図を示す。The present invention can also be applied to a projection type three-dimensional display device. FIG. 11 is a structural cross-sectional view of the projection type three-dimensional display device showing the embodiment.
【0101】図11の投射型3次元ディスプレイ装置で
は、光源51から放射された光は集光レンズ53で集め
られて、液晶パネル1に入射される。光は液晶パネル1
で変調を受け、透過した光は投射レンズ52で光学特性
可変スクリーン50内の拡散層50bに結像される。即
ち、液晶パネル1に表示された像が拡大して拡散層50
bに投影される。In the projection type three-dimensional display device of FIG. 11, the light emitted from the light source 51 is collected by the condenser lens 53 and is incident on the liquid crystal panel 1. Light is liquid crystal panel 1
The light that has been modulated by and is transmitted by the projection lens 52 is imaged on the diffusion layer 50b in the variable optical characteristic screen 50 by the projection lens 52. That is, the image displayed on the liquid crystal panel 1 is enlarged and the diffusion layer 50
projected on b.
【0102】光学特性可変スクリーンは光学特性が電気
的に制御される可変レンチキュラレンズアレイ50aと
拡散層50bから構成される。可変レンチキュラレンズ
アレイ50aは図2あるいは図8に示される構造を有す
る。可変レンチキュラレンズアレイ50aの光学特性は
光学特性可変スクリーン制御部54によって、制御され
る。The variable optical characteristic screen is composed of a variable lenticular lens array 50a whose optical characteristics are electrically controlled and a diffusion layer 50b. The variable lenticular lens array 50a has the structure shown in FIG. 2 or 8. The optical characteristic of the variable lenticular lens array 50a is controlled by the variable optical characteristic screen controller 54.
【0103】投射型は直視型に較べて、可変レンチキュ
ラレンズアレイ50aと液晶パネル1の間に投射レンズ
52と拡散層50bが存在するだけで、本質的な違いは
ない。Compared with the direct-view type, the projection type has only the projection lens 52 and the diffusion layer 50b between the variable lenticular lens array 50a and the liquid crystal panel 1, and there is no essential difference.
【0104】上述した立体像の再生位置の制御方法及び
表示画像の切り換え方法は全く同様に応用される。頭部
検出部3、立体信号合成部42、立体信号選択部43及
び立体信号源33〜36は同様な機能を有しており、同
様な作用をする。The control method of the reproduction position of the stereoscopic image and the switching method of the display image described above are applied in exactly the same manner. The head detecting unit 3, the stereoscopic signal synthesizing unit 42, the stereoscopic signal selecting unit 43, and the stereoscopic signal sources 33 to 36 have the same functions and operate in the same manner.
【0105】[0105]
【発明の効果】第1発明の3次元ディスプレイ装置は、
複数の異なる視差像を同時に表示する表示手段と、表示
手段に装着されておりシリンドリカルレンズのアレイで
構成されてかつシリンドリカルレンズの光学特性を可変
できる光学手段と、観察者の頭部の空間的位置を検出す
る検出手段と、検出手段に接続されており検出手段で検
出された頭部の位置情報に基づいて頭部の最適位置に立
体像が再生されるように光学手段を制御する制御手段と
を備えるので、検出手段によって観察者の頭部の空間的
位置を検出し、立体像の再生位置を常に最適な位置に制
御することによって、観察者に最適な投影像が呈示でき
る。そして、立体像の再生位置を制御する手段として、
電気的に光学特性が制御できるレンズを用いるため、精
密な機構系を必要とせず、応答性にも優れ、また、3次
元ディスプレイ装置の小型化が図れる。更に、制御でき
る立体像の再生空間の位置は観察距離方向にも制御でき
るので、観察者の頭部に追随できる空間が3次元空間と
なり、頭部移動の自由度が大きくなる。According to the three-dimensional display device of the first invention,
Display means for simultaneously displaying a plurality of different parallax images, optical means mounted on the display means, comprising an array of cylindrical lenses, and capable of varying the optical characteristics of the cylindrical lenses, and the spatial position of the observer's head And a control means connected to the detection means and controlling the optical means so that the stereoscopic image is reproduced at the optimum position of the head based on the position information of the head detected by the detection means. Since the detection means detects the spatial position of the observer's head and always controls the reproduction position of the stereoscopic image to the optimum position, the optimum projected image can be presented to the observer. Then, as a means for controlling the reproduction position of the stereoscopic image,
Since a lens whose electrical characteristics can be electrically controlled is used, a precise mechanical system is not required, the response is excellent, and the three-dimensional display device can be downsized. Furthermore, since the position of the controllable three-dimensional image reproduction space can be controlled in the observation distance direction, the space that can follow the head of the observer becomes a three-dimensional space, and the degree of freedom of head movement increases.
【0106】また、第2発明の3次元ディスプレイ装置
は、複数の異なる視差像を同時に表示する表示手段と、
表示手段に装着されておりシリンドリカルレンズのアレ
イで構成されてかつシリンドリカルレンズの光学特性を
可変できる光学手段と、観察者の頭部の空間的位置を検
出する検出手段、検出手段に接続されており検出手段で
検出された頭部の位置情報に基づいて頭部の最適位置に
立体像が再生されるように記光学手段を制御する制御手
段と、多眼表示を行うための複数の立体信号源と、複数
の立体信号源及び検出手段に接続されており検出手段で
検出された頭部の位置情報に基づいて表示手段に表示す
るための立体信号を選択する選択手段とを備えるので、
検出手段によって観察者の頭部の空間的位置を検出し、
それに応じて2眼式のレンチキュラレンズによって形成
される立体像表示空間を移動するとともに、多眼表示を
行なうための複数の立体信号源が接続された選択手段に
よって再生像を選択し、観察者の位置に応じた立体像を
呈示する。この結果、第1の発明の効果に加えて、観察
者の頭部の位置に合って、滑らかに、かつ連続的に変化
する立体像を呈示することができ、非常に自然に立体像
を観察することができる。また、背面投射型プロジェク
タを用いることにより、以上の効果に加えて、大画面化
を図ることが可能になる。Further, the three-dimensional display device of the second invention comprises a display means for simultaneously displaying a plurality of different parallax images,
It is connected to the display means, an optical means composed of an array of cylindrical lenses and capable of varying the optical characteristics of the cylindrical lenses, a detecting means for detecting the spatial position of the observer's head, and a detecting means. Control means for controlling the optical means so that a stereoscopic image is reproduced at the optimum position of the head based on the position information of the head detected by the detection means, and a plurality of stereoscopic signal sources for performing multi-view display And a selection unit that is connected to a plurality of three-dimensional signal sources and a detection unit and that selects a three-dimensional signal to be displayed on the display unit based on position information of the head detected by the detection unit.
The spatial position of the observer's head is detected by the detection means,
In response to this, the stereoscopic image display space formed by the twin-lens type lenticular lens is moved, and the reproduced image is selected by the selection means to which a plurality of stereoscopic signal sources for performing multi-eye display are connected, and the viewer's Present a stereoscopic image according to the position. As a result, in addition to the effect of the first invention, it is possible to present a three-dimensional image that smoothly and continuously changes according to the position of the observer's head, and observe the three-dimensional image very naturally. can do. Further, by using the rear projection type projector, in addition to the above effects, it is possible to achieve a large screen.
【図1】本発明の3次元ディスプレイ装置の一実施例の
基本構成を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a basic configuration of an embodiment of a three-dimensional display device of the present invention.
【図2】図1の3次元ディスプレイ装置に用いられる光
学特性可変レンズの構造拡大断面図である。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a structure of a variable optical characteristic lens used in the three-dimensional display device of FIG.
【図3】図2に示す光学特性可変レンズの屈折率分布を
の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a refractive index distribution of the variable optical-characteristic lens shown in FIG.
【図4】図1の3次元ディスプレイ装置に用いられるシ
リンドリカルレンズの光学特性を表す各変数の説明図で
ある。FIG. 4 is an explanatory diagram of each variable representing the optical characteristic of the cylindrical lens used in the three-dimensional display device of FIG.
【図5】図1の3次元ディスプレイ装置における表示画
素と投影像の関係を表す説明図である。5 is an explanatory diagram showing a relationship between display pixels and a projected image in the three-dimensional display device of FIG.
【図6】図1の3次元ディスプレイ装置における表示画
素ピッチとレンチキュラレンズピッチの関係を表す説明
図である。6 is an explanatory diagram showing a relationship between a display pixel pitch and a lenticular lens pitch in the three-dimensional display device of FIG.
【図7】図1の3次元ディスプレイ装置における表示画
素とレンチキュラレンズの相対的位置のずれ量と投影像
の位置の関係を表す説明図である。7 is an explanatory diagram illustrating a relationship between a displacement amount of a relative position between a display pixel and a lenticular lens and a position of a projected image in the three-dimensional display device of FIG.
【図8】図1の3次元ディスプレイ装置に用いられる光
学特性可変レンズの他の実施例の構造拡大断面図であ
る。8 is an enlarged cross-sectional view of a structure of another embodiment of the variable optical characteristic lens used in the three-dimensional display device of FIG.
【図9】本発明の3次元ディスプレイ装置の第2実施例
の基本構造を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing a basic structure of a second embodiment of the three-dimensional display device of the present invention.
【図10】図9の3次元ディスプレイ装置に用いられる
撮影系の一例を示す概略説明図である。10 is a schematic explanatory diagram showing an example of a photographing system used in the three-dimensional display device of FIG.
【図11】投射型の3次元ディスプレイ装置の基本構造
を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing the basic structure of a projection type three-dimensional display device.
【図12】従来の3次元ディスプレイ装置の構造を示す
断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional three-dimensional display device.
【図13】従来の頭部追跡型3次元ディスプレイ装置の
構造を示す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional head tracking three-dimensional display device.
1 液晶パネル 2 光学特性可変レンズ 3 頭部検出部 4 光学特性可変レンズ制御部 33,34,35,36 立体信号源 42 立体信号合成部 43 立体信号選択部 1 Liquid Crystal Panel 2 Optical Characteristic Variable Lens 3 Head Detection Section 4 Optical Characteristic Variable Lens Control Section 33, 34, 35, 36 Stereoscopic Signal Source 42 Stereoscopic Signal Synthesizing Section 43 Stereoscopic Signal Selecting Section
Claims (4)
示手段と、該表示手段に装着されておりシリンドリカル
レンズのアレイで構成されてかつ該シリンドリカルレン
ズの光学特性を可変できる光学手段と、観察者の頭部の
空間的位置を検出する検出手段と、該検出手段に接続さ
れており該検出手段で検出された該頭部の位置情報に基
づいて該頭部の最適位置に立体像が再生されるように該
光学手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とす
る3次元ディスプレイ装置。1. A display means for simultaneously displaying a plurality of different parallax images, an optical means mounted on the display means, comprising an array of cylindrical lenses, and capable of varying the optical characteristics of the cylindrical lenses, and an observer. Detecting means for detecting the spatial position of the head, and a stereoscopic image is reproduced at the optimum position of the head based on the position information of the head connected to the detecting means. And a control means for controlling the optical means.
示手段と、該表示手段に装着されておりシリンドリカル
レンズのアレイで構成されてかつ該シリンドリカルレン
ズの光学特性を可変できる光学手段と、観察者の頭部の
空間的位置を検出する検出手段、該検出手段に接続され
ており該検出手段で検出された該頭部の位置情報に基づ
いて該頭部の最適位置に立体像が再生されるように該記
光学手段を制御する制御手段と、多眼表示を行うための
複数の立体信号源と、該複数の立体信号源及び該検出手
段に接続されており該検出手段で検出された該頭部の位
置情報に基づいて該表示手段に表示するための立体信号
を選択する選択手段とを備えることを特徴とする3次元
ディスプレイ装置。2. A display means for displaying a plurality of different parallax images at the same time, an optical means mounted on the display means, comprising an array of cylindrical lenses, and capable of varying the optical characteristics of the cylindrical lenses, and an observer. Detecting means for detecting the spatial position of the head of the head, and a stereoscopic image is reproduced at the optimum position of the head based on the position information of the head which is connected to the detecting means and is detected by the detecting means. As described above, the control means for controlling the optical recording means, the plurality of stereoscopic signal sources for performing multi-view display, the plurality of stereoscopic signal sources and the detection means connected to the detection means and detected by the detection means A three-dimensional display device comprising: a selection unit that selects a stereoscopic signal to be displayed on the display unit based on position information of the head.
特徴とする請求項1又は請求項2に記載の3次元ディス
プレイ装置。3. The three-dimensional display device according to claim 1, wherein the optical unit is made of liquid crystal.
影レンズと拡散層とを備えることを特徴とする請求項1
又は請求項2に記載の3次元ディスプレイ装置。4. A projection lens and a diffusion layer are provided between the display means and the optical means.
Alternatively, the three-dimensional display device according to claim 2.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5217374A JP2920051B2 (en) | 1993-09-01 | 1993-09-01 | 3D display device |
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| JP5217374A Expired - Fee Related JP2920051B2 (en) | 1993-05-25 | 1993-09-01 | 3D display device |
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