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JP2005284207A - Three-dimensional display device equipped with afocal optical system having opening array - Google Patents

Three-dimensional display device equipped with afocal optical system having opening array Download PDF

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JP2005284207A
JP2005284207A JP2004101928A JP2004101928A JP2005284207A JP 2005284207 A JP2005284207 A JP 2005284207A JP 2004101928 A JP2004101928 A JP 2004101928A JP 2004101928 A JP2004101928 A JP 2004101928A JP 2005284207 A JP2005284207 A JP 2005284207A
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JP
Japan
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aperture
display device
optical system
afocal optical
dimensional display
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Pending
Application number
JP2004101928A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Takagi
康博 高木
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Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
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Publication date
Application filed by Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a three-dimensional display device equipped with an afocal optical system having an opening array capable of reducing fluctuation of optical intensity to the horizontal display direction by smoothly switching a horizontal display angle range of an image by providing an opening means for controlling the horizontal display direction installed in a multiplex image formation system. <P>SOLUTION: In the three-dimensional display device equipped with the afocal optical system having the opening array, the opening means for minimizing change of the optical intensity to the horizontal display direction of a three-dimensional image in the opening array is provided. The opening means is considered as a deformed opening 3 of a parallelogram whose opposite edge facing the horizontal direction of the opening array is inclined to a vertical line. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置に関するものである。   The present invention relates to a three-dimensional display device including an afocal optical system having an aperture array.

本願発明者は、既に、水平方向により多くの画像を表示可能にするとともに、隣り合う水平表示方向をもつ画像間に表示角度範囲の重なりを作ることで画像のとびをなくすことができる立体表示装置を提案している(下記特許文献1参照)。   The inventor of the present application has already made it possible to display more images in the horizontal direction, and eliminate the skipping of the images by creating overlapping display angle ranges between the images having the adjacent horizontal display directions. (Refer to Patent Document 1 below).

図9はその従来の立体表示装置の構成図(その1)であり、図9(a)は全体の模式図、図9(b)はその二次元画像表示装置アレイの平面図、図9(c)はそのレンズアレイの平面図、図9(d)はその開口アレイの平面図である。また、図10はその立体表示装置の構成図(その2)であり、図10(a)はその水平断面を示す模式図、図10(b)はその垂直断面を示す模式図である。   FIG. 9 is a block diagram (part 1) of the conventional stereoscopic display device. FIG. 9A is a schematic diagram of the whole, FIG. 9B is a plan view of the two-dimensional image display device array, and FIG. FIG. 9C is a plan view of the lens array, and FIG. 9D is a plan view of the aperture array. FIG. 10 is a configuration diagram (part 2) of the stereoscopic display device. FIG. 10 (a) is a schematic diagram showing the horizontal section, and FIG. 10 (b) is a schematic diagram showing the vertical section.

これらの図において、110は二次元画像表示装置アレイ、111は個々の二次元画像表示装置、112はレンズアレイ、113は個々のレンズ、114は開口アレイ、115は個々の開口、116は共有レンズ、117は垂直方向拡散板、118は共通像面、119は光軸である。   In these figures, 110 is a two-dimensional image display device array, 111 is an individual two-dimensional image display device, 112 is a lens array, 113 is an individual lens, 114 is an aperture array, 115 is an individual aperture, and 116 is a shared lens. Reference numeral 117 denotes a vertical diffusion plate, 118 denotes a common image plane, and 119 denotes an optical axis.

ここでは、画面単位で画像を多重表示する。すなわち、結像系を二次元配置して、水平方向と垂直方向に表示方向が異なる複数の画像を発生させ、垂直方向拡散板117により垂直表示方向の違いを解消する。すべての画像が異なる水平表示方向をもつように結像系を配置することで、水平方向に表示方向の異なる画像を結像系の数だけ発生できる。   Here, multiple images are displayed in screen units. That is, the imaging system is two-dimensionally arranged to generate a plurality of images having different display directions in the horizontal direction and the vertical direction, and the vertical diffusion plate 117 eliminates the difference in the vertical display direction. By arranging the imaging systems so that all the images have different horizontal display directions, it is possible to generate as many images with different display directions in the horizontal direction as the number of imaging systems.

詳細に説明すると、図10(a)の水平断面図および図10(b)の垂直断面図に示すように、複数個のアフォーカル光学系を多重化した構成である。通常のアフォーカル光学系は二枚のレンズで構成されるが、この実施例では、像側のレンズを共通化した一枚の共有レンズ116を用いて複数のアフォーカル光学系を多重化する。それぞれのアフォーカル光学系の物体面に二次元画像表示装置111を配置する。それぞれの二次元画像表示装置には三次元物体を異なる水平方向に射影した二次元画像を表示する。すべてのアフォーカル光学系の像は、共通像面118の同一位置に結像される。それぞれのアフォーカル結像系の光軸119に対する水平距離と垂直距離に応じて、共通像面118での画像の水平表示方向と垂直表示方向が決まる。アフォーカル光学系は水平位置が一致しないように変形二次元配置されるため、水平方向にはすべての画像は異なる方向に表示される。さらに、垂直方向拡散板117により、光線が垂直方向に拡散されるため、画像の垂直表示方向の違いは解消される。したがって、すべての画像は異なる水平方向に表示されることになる。   More specifically, as shown in the horizontal sectional view of FIG. 10A and the vertical sectional view of FIG. 10B, a plurality of afocal optical systems are multiplexed. A normal afocal optical system is composed of two lenses. In this embodiment, a plurality of afocal optical systems are multiplexed by using a single shared lens 116 in which the image side lens is shared. A two-dimensional image display device 111 is arranged on the object plane of each afocal optical system. Each two-dimensional image display device displays a two-dimensional image obtained by projecting a three-dimensional object in different horizontal directions. All the images of the afocal optical system are formed at the same position on the common image plane 118. The horizontal display direction and the vertical display direction of the image on the common image plane 118 are determined according to the horizontal distance and the vertical distance with respect to the optical axis 119 of each afocal imaging system. Since the afocal optical system is two-dimensionally arranged so that the horizontal positions do not match, all images are displayed in different directions in the horizontal direction. Further, since the light is diffused in the vertical direction by the vertical direction diffusion plate 117, the difference in the vertical display direction of the image is eliminated. Therefore, all images are displayed in different horizontal directions.

また、大口径の凸レンズを利用する「メガネなし」の立体ディスプレイ装置において、従来排除が困難だった立体像再生時の射出瞳の切れ目を解消して、視差画像の「ぬけ」領域の発生しない高画質な立体画像の観察ができる立体画像表示装置が開示されている(下記特許文献2参照)。
特開2003−140083号公報 特開平8−240788号公報
In addition, in a 3D display device without glasses that uses a large-diameter convex lens, the discontinuity of the exit pupil at the time of 3D image playback, which has been difficult to eliminate in the past, is eliminated, and a high-quality parallax image does not appear. A stereoscopic image display device capable of observing a high-quality stereoscopic image is disclosed (see Patent Document 2 below).
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-140083 JP-A-8-240788

しかしながら、従来の変形二次元配置した多重結像系を用いた三次元表示方式では、多重結像系内に設置される水平表示方向を制御する開口は、矩形形状であり、光学系の収差などの理想結像状態からのずれに起因して、水平表示方向に対する光強度の変化が大きいことが問題点であった。   However, in the conventional three-dimensional display method using a multiple imaging system with a modified two-dimensional arrangement, the aperture that controls the horizontal display direction installed in the multiple imaging system is rectangular, and aberrations of the optical system, etc. Due to the deviation from the ideal imaging state, the change in light intensity with respect to the horizontal display direction is a problem.

図11は従来の矩形形状の開口を有する多重結像系を用いた三次元表示方式における開口アレイとそれによる三次元像の水平表示方向に対する光強度を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing an aperture array in a three-dimensional display system using a multiple imaging system having a conventional rectangular aperture and the light intensity with respect to the horizontal display direction of the three-dimensional image.

この図において、開口アレイ201(図9および図10の114に対応)には、個々の矩形形状の開口202(図9および図10の115に対応)が形成されている。   In this figure, each rectangular array of openings 202 (corresponding to 115 in FIGS. 9 and 10) is formed in the opening array 201 (corresponding to 114 in FIGS. 9 and 10).

このように構成されているので、図11(a)に示す一つの開口202を通る画像の水平表示方向と画像の光強度の関係は図11(b)に示したようになる。画像を表示する光線の水平進行方向をθで表した。このように、開口202の水平幅に対応して水平表示角度域は階段形状になる。そこで、図11(c)に示すように、開口202の水平幅および水平間隔を決める。図11(d)にそれぞれの開口を通った画像の水平表示角度域を重ねて示したが、これらの画像の合成である三次元像の水平表示方向に対する強度は、それぞれの開口202が作る水平表示角度域の合成として、これらを足し合わせて図11(e)のようになる。このように、理想的な状況では、三次元像の水平表示方向に強度の変化はない。   Since it is configured in this manner, the relationship between the horizontal display direction of the image passing through one opening 202 shown in FIG. 11A and the light intensity of the image is as shown in FIG. The horizontal traveling direction of a light beam for displaying an image is represented by θ. Thus, the horizontal display angle region has a staircase shape corresponding to the horizontal width of the opening 202. Therefore, as shown in FIG. 11C, the horizontal width and horizontal interval of the opening 202 are determined. FIG. 11D shows the horizontal display angle ranges of the images that have passed through the respective apertures. The intensity of the three-dimensional image, which is a combination of these images, with respect to the horizontal display direction is the horizontal created by the respective apertures 202. As a composition of the display angle region, these are added together as shown in FIG. Thus, in an ideal situation, there is no change in intensity in the horizontal display direction of the three-dimensional image.

ここで、結像系の収差や開口の作製誤差により、個々の画像の水平表示角度域が設計値と異なった場合について考える。   Here, let us consider a case where the horizontal display angle range of each image differs from the design value due to the aberration of the imaging system and the manufacturing error of the aperture.

図12は従来の理想結像系からのずれに起因する表示方向による強度変化を示す図である。   FIG. 12 is a diagram showing an intensity change depending on the display direction due to a deviation from the conventional ideal imaging system.

水平表示角度域が設計値より大きくなった場合には、ある水平表示方向で重なりが多くなり、図12(a)に示すように、この水平方向への光の強度が急激に増加する。また、水平表示角度域が小さくなった場合には、ある水平表示方向で重なりが少なくなり、図12(b)に示すように、この水平方向への光の強度が急激に減少する。いずれの場合でも、三次元像の水平表示方向に対する光強度が階段状に変化することになり、三次元像に明確な強度むらが生じることになる。   When the horizontal display angle region becomes larger than the design value, the overlap increases in a certain horizontal display direction, and the intensity of light in the horizontal direction increases rapidly as shown in FIG. Further, when the horizontal display angle region is reduced, the overlap is reduced in a certain horizontal display direction, and the intensity of light in the horizontal direction is rapidly reduced as shown in FIG. In either case, the light intensity with respect to the horizontal display direction of the three-dimensional image changes in a stepped manner, and clear intensity unevenness occurs in the three-dimensional image.

本発明は、上記状況に鑑みて、多重結像系内に設置される水平表示方向を制御する開口手段を設けることにより、画像の水平表示角度範囲が滑らかに切り替わるようにし、水平表示方向に対する光強度の変動を小さくすることができる開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置を提供することを目的とする。   In view of the above situation, the present invention provides an aperture means for controlling the horizontal display direction installed in the multiple imaging system so that the horizontal display angle range of the image can be switched smoothly, and the light with respect to the horizontal display direction can be switched. It is an object of the present invention to provide a three-dimensional display device including an afocal optical system having an aperture array that can reduce fluctuations in intensity.

本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記開口アレイに三次元像の水平表示方向に対する光強度変化を小さく抑えることができる開口手段を設けることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides
[1] A three-dimensional display device including an afocal optical system having an aperture array, wherein the aperture array is provided with aperture means that can suppress a change in light intensity with respect to a horizontal display direction of a three-dimensional image. .

〔2〕上記〔1〕記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記開口手段が前記開口アレイの水平方向に対向する対向縁が垂直線に対して傾斜する変形開口であることを特徴とする。   [2] In the three-dimensional display device provided with the afocal optical system having the aperture array as described in [1], the aperture means has a deformation in which opposing edges facing the horizontal direction of the aperture array are inclined with respect to a vertical line. It is an opening.

〔3〕上記〔2〕記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記変形開口が平行四辺形であることを特徴とする。   [3] A three-dimensional display device including an afocal optical system having the aperture array according to [2], wherein the deformed aperture is a parallelogram.

〔4〕上記〔2〕記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記変形開口が六角形であることを特徴とする。   [4] A three-dimensional display device including an afocal optical system having the aperture array according to [2], wherein the deformed aperture is a hexagon.

〔5〕上記〔2〕記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記変形開口が台形であることを特徴とする。   [5] A three-dimensional display device including an afocal optical system having the aperture array according to [2], wherein the deformed aperture is trapezoidal.

〔6〕上記〔2〕記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記変形開口が菱形であることを特徴とする。   [6] A three-dimensional display device including an afocal optical system having the aperture array according to [2], wherein the deformed aperture is a rhombus.

〔7〕上記〔1〕記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記開口手段が前記開口アレイの水平方向に透過率が変わる透明板であることを特徴とする。   [7] In the three-dimensional display device provided with the afocal optical system having the aperture array described in [1], the aperture means is a transparent plate whose transmittance changes in the horizontal direction of the aperture array. .

〔8〕上記〔7〕記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記透明板は、その透明板の表面に金属を蒸着してその金属膜の厚さを変えることで透過率を制御することを特徴とする。   [8] In the three-dimensional display device provided with the afocal optical system having the aperture array according to [7], the transparent plate changes the thickness of the metal film by depositing metal on the surface of the transparent plate. Thus, the transmittance is controlled.

〔9〕上記〔7〕記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記透明板は、その透明板の表面に微細な不透明ドットパターンを形成し、ドットの密度やドットの大きさを変えることで透過率を制御することを特徴とする。   [9] In the three-dimensional display device provided with the afocal optical system having the aperture array according to [7], the transparent plate forms a fine opaque dot pattern on the surface of the transparent plate, The transmittance is controlled by changing the size of the dots.

〔10〕上記〔1〕記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記開口手段が、一つの開口を複数に分割し、その分割した個々の開口の透過と不透過を独立に制御できるシャッターであることを特徴とする。   [10] In the three-dimensional display device provided with the afocal optical system having the aperture array according to [1], the aperture means divides one aperture into a plurality of portions, and transmits and blocks each of the divided apertures. It is a shutter that can control transmission independently.

本発明によれば、開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、開口アレイに三次元像の水平表示方向に対する光強度変化を小さく抑えることができる開口手段を設けるようにしたので、三次元像の水平表示方向に対する強度むらを小さくすることができる。   According to the present invention, in the three-dimensional display device provided with the afocal optical system having the aperture array, the aperture array is provided with aperture means that can suppress a change in light intensity with respect to the horizontal display direction of the three-dimensional image. Therefore, the intensity unevenness with respect to the horizontal display direction of the three-dimensional image can be reduced.

また、開口手段を透明板とし、開口アレイの水平方向に透過率が変わるようにすることができる。   Further, the aperture means can be a transparent plate, and the transmittance can be changed in the horizontal direction of the aperture array.

更に、開口を水平方向に分割し、分割した開口をシャッターで置き換えることで、多重結像系で表示できる画像の数を増やすことができる。   Furthermore, the number of images that can be displayed in the multiple imaging system can be increased by dividing the openings in the horizontal direction and replacing the divided openings with shutters.

多重結像系内に設置される水平表示方向を制御する開口を、従来の矩形形状から変形させて、例えば、開口アレイの水平方向に対向する対向縁が垂直線に対して傾斜する変形開口である平行四辺形とする。矩形開口の場合は三次元像を構成する多数の画像の水平表示角度範囲が急激に切り替わったが、変形開口を用いると画像の水平表示角度範囲が滑らかに切り替わるようになるため、水平表示方向に対する光強度の変動を小さくすることができる。   The aperture that controls the horizontal display direction installed in the multiple imaging system is deformed from the conventional rectangular shape, for example, a deformed aperture in which the opposed edges facing the horizontal direction of the aperture array are inclined with respect to the vertical line. Let it be a parallelogram. In the case of a rectangular aperture, the horizontal display angle range of a large number of images constituting a three-dimensional image has been switched abruptly. However, when a deformed aperture is used, the horizontal display angle range of the image can be switched smoothly. Variation in light intensity can be reduced.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.

図1は本発明のアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置の開口と画像の水平表示方向を示す模式図である。ここでは、変形二次元配置した多重結像系を構成する多数の結像系のうちの一つの結像系を示している。   FIG. 1 is a schematic view showing an aperture and a horizontal display direction of an image of a three-dimensional display device provided with the afocal optical system of the present invention. Here, one imaging system is shown out of a number of imaging systems constituting a multiple imaging system arranged in a modified two-dimensional manner.

この図において、1は二次元画像表示装置、2は第1のレンズ、3は開口アレイの開口、4は第2のレンズ(共有レンズ)、5は垂直方向拡散板、6は像面、7は第2のレンズ4の中心軸を示している。   In this figure, 1 is a two-dimensional image display device, 2 is a first lens, 3 is an aperture of an aperture array, 4 is a second lens (shared lens), 5 is a vertical diffusion plate, 6 is an image plane, 7 Indicates the central axis of the second lens 4.

このように、このアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置では、二次元画像表示装置1に表示した画像が、像面6である垂直方向拡散板5上に結像される。第1のレンズ2の二つの焦点位置の一方に二次元画像表示装置1が、他方に開口アレイの開口3が配置される。第2のレンズ(共有レンズ)4の二つの焦点位置の一方に開口アレイの開口3が、他方に垂直方向拡散板5が配置される。このように、二つのレンズ2,4の焦点位置の一方を一致させたアフォーカル光学系において、その一致位置に開口アレイの開口3を設置することで、像を表示する光線の角度範囲を制御することができる。   Thus, in the three-dimensional display device provided with this afocal optical system, the image displayed on the two-dimensional image display device 1 is formed on the vertical diffusion plate 5 that is the image plane 6. The two-dimensional image display device 1 is disposed at one of the two focal positions of the first lens 2, and the aperture 3 of the aperture array is disposed at the other. The aperture 3 of the aperture array is disposed at one of the two focal positions of the second lens (shared lens) 4 and the vertical diffusion plate 5 is disposed at the other. As described above, in the afocal optical system in which one of the focal positions of the two lenses 2 and 4 is matched, the angular range of the light beam for displaying the image is controlled by installing the aperture 3 of the aperture array at the matching position. can do.

二次元画像表示装置1と第1のレンズ2の組合せに対応する開口3が、第2のレンズの中心軸7に対してもつ水平距離で、画像の水平表示方向が決まる。また、開口は水平方向に幅を有するため、画像はただ一つの水平表示方向に表示されるのではなく、開口3の水平幅に対応した水平表示角度域に表示される。   The horizontal display direction of the image is determined by the horizontal distance that the aperture 3 corresponding to the combination of the two-dimensional image display device 1 and the first lens 2 has with respect to the central axis 7 of the second lens. Further, since the opening has a width in the horizontal direction, the image is not displayed in a single horizontal display direction, but is displayed in a horizontal display angle region corresponding to the horizontal width of the opening 3.

図2は本発明の実施例を示す三次元表示装置の変形開口を有する開口アレイとそれによる三次元像の水平表示方向に対する光強度を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing an aperture array having a modified aperture of the 3D display device according to the embodiment of the present invention and the light intensity with respect to the horizontal display direction of the 3D image.

ここでは、従来は矩形形状の開口であったものを、例えば、図2(a)に示すように水平方向Hに対向する対向縁が垂直線に対して傾斜する変形開口である平行四辺形の開口12とする。このように構成すると、開口形状の水平方向Hに対する開口の垂直幅の変化に応じて、水平表示方向に対する光強度は、図2(b)に示すようになだらかに変化するようになる。変形開口では、開口部の垂直幅が周辺に行くほど小さくなるため、透過する光量も周辺にいくほど小さくなる。したがって、水平方向に対する光強度の分布も図2(b)に示すように周辺部で光強度が減少する台形型の分布になる。そして、複数の画像の水平表示角度域は図2(d)のようになり、これらを重ね合わせた三次元像の水平表示方向Hに対する強度は図2(e)のように一定にすることができる。   Here, what was conventionally a rectangular-shaped opening is, for example, a parallelogram that is a deformed opening whose opposing edges that face in the horizontal direction H are inclined with respect to the vertical line as shown in FIG. Let it be an opening 12. With this configuration, the light intensity in the horizontal display direction changes gently as shown in FIG. 2B in accordance with the change in the vertical width of the opening with respect to the horizontal direction H of the opening. In the deformed opening, the vertical width of the opening becomes smaller toward the periphery, so that the amount of transmitted light becomes smaller toward the periphery. Accordingly, the light intensity distribution in the horizontal direction is also a trapezoidal distribution in which the light intensity decreases in the peripheral portion as shown in FIG. The horizontal display angle range of the plurality of images is as shown in FIG. 2D, and the intensity of the three-dimensional image obtained by superimposing these images in the horizontal display direction H can be made constant as shown in FIG. it can.

このように水平方向Hに対向する対向縁が垂直線に対して傾斜する変形開口を用いると、結像系の収差や開口の作製誤差などによる個々の画像の水平表示角度域が設計値と異なった場合でも、三次元像の水平表示方向Hに対する強度変化を小さく抑えることができ、したがって、三次元像の水平表示方向Hに対する強度むらを小さくすることができる。   In this way, when a deformed aperture whose opposing edge facing the horizontal direction H is inclined with respect to the vertical line is used, the horizontal display angle range of each image differs from the design value due to aberrations in the imaging system or aperture fabrication errors. Even in such a case, the intensity change of the three-dimensional image with respect to the horizontal display direction H can be suppressed to be small. Therefore, the intensity unevenness of the three-dimensional image with respect to the horizontal display direction H can be reduced.

図3は本発明の三次元表示装置の変形開口を有する開口アレイによる理想結像系からのずれに起因する表示方向における強度変化を示す図であり、一つの開口が担う水平表示角度域が設計値よりも大きい場合が図3(a)に、水平表示角度域が小さい場合が図3(b)に示されている。   FIG. 3 is a diagram showing the intensity change in the display direction due to the deviation from the ideal imaging system by the aperture array having the deformed aperture of the three-dimensional display device of the present invention, and the horizontal display angle region that one aperture bears is designed. The case where the value is larger than the value is shown in FIG. 3A, and the case where the horizontal display angle region is small is shown in FIG.

また、開口の形状としては、水平方向Hに対向する対向縁が垂直線に対して傾斜する変形開口であればよいので、図2に示した平行四辺形12以外にも、図4に示すような六角形の開口13や、図5に示すような台形の開口14や、図6に示すような菱形の開口15などの様々な形状が考えられる。   Further, the shape of the opening may be a deformed opening in which the opposite edge facing the horizontal direction H is inclined with respect to the vertical line. Therefore, in addition to the parallelogram 12 shown in FIG. 2, as shown in FIG. Various shapes such as a hexagonal opening 13, a trapezoidal opening 14 as shown in FIG. 5, and a rhombus opening 15 as shown in FIG. 6 are conceivable.

また、水平方向Hに対向する対向縁が垂直線に対して傾斜する開口を用いる代わりに、図7に示すような、水平方向に透過率が変わる透明板21を用いることで、同様の効果を得ることができる。この透過率の変化は、例えば、透明基板表面に金属を蒸着してその金属膜の厚さを変えることでも制御することができる。また、透明基板の表面に微細な不透明ドットパターンを形成し、ドットの密度やドットの大きさを変えることでも透過率を制御することができる。   Further, instead of using an opening whose opposing edge facing the horizontal direction H is inclined with respect to the vertical line, the same effect can be obtained by using a transparent plate 21 whose transmittance changes in the horizontal direction as shown in FIG. Can be obtained. This change in transmittance can also be controlled by, for example, depositing metal on the transparent substrate surface and changing the thickness of the metal film. The transmittance can also be controlled by forming a fine opaque dot pattern on the surface of the transparent substrate and changing the dot density and the dot size.

図8は一つの開口を複数に分割し、その分割した個々の開口の透過と不透過をそれぞれの分割開口ごとに独立に制御できるシャッターで置き換えるようにした開口を示す図である。   FIG. 8 is a view showing an aperture in which one aperture is divided into a plurality of apertures, and the transmission and non-transmission of each of the divided apertures are replaced with a shutter that can be controlled independently for each of the divided apertures.

図8(a)に示すように、一つの開口31を2分割し、その分割した個々の開口32,33の透過と不透過を独立に制御できるシャッターで置き換えるようにする。この場合、分割開口32,33はそれぞれ異なる水平表示方向を担当することになる。例えば、分割開口32を透過状態にし、他の分割開口33は不透過状態になるように制御し、透過状態にある分割開口32の水平表示方向に対応した画像を二次元画像表示装置に表示する。このように制御することで、一つの結像系で複数の画像を異なる水平方向に表示できるようになり、多重結像系を構成する結像系の数を増やさなくても、多数の画像を表示することが可能になる。   As shown in FIG. 8 (a), one opening 31 is divided into two parts and replaced with a shutter that can control transmission and non-transmission of the divided individual openings 32 and 33 independently. In this case, the divided openings 32 and 33 are in charge of different horizontal display directions. For example, the divided openings 32 are controlled to be transmissive and the other divided openings 33 are controlled to be non-transmissive, and an image corresponding to the horizontal display direction of the divided openings 32 in the transmissive state is displayed on the two-dimensional image display device. . By controlling in this way, it becomes possible to display a plurality of images in different horizontal directions with one imaging system, and a large number of images can be displayed without increasing the number of imaging systems constituting the multiple imaging system. It becomes possible to display.

図8(a)では2分割した開口32,33を示したが、図8(b)では1つの開口41を4分割した開口42〜45を示している。   Although FIG. 8A shows the openings 32 and 33 divided into two, FIG. 8B shows the openings 42 to 45 obtained by dividing one opening 41 into four.

分割開口には透過状態と不透過状態を切り替えるシャッターとしての機能が必要である。透過状態と不透過状態の切り替えの周波数は、ビデオレート(30Hz)と開口の分割数を掛け合わせた値が必要になり、高速な切り替えが要求される。このような高速なシャッターデバイスとしては、機械的なシャッターの他に強誘電性液晶パネルを用いることができる。また、二次元画像表示装置も同じ周波数で画像を切り替える必要がある。このような高速な二次元画像表示装置としては、強誘電性液晶ディスプレイやDMD(Digital Mirror Device)を用いることができる。   The divided opening needs to have a function as a shutter for switching between the transmission state and the non-transmission state. The switching frequency between the transmission state and the non-transmission state requires a value obtained by multiplying the video rate (30 Hz) by the number of divisions of the aperture, and high-speed switching is required. As such a high-speed shutter device, a ferroelectric liquid crystal panel can be used in addition to a mechanical shutter. The two-dimensional image display device also needs to switch images at the same frequency. As such a high-speed two-dimensional image display device, a ferroelectric liquid crystal display or DMD (Digital Mirror Device) can be used.

また、上記のように構成したので、三次元画像表示装置の画質の向上を図ることができる。特に、分割開口によれば、三次元画像表示装置の小型化、低価格化をも達成することができる。   Moreover, since it comprised as mentioned above, the improvement of the image quality of a three-dimensional image display apparatus can be aimed at. In particular, according to the divided opening, it is possible to reduce the size and the price of the three-dimensional image display device.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。   In addition, this invention is not limited to the said Example, Based on the meaning of this invention, a various deformation | transformation is possible and these are not excluded from the scope of the present invention.

本発明の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置は、画質が向上し、小型化された三次元表示装置として利用可能である。   The three-dimensional display device provided with the afocal optical system having the aperture array of the present invention can be used as a miniaturized three-dimensional display device with improved image quality.

本発明のアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置の開口と画像の水平表示方向を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the opening of a three-dimensional display apparatus provided with the afocal optical system of this invention, and the horizontal display direction of an image. 本発明の実施例を示す三次元表示装置の変形開口を有する開口アレイとそれによる三次元像の水平表示方向に対する光強度を示す図である。It is a figure which shows the light intensity with respect to the horizontal display direction of the aperture array which has a deformation | transformation opening of the three-dimensional display apparatus which shows the Example of this invention, and a three-dimensional image by it. 本発明の三次元表示装置の変形開口を有する開口アレイによる理想結像系からのずれに起因する表示方向による強度変化を示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength change by the display direction resulting from the shift | offset | difference from the ideal imaging system by the aperture array which has a deformation | transformation aperture of the three-dimensional display apparatus of this invention. 本発明の三次元表示装置の変形開口の変形例(その1)を示す図である。It is a figure which shows the modification (the 1) of the deformation | transformation opening of the three-dimensional display apparatus of this invention. 本発明の三次元表示装置の変形開口の変形例(その2)を示す図である。It is a figure which shows the modification (the 2) of the deformation | transformation opening of the three-dimensional display apparatus of this invention. 本発明の三次元表示装置の変形開口の変形例(その3)を示す図である。It is a figure which shows the modification (the 3) of the deformation | transformation opening of the three-dimensional display apparatus of this invention. 本発明の三次元表示装置の開口に代わる水平方向に透過率が変わる透明板を示す図である。It is a figure which shows the transparent board from which a transmittance | permeability changes in the horizontal direction instead of the opening of the three-dimensional display apparatus of this invention. 本発明の三次元表示装置の開口を複数に分割して制御する例を示す図である。It is a figure which shows the example which divides | segments into several and controls the opening of the three-dimensional display apparatus of this invention. 従来の立体表示装置の構成図(その1)である。It is a block diagram (the 1) of the conventional stereoscopic display apparatus. 従来の立体表示装置の構成図(その2)である。It is a block diagram (the 2) of the conventional stereoscopic display apparatus. 従来の矩形形状の開口を有する多重結像系を用いた三次元表示方式における開口アレイとそれによる三次元像の水平表示方向に対する光強度を示す図である。It is a figure which shows the light intensity with respect to the horizontal display direction of the aperture array by the three-dimensional display system using the multiple image formation system which has the conventional rectangular-shaped opening, and a three-dimensional image by it. 従来の理想結像系からのずれに起因する表示方向による強度変化を示す図である。It is a figure which shows the intensity | strength change by the display direction resulting from the shift | offset | difference from the conventional ideal image formation system.

符号の説明Explanation of symbols

1 二次元画像表示装置
2 第1のレンズ
3 開口アレイの開口
4 第2のレンズ(共有レンズ)
5 垂直方向拡散板
6 像面
7 第2のレンズの中心軸
11 開口アレイ
12 平行四辺形の開口
13 六角形の開口
14 台形の開口
15 菱形の開口
21 水平方向に透過率が変わる透明板
31,41 一つの開口
32,33,42〜45 分割した個々の開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Two-dimensional image display apparatus 2 1st lens 3 Aperture of opening array 4 2nd lens (shared lens)
5 Vertical diffusion plate 6 Image plane 7 Center axis of second lens 11 Aperture array 12 Parallelogram aperture 13 Hexagon aperture 14 Trapezoid aperture 15 Rhombus aperture 21 Transparent plate 31 whose transmittance changes in the horizontal direction 41 One opening 32, 33, 42 to 45 Individual openings divided

Claims (10)

開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記開口アレイに三次元像の水平表示方向に対する光強度変化を小さく抑えることができる開口手段を設けることを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   A three-dimensional display device having an afocal optical system having an aperture array, wherein the aperture array is provided with aperture means capable of suppressing a change in light intensity with respect to a horizontal display direction of a three-dimensional image. A three-dimensional display device having an afocal optical system. 請求項1記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記開口手段が前記開口アレイの水平方向に対向する対向縁が垂直線に対して傾斜する変形開口であることを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   2. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array according to claim 1, wherein the aperture means is a deformed aperture whose opposing edges facing the horizontal direction of the aperture array are inclined with respect to a vertical line. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array characterized by 請求項2記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記変形開口が平行四辺形であることを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   3. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array according to claim 2, wherein the deformed aperture is a parallelogram. apparatus. 請求項2記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記変形開口が六角形であることを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   3. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array according to claim 2, wherein the deformed aperture is hexagonal. . 請求項2記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記変形開口が台形であることを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   3. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array according to claim 2, wherein the deformed aperture is trapezoidal. 請求項2記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記変形開口が菱形であることを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   3. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array according to claim 2, wherein the deformed aperture is a rhombus. 請求項1記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記開口手段が前記開口アレイの水平方向に透過率が変わる透明板であることを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   3. A three-dimensional display device having an afocal optical system having an aperture array according to claim 1, wherein the aperture means is a transparent plate whose transmittance changes in the horizontal direction of the aperture array. A three-dimensional display device with an afocal optical system. 請求項7記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記透明板は、該透明板の表面に金属を蒸着してその金属膜の厚さを変えることで透過率を制御することを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   8. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array according to claim 7, wherein the transparent plate is formed by depositing a metal on the surface of the transparent plate and changing the thickness of the metal film. A three-dimensional display device provided with an afocal optical system having an aperture array. 請求項7記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記透明板は、該透明板の表面に微細な不透明ドットパターンを形成し、ドットの密度やドットの大きさを変えることで透過率を制御することを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   8. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array according to claim 7, wherein the transparent plate forms a fine opaque dot pattern on the surface of the transparent plate, and the dot density and the dot size. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array, wherein transmittance is controlled by changing the aperture. 請求項1記載の開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置において、前記開口手段が、一つの開口を複数に分割し、その分割した個々の開口の透過と不透過を独立に制御できるシャッターであることを特徴とする開口アレイを有するアフォーカル光学系を備えた三次元表示装置。   3. A three-dimensional display device having an afocal optical system having an aperture array according to claim 1, wherein the aperture means divides one aperture into a plurality of portions, and transmits and blocks each of the divided apertures independently. A three-dimensional display device comprising an afocal optical system having an aperture array, wherein the shutter is a controllable shutter.
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