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JP3426593B2 - Stereoscopic display device and driving method thereof - Google Patents

Stereoscopic display device and driving method thereof

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JP3426593B2
JP3426593B2 JP2001339214A JP2001339214A JP3426593B2 JP 3426593 B2 JP3426593 B2 JP 3426593B2 JP 2001339214 A JP2001339214 A JP 2001339214A JP 2001339214 A JP2001339214 A JP 2001339214A JP 3426593 B2 JP3426593 B2 JP 3426593B2
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Japan
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frequency
display device
liquid crystal
image
driving
Prior art date
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史朗 陶山
謹矢 加藤
成人 幸田
重信 酒井
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NTT Inc
NTT Inc USA
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
NTT Inc USA
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stereoscopic display device which is capable of satisfying the physiological factor of stereoscopic viewing without using spectacles, etc., and making electrically rewritable display. SOLUTION: The stereoscopic display device for stereoscopically displaying the two-dimensional images displayed on display means includes imagery position moving means having layers of refractive index variable materials having dielectric constants to attain a positive value in the difference between the dielectric constants when a voltage of a first frequency is impressed and to attain a negative value in the difference when the voltage of a second frequency is impressed, a fixed focus lens having a prescribed focal length and at least a pair of transparent electrodes grasping the layers consisting of the fixed focus lens and the refractive index variable materials, synchronizing means for synchronizing the updated periods of the two-dimensional images and the moving periods of the imagery positions of the imagery position moving means and driving means for driving the imagery position moving means by the driving output of the first and second frequencies in accordance with the synchronizing means.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、立体表示装置およ
びその駆動方法に関し、特に、2次元表示装置に表示さ
れる2次元像を立体的に表示させる装置に適用して有効
な技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic display device and a driving method thereof, and more particularly to a technique effectively applied to a device for stereoscopically displaying a two-dimensional image displayed on a two-dimensional display device. is there.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の立体表示装置は、たとえば、図1
5に示す液晶シャッター眼鏡を用いた装置が知られてい
る。
2. Description of the Related Art A conventional stereoscopic display device is shown in FIG.
A device using liquid crystal shutter glasses shown in FIG. 5 is known.

【0003】図15に示す装置では、まず、異なる方向
から3次元物体1を撮像した、いわゆる視差像を得るた
めに、所定の間隔で設置した2台のカメラ2,3で3次
元物体1を撮像する。
In the apparatus shown in FIG. 15, first, in order to obtain a so-called parallax image in which the three-dimensional object 1 is imaged from different directions, the two-dimensional cameras 1 and 2 are installed at a predetermined interval to capture the three-dimensional object 1. Take an image.

【0004】次に、それぞれのカメラ2,3で撮像した
2次元像が、1フィールドごとに交互に並ぶように、映
像信号変換装置4が2次元像を合成する。
Next, the video signal converter 4 synthesizes the two-dimensional images so that the two-dimensional images picked up by the respective cameras 2 and 3 are alternately arranged for each field.

【0005】映像信号変換装置4は、合成した2次元像
をCRT表示装置5に表示させると共に、カメラ2で撮
像した2次元像を表示させている時には、液晶シャッタ
ー眼鏡6の内で観察者7の左側の液晶シャッターを透過
状態にすると共に、右側を非透過状態にする。
The video signal converting device 4 displays the synthesized two-dimensional image on the CRT display device 5 and, at the same time as displaying the two-dimensional image captured by the camera 2, the observer 7 in the liquid crystal shutter glasses 6. The liquid crystal shutter on the left side is set to the transparent state, and the right side is set to the non-transmissive state.

【0006】一方、映像信号変換装置4がカメラ3で撮
像した2次元像をCRT表示装置5に表示させている時
には、液晶シャッター眼鏡6の内で観察者7の右側の液
晶シャッターを透過状態とし、左側の液晶シャッターを
非透過状態にする。
On the other hand, when the video signal conversion device 4 is displaying the two-dimensional image captured by the camera 3 on the CRT display device 5, the liquid crystal shutter on the right side of the observer 7 in the liquid crystal shutter glasses 6 is set to the transparent state. , Make the left LCD shutter non-transmissive.

【0007】前述する動作を繰り返すことによって、目
の残像効果によって、あたかも、観察者7は両目で視差
像を同時に見ているように感じるので、両眼視差による
立体視ができる。
By repeating the above-mentioned operation, the observer 7 feels as if he or she is viewing the parallax image with both eyes at the same time due to the afterimage effect of the eyes, and thus stereoscopic vision by the binocular parallax is possible.

【0008】また、眼鏡等を用いない他の立体表示装置
としては、たとえば、図16に示す周知のレンティキュ
ラレンズ板を用いた立体表示装置が知られている。
As another stereoscopic display device that does not use glasses or the like, for example, a stereoscopic display device using a well-known lenticular lens plate shown in FIG. 16 is known.

【0009】この装置では、前述する液晶シャッター眼
鏡を用いた装置と同様に、まず、3次元物体1の視差像
をカメラ2,3で撮像する。
In this device, similarly to the device using the liquid crystal shutter glasses described above, first, parallax images of the three-dimensional object 1 are taken by the cameras 2 and 3.

【0010】次に、カメラ2,3でそれぞれ撮像した2
枚の2次元像から、水平方向の画素が1画素毎に交互に
並ぶ2次元像を映像信号変換手段4が合成する。
Next, 2 images taken by the cameras 2 and 3 respectively.
The video signal conversion means 4 synthesizes a two-dimensional image in which pixels in the horizontal direction are alternately arranged for each pixel from the two-dimensional image.

【0011】映像信号変換手段4は合成した2次元像
を、たとえば、液晶表示装置に代表されるマトリクス型
の2次元表示装置9に表示させる。
The video signal converting means 4 displays the synthesized two-dimensional image on a matrix type two-dimensional display device 9 typified by a liquid crystal display device, for example.

【0012】このとき、2次元表示装置9の表示面側に
レンティキュラレンズ板8を密着して配置しておくこと
により、レンティキュラレンズ板8には指向性があるの
で、観察者7の位置によっては、観察者の左目および右
目にそれぞれカメラ2およびカメラ3で撮像した2次元
像の画素のみが認識されることになる。
At this time, by arranging the lenticular lens plate 8 in close contact with the display surface side of the two-dimensional display device 9, since the lenticular lens plate 8 has directivity, the position of the observer 7 can be increased. Depending on the situation, only the pixels of the two-dimensional image captured by the camera 2 and the camera 3 are recognized by the observer's left and right eyes, respectively.

【0013】したがって、観察者7の両目には所定の間
隔で撮像された視差像がそれぞれ見えることになるの
で、両眼視差による立体視ができる。
Therefore, the parallax images picked up at a predetermined interval can be seen by both eyes of the observer 7, and stereoscopic vision can be realized by the binocular parallax.

【0014】また、より自然な立体像の立体表示装置と
しては、たとえば、ホログラフィが知られている。
Further, as a stereoscopic display device for a more natural stereoscopic image, for example, holography is known.

【0015】ホログラフィは光源から照射された干渉性
が高いコヒーレント光で、3次元物体1を照射したとき
の透過光あるいは反射光である物体光と、光源から照射
された参照光とが所定の角度をなすときの干渉縞を撮像
する。
Holography is coherent light with high coherence emitted from a light source, and object light, which is transmitted light or reflected light when the three-dimensional object 1 is emitted, and reference light emitted from the light source are at a predetermined angle. The interference fringes when taking

【0016】一方、再生を行う場合には、撮像時に用い
たものと同じ波長の光によって、撮像した干渉縞を読み
出すことによって、3次元物体が立体視できる。
On the other hand, when reproducing, the three-dimensional object can be viewed stereoscopically by reading the interference fringes imaged with the light having the same wavelength as that used at the time of image pickup.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
The present inventor has found the following problems as a result of examining the above-mentioned prior art.

【0018】従来の液晶シャッター眼鏡を用いた立体表
示装置では、常時、液晶シャッター眼鏡をしていなけれ
ばならず、たとえば、テレビ会議等のように通信を前提
とした場合には、参加者の顔を確認することができず、
不自然であるという問題があった。
In a conventional stereoscopic display device using liquid crystal shutter glasses, the liquid crystal shutter glasses must be used at all times. For example, in the case of communication such as a video conference, the face of the participant is faced. Could not be confirmed,
There was the problem of being unnatural.

【0019】一方、レンティキュラレンズを用いた立体
表示装置では、両眼で視差像を観察できる範囲が狭い範
囲に限られているので、観察者7は2次元表示装置9に
対する位置を自由に選べないと言う問題があった。
On the other hand, in the stereoscopic display device using the lenticular lens, the range in which the parallax image can be observed with both eyes is limited to a narrow range, so that the observer 7 can freely select the position with respect to the two-dimensional display device 9. There was a problem saying that there is no.

【0020】また、観察できる範囲が狭いので、複数の
人が同時に観察できないと言う問題があった。
Further, since the observable range is narrow, there is a problem that a plurality of people cannot observe at the same time.

【0021】さらには、液晶シャッター眼鏡を用いた立
体表示装置およびレンティキュラレンズを用いた立体表
示装置では、観察者7の目のピントは表示装置の表面に
合っている場合が多く、表示される像による変化がな
い。
Further, in the stereoscopic display device using the liquid crystal shutter glasses and the stereoscopic display device using the lenticular lens, the eyes of the observer 7 are often focused on the surface of the display device and displayed. There is no change due to the image.

【0022】このため、観察者7が認識する輻輳と目の
ピント位置との間に矛盾が生じることになるので、眼精
疲労を生じさせてしまうという問題があった。
Therefore, there is a contradiction between the convergence recognized by the observer 7 and the focus position of the eyes, which causes a problem of eye strain.

【0023】また、表示装置に表示される2次元像は、
カメラ2,3の位置によって決定される視点位置で固定
されてしまうので、動的視差を表現できず、たとえば、
観察者7が移動した場合、表示装置に表示される像が一
緒に移動してくるように感じられてしまうので、観察者
に違和感を与えてしまうという問題があった。
The two-dimensional image displayed on the display device is
Since it is fixed at the viewpoint position determined by the positions of the cameras 2 and 3, dynamic parallax cannot be expressed.
When the observer 7 moves, the image displayed on the display device feels to move together, which causes a problem of giving the observer a feeling of strangeness.

【0024】ホログラフィを用いる立体表示装置では、
3次元物体の撮像時に、レーザ光等のコヒーレント光が
必要であると共に、得られる情報量が膨大なものとなっ
てしまうので、リアルタイムで動画の情報を処理できな
いという問題があった。
In a stereoscopic display device using holography,
There is a problem that moving image information cannot be processed in real time because coherent light such as laser light is required at the time of imaging a three-dimensional object, and the amount of information obtained becomes enormous.

【0025】本発明の目的は、眼鏡等を用いることなく
立体視の生理的要因である両眼視差、輻輳、ピント調節
および動的視差等を満足すると共に、電気的に書き換え
可能な動画表示を行うことができる立体表示装置を提供
することにある。
The object of the present invention is to satisfy the physiological factors of stereoscopic vision such as binocular parallax, convergence, focus adjustment and dynamic parallax without using glasses, and to provide an electrically rewritable moving image display. An object of the present invention is to provide a stereoscopic display device that can be performed.

【0026】本発明の他の目的は、眼鏡等を用いること
なく立体視の生理的要因である両眼視差、輻輳、ピント
調節および動的視差等を満足すると共に、電気的に書き
換え可能な動画表示を行うことができる立体表示装置の
駆動方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to satisfy the physiological factors of stereoscopic vision such as binocular parallax, vergence, focus adjustment and dynamic parallax without using glasses or the like, and electrically rewritable moving images. It is to provide a driving method of a stereoscopic display device capable of displaying.

【0027】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0029】(1)表示手段に表示される2次元像を立
体的に表示させる立体表示装置において、第1の周波数
の電圧を印加したときの誘電率の差が正の値となり、第
2の周波数の電圧を印加したときの前記誘電率の差が負
の値となる異なる2つ以上の誘電率を有する二周波駆動
液晶の層、所定の焦点距離を有する固定焦点レンズ、お
よび、該固定焦点レンズと前記二周波駆動液晶とからな
る層を挟持する少なくとも一対の透明電極からなり、前
記表示手段に表示される前記2次元像の結像位置を移動
させる結像位置移動手段と、前記表示手段に表示される
2次元像の更新周期と前記結像位置移動手段の結像位置
の移動周期とを同期させる同期手段と、該同期手段に基
づいて、前記第1の周波数の電圧を有し、前記二周波駆
動液晶の分子にその長軸を電界に沿って配向させる力を
加える第1の駆動信号と、前記第2の周波数の電圧を有
し、前記二周波駆動液晶の分子にその長軸を電界に垂直
に配向させる力を加える第2の駆動信号とを所定の時間
毎に周期的に切り換えて一定時間印加することにより前
記結像位置移動手段の結像位置をアナログ的かつ周期的
に駆動する駆動手段とを具備し、立体像を視点からの奥
行き方向に標本化した2次元像を前記表示手段に時分割
で表示するとともに、前記同期手段によって前記表示手
段と前記結像位置移動手段の結像位置のアナログ的かつ
周期的な変化との同期をとり、前記表示手段に表示され
る前記2次元像の結像位置が前記奥行き方向の標本化位
置と同じになるように表示する。
(1) In a stereoscopic display device for stereoscopically displaying a two-dimensional image displayed on the display means, the difference in permittivity when a voltage of the first frequency is applied becomes a positive value, and the second A layer of two-frequency driving liquid crystal having two or more different dielectric constants having a negative dielectric constant difference when a frequency voltage is applied, a fixed focus lens having a predetermined focal length, and the fixed focus. Image forming position moving means for moving the image forming position of the two-dimensional image displayed on the display means, the image forming position moving means including at least a pair of transparent electrodes sandwiching a layer composed of a lens and the two-frequency driving liquid crystal, and the display means. and synchronization means for synchronizing the update cycle of the two-dimensional image to be displayed and the movement period of the imaging position of the imaging position moving means, based on said synchronization means, have a voltage of the first frequency, The dual frequency drive
The force to orient the long axis of the moving liquid crystal molecules along the electric field
A first driving signal Ru is added, have a voltage of the second frequency
The long axis of the two-frequency drive liquid crystal molecules is perpendicular to the electric field.
Analog and periodically driven to drive the imaging position of the imaging position moving means by a predetermined time is applied periodically switched to a second drive signal Ru of force to orient at predetermined time It is equipped with means, and a stereoscopic image is seen from the back.
Two-dimensional image sampled for directions is time-shared on the display means.
In addition to displaying the
Step and the image forming position of the image forming position moving means in an analog and
It is displayed on the display means in synchronization with the periodic changes.
The image forming position of the two-dimensional image is the sampling position in the depth direction.
It is displayed in the same way as the table.

【0030】(2)表示手段に表示される2次元像を立
体的に表示させる立体表示装置において、第1の周波数
の電圧を印加したときの誘電率の差が正の値となり、第
2の周波数の電圧を印加したときの前記誘電率の差が負
の値となる異なる2つ以上の誘電率を有する二周波駆動
液晶の層、所定の焦点距離を有する固定焦点レンズ、お
よび、該固定焦点レンズと前記二周波駆動液晶とからな
る層を挟持する少なくとも一対の透明電極からなり、前
記表示手段に表示される前記2次元像の結像位置を移動
させる結像位置移動手段と、前記表示手段に表示される
2次元像の更新周期と前記結像位置移動手段の結像位置
の移動周期とを同期させる同期手段と、該同期手段に基
づいて、前記第1の周波数の電圧を有し、前記二周波駆
動液晶の分子にその長軸を電界に沿って配向させる力を
加える第1の駆動信号と、前記第2の周波数の電圧を有
し、前記二周波駆動液晶の分子にその長軸を電界に垂直
に配向させる力を加える第2の駆動信号とを所定の時間
毎に周期的に切り換えて一定時間印加することにより前
記結像位置移動手段の結像位置をアナログ的かつ周期的
に駆動する駆動手段とを具備し、前記表示手段によって
立体像を表現する線画像を描くとともに、前記同期手段
によって前記表示手段と前記結像位置移動手段の結像位
置のアナログ的かつ周期的な変化との同期をとり、前記
表示手段に表示される線の結像位置が該線の奥行き方向
の位置と同じになるように表示する。
(2) The two-dimensional image displayed on the display means is displayed.
In the stereoscopic display device for physically displaying, the first frequency
When the voltage is applied, the difference in the dielectric constant becomes a positive value,
When the voltage of frequency 2 is applied, the difference in the dielectric constant is negative.
Frequency drive with two or more different dielectric constants
Liquid crystal layer, fixed focus lens with a given focal length,
And the fixed focus lens and the dual frequency drive liquid crystal.
Consists of at least a pair of transparent electrodes that sandwich the layer
The image forming position of the two-dimensional image displayed on the display means is moved.
Image forming position moving means for displaying, and displayed on the display means
Two-dimensional image update cycle and image forming position of the image forming position moving means
And a synchronization means for synchronizing the movement cycle of the
Based on the voltage of the first frequency,
The force to orient the long axis of the moving liquid crystal molecules along the electric field
A first drive signal to be applied and a voltage having the second frequency
The long axis of the two-frequency drive liquid crystal molecules is perpendicular to the electric field.
A second drive signal that applies a force to orient to
By periodically switching every time and applying for a fixed time
The image forming position of the image forming position moving means is analog and cyclic.
Drive means for driving to
A line image representing a three-dimensional image is drawn, and the synchronization means is also provided.
The image forming position of the display unit and the image forming position moving unit
Synchronization with the analog and periodic changes of the
The image forming position of the line displayed on the display means is the depth direction of the line.
It is displayed in the same position as.

【0031】(3)前記(1)または(2)に記載の立
体表示装置において、前記駆動手段が駆動信号を周期的
に一定時間印加する時間が、前記二周波駆動液晶の分子
の方向転換を阻害する力と、前記駆動信号によって働く
力とが均衡する時間である。
(3) In the stereoscopic display device according to (1) or (2), the drive means periodically outputs a drive signal.
The voltage applied to the liquid crystal molecules of the dual frequency drive is
Work by the drive signal and the force that inhibits the turning of the
It is time to balance power.

【0032】(4)前記(1)ないし(3)のいずれか
1項に記載の立体表示装置において、前記結像位置移動
手段は、前記二周波駆動液晶の層と接する位置に前記二
周波駆動液晶を所定の方向に配向させる配向膜を具備す
る。
(4) Any of the above (1) to (3)
In the stereoscopic display device according to the item 1 , the image forming position movement
A means is provided at a position in contact with the layer of the dual frequency driving liquid crystal.
Equipped with an alignment film that aligns the frequency drive liquid crystal in a predetermined direction
It

【0033】(5)前記(4)に記載の立体表示装置に
おいて、前記結像位置移動手段は、前記二周波駆動液晶
の層と該二周波駆動液晶の層の側の透明電極との間に前
記配向膜を配置し、前記固定焦点レンズの側には前記配
向膜を配置しない。
[0033] (5) In the stereoscopic display device according to prior SL (4), the imaging position moving means, the dual frequency addressable liquid crystal
Between the layer and the transparent electrode on the side of the dual frequency driving liquid crystal layer.
An alignment film is arranged, and the alignment film is arranged on the fixed focus lens side.
No tunica is placed.

【0034】(6)前記(5)に記載の立体表示装置に
おいて、前記二周波駆動液晶の前記配向膜を配置した側
を前記表示装置に向けて配置する。
(6) In the stereoscopic display device according to (5) , the side of the dual frequency driving liquid crystal on which the alignment film is arranged.
Are arranged toward the display device.

【0035】(7)前記(4)ないし(6)のいずれか
1項に記載の立体表示装置において、前記結像位置移動
手段を複数個有し、該複数個の結像位置移動手段を前記
配向膜の配向方向が互いに直交するように配置する。
(7) In the stereoscopic display device according to any one of (4) to (6), the image forming position movement
And a plurality of image forming position moving means.
The alignment films are arranged so that their alignment directions are orthogonal to each other.

【0036】(8)前記(1)ないし(7)のいずれか
1項に記載の立体表示装置において、前記一対の透明電
極は電極間の距離が一定である。
[0036] (8) In the stereoscopic display apparatus according to any one of (1) to (7), said pair of transparent electrodes is the distance between the electrodes is constant.

【0037】(9)2次元像を表示する表示手段と観察
者との間に設置され、二周波駆動液晶を有する結像位置
移動手段と、前記表示手段に表示される2次元像の更新
周期と前記結像位置移動手段の結像位置の移動周期とを
同期させる同期手段と、前記結像位置移動手段を駆動す
る駆動手段とからなる立体表示装置の駆動方法であっ
て、前記駆動手段、前記二周波駆動液晶の分子にその
長軸を電界に沿って配向させる力を加えるための第1の
周波数を主な周波数とする第1の出力電圧ならびに前記
二周波駆動液晶の分子にその長軸を電界に垂直に配向さ
せる力をえるための第2の周波数を主な周波数とする
第2の出力電圧とからなる駆動信号を、周期的に一定時
間出力し、前記結像位置移動手段の結像位置アナログ
的かつ周期的に駆動する過程と、前記同期手段が、前記
表示手段に表示される立体像を視点からの奥行き方向に
標本化した2次元像更新と前記結像位置移動手段の結
像位置のアナログ的かつ周期的な変化との同期をとる過
程とを備え、前記表示手段に表示される前記2次元像の
結像位置が前記奥行き方向の標本化位置と同じになるよ
うに表示する。
[0037] (9) is placed between the observer Viewing means that displays a two-dimensional image, and the imaging position moving means having a two-frequency driving liquid crystal, the two-dimensional image to be displayed on said display means A driving method for a stereoscopic display device, comprising: a synchronizing means for synchronizing an updating cycle and a moving cycle of an image forming position of the image forming position moving means, and a driving means for driving the image forming position moving means, means, first output voltage and the two-frequency driving of the first frequency for applying a force to orient the <br/> long axis to a molecule of the two-frequency driving liquid crystal along the electric field with the main frequency a driving signal and a second output voltage to a second frequency to obtain pressurizing force to orient vertically the long axis electric field to the liquid crystal molecules mainly frequency, periodically fixed time output, analog image forming position of the imaging position moving means
Manner and the step of periodically drive, said synchronization means, in the depth direction from the viewpoint stereoscopic image displayed on the display means
Binding updates and the imaging position moving means of the two-dimensional images have been sampled
And a synchronization bets Ru process with analog and cyclic change of the image position, of the two-dimensional image to be displayed on said display means
The image formation position will be the same as the sampling position in the depth direction.
To display.

【0038】(10)前記(9)に記載の立体表示装置
の駆動方法において、前記駆動手段が前記結像位置移動
手段を駆動する過程における駆動信号を周期的に一定時
間出力する時間が、液晶分子の方向転換を阻害する力
と、駆動信号によって働く力とが均衡する時間である。
(10) In the method for driving the stereoscopic display device according to (9), the time during which the drive unit periodically outputs a drive signal in the process of driving the image forming position moving unit is a liquid crystal. a force that inhibits the turning of the molecule, Ru time der force and is balanced to work by a drive signal.

【0039】(11)前記(9)または(10)に記載
の立体表示装置の駆動方法において、前記駆動手段は前
記結像位置移動手段を駆動する駆動信号を所定の間、
停止させる過程を備える。
[0039] (11) between the method of driving a stereoscopic display device according to (9) or (10), said driving means when the driving signal for driving the imaging position moving means in a predetermined,
The process of stopping is provided.

【0040】前述する(1)〜(8)の手段によれば、
例えば、3次元像を撮像位置の奥行き方向に、所定の間
隔で設定される平面に属する2次元像毎に予め分解して
おき、この画像を所定の順番で表示手段に表示させると
共に、第1の周波数の電圧と第2の周波数の電圧とを印
加した結像位置可変手段によって、表示手段に表示され
る画像の結像位置を変化させる。
According to the above-mentioned means (1) to (8),
For example, a three-dimensional image is decomposed in advance in the depth direction of the imaging position for each two-dimensional image belonging to a plane set at a predetermined interval, and this image is displayed on the display means in a predetermined order. The image-forming position changing means to which the voltage having the frequency of 2 and the voltage having the second frequency are applied changes the image-forming position of the image displayed on the display means.

【0041】このとき、同期手段によって、表示手段に
表示される画像とこの画像の結像位置を同期させること
によって、観察者は表示装置に表示される画像を立体像
として観察できる。
At this time, the synchronizing means synchronizes the image displayed on the display means with the image forming position of this image, so that the observer can observe the image displayed on the display device as a stereoscopic image.

【0042】前述する(9)(11)の方法によれ
ば、前記駆動手段、前記二周波駆動液晶の分子にその
長軸を電界に沿って配向させる力を加えるための第1の
周波数を主な周波数とする第1の出力電圧ならびに前記
二周波駆動液晶の分子にその長軸を電界に垂直に配向さ
せる力をえるための第2の周波数を主な周波数とする
第2の出力電圧とからなる駆動信号を、周期的に一定の
時間出力し、前記結像位置移動手段の結像位置アナロ
グ的かつ周期的に駆動する過程と、前記同期手段が、
記表示手段に表示される立体像を視点からの奥行き方向
に標本化した2次元像更新と前記結像位置移動手段の
結像位置のアナログ的かつ周期的な変化との同期をと
過程とを備え、前記表示手段に表示される前記2次元像
の結像位置が前記奥行き方向の標本化位置と同じになる
ように表示することにより、表示手段に表示される2次
元像の表示位置を観察者の視線方向に変化できるので、
観察者は2次元平面である表示手段に表示される2次元
像を立体的に観察できる。
[0042] According to the method of to the aforementioned (9) to (11), said drive means, for applying a force to orient the <br/> long axis to a molecule of the two-frequency driving liquid crystal along the electric field the first output voltage and the dual-frequency second frequency to the long axis obtain pressurizing force to orient perpendicular to the electric field to drive the liquid crystal molecules as a main frequency of the main frequency of the first frequency A drive signal composed of the second output voltage is periodically output for a certain period of time to analyze the image forming position of the image forming position moving means.
A process of graying and periodically driven, said synchronizing means, the depth direction from the viewpoint stereoscopic image displayed on the display means
Updates and the imaging position moving means of the two-dimensional image that have been sampled in
Synchronization with analog and cyclic changes in the imaging position and a preparative Ru process, the two-dimensional image to be displayed on said display means
The image forming position of is the same as the sampling position in the depth direction.
Since the display position of the two-dimensional image displayed on the display means can be changed in the direction of the line of sight of the observer,
An observer can stereoscopically observe the two-dimensional image displayed on the display means, which is a two-dimensional plane.

【0043】[0043]

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態(実施例)とともに図面を参照して詳細に説明
する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings together with an embodiment (example) of the invention.

【0044】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。
In all the drawings for explaining the embodiments of the invention, components having the same functions are designated by the same reference numerals, and the repeated description thereof will be omitted.

【0045】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1の立体表示装置の概略構成を示すブロック図であ
り、11は2次元表示装置(表示手段)、12は可変焦
点レンズ(結像位置移動手段)、13は駆動装置(駆動
手段)、14は同期装置(同期手段)、15は立体像、
16は観察者、17は2次元像である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a stereoscopic display device according to Embodiment 1 of the present invention. 11 is a two-dimensional display device (display means), 12 is a variable focus lens ( Image forming position moving means), 13 is a driving device (driving means), 14 is a synchronizing device (synchronizing means), 15 is a stereoscopic image,
16 is an observer, and 17 is a two-dimensional image.

【0046】図1において、2次元表示装置11は周知
の2次元表示装置であり、たとえば、CRT(Cath
ode Ray Tube)、液晶ディスプレイ、LE
Dディスプレイ、プラズマディスプレイ、プロジェクシ
ョン型ディスプレイ、および、線描画型ディスプレイ等
である。
In FIG. 1, a two-dimensional display device 11 is a well-known two-dimensional display device, for example, a CRT (Cath).
ode Ray Tube), liquid crystal display, LE
Examples thereof include a D display, a plasma display, a projection type display, and a line drawing type display.

【0047】また、2次元表示装置11は、可変焦点レ
ンズ12の焦点距離の内側、すなわち、焦点距離よりも
可変焦点レンズ12に近い位置に設置されている。
The two-dimensional display device 11 is installed inside the focal length of the varifocal lens 12, that is, at a position closer to the varifocal lens 12 than the focal length.

【0048】可変焦点レンズ12は、2次元表示装置1
1と観察者16との間に設置されており、後述するよう
に、駆動装置13の出力に基づいて焦点距離を所定の速
度で変化させる。
The variable focus lens 12 is a two-dimensional display device 1.
The focal length is changed at a predetermined speed on the basis of the output of the driving device 13, as will be described later.

【0049】駆動装置13は、所定のデューティ比と所
定の周期を有すると共に、予め設定された振幅の等しい
周波数f12と周波数f22との駆動信号を出力する周
知の信号発生器であり、詳細については後述する。
The drive device 13 is a well-known signal generator that has a predetermined duty ratio and a predetermined cycle, and outputs drive signals of a frequency f12 and a frequency f22 that have equal preset amplitudes. It will be described later.

【0050】なお、本実施の形態においては、駆動装置
13の出力は振幅の等しい周波数f12と周波数f22
の駆動信号を用いたが、等しい振幅の信号でなくてもよ
いことは言うまでもない。
In the present embodiment, the output of the driving device 13 is the frequency f12 and the frequency f22 having the same amplitude.
However, it goes without saying that signals having the same amplitude need not be used.

【0051】同期装置14は駆動装置13の駆動信号に
基づいて、可変焦点レンズ12の焦点位置と2次元表示
装置11に表示する2次元像とを同期させるための装置
であり、たとえば、駆動装置13の出力に基づいて可変
焦点レンズ12の焦点距離が変化を行う時間分のディレ
ー時間待った後、同期信号を発生させる。
The synchronizing device 14 is a device for synchronizing the focal position of the varifocal lens 12 and the two-dimensional image displayed on the two-dimensional display device 11 on the basis of the driving signal of the driving device 13, and for example, the driving device. A synchronization signal is generated after waiting a delay time corresponding to a time in which the focal length of the varifocal lens 12 changes based on the output of 13.

【0052】立体像15は、実施の形態1の立体表示装
置を用いたときに観察者16に観測される画像を説明す
るための3次元像であり、本実施の形態1の場合は虚像
として表示される。
The stereoscopic image 15 is a three-dimensional image for explaining the image observed by the observer 16 when the stereoscopic display device of the first embodiment is used, and in the case of the first embodiment, it is a virtual image. Is displayed.

【0053】観察者16の両眼は観察者16の観察位置
を示すものであり、2次元像17は2次元表示装置11
に表示される像であり、後述する手順により、立体像を
所定の間隔の平面に属する2次元像に分解したものであ
る。
Both eyes of the observer 16 indicate the observation position of the observer 16, and the two-dimensional image 17 is a two-dimensional display device 11.
The image displayed on the screen is a three-dimensional image decomposed into two-dimensional images belonging to planes at predetermined intervals by a procedure described later.

【0054】図2は実施の形態1の可変焦点レンズの概
略構成を示す図であり、図2(a)は実施の形態1の可
変焦点レンズの原理を説明するための図であり、図2
(b)は実施の形態1に用いる可変焦点レンズの概略構
成を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the variable focus lens of the first embodiment, and FIG. 2A is a diagram for explaining the principle of the variable focus lens of the first embodiment.
(B) is a diagram showing a schematic configuration of a variable focus lens used in the first embodiment.

【0055】図2(a)において、21は固定焦点レン
ズ、22は屈折率可変物質、23,24は透明電極、2
6は入射光、27,28は出射光を示す。
In FIG. 2A, 21 is a fixed focus lens, 22 is a variable refractive index material, 23 and 24 are transparent electrodes, 2
6 indicates incident light, and 27 and 28 indicate emitted light.

【0056】固定焦点レンズ21は周知の固定焦点レン
ズであり、たとえば、ガラスもしくはプラスチックをレ
ンズ材料とする単レンズあるいはフレネルレンズ等であ
る。
The fixed focus lens 21 is a known fixed focus lens, and is, for example, a single lens or a Fresnel lens made of glass or plastic as a lens material.

【0057】屈折率可変物質22は屈折率異方性と誘電
率異方性とを有すると共に、印加電圧によって誘電率異
方性の符号が変化する物質であり、たとえば、二周波駆
動液晶等である。
The refractive index variable substance 22 is a substance having a refractive index anisotropy and a dielectric constant anisotropy, and the sign of the dielectric constant anisotropy changes according to the applied voltage. is there.

【0058】なお、本願明細書中においては、異なる2
つ以上の誘電率を有する物質を誘電率異方性物質とし、
特に、誘電率異方性をΔεと記し、Δε=ε‖(分子長
軸に平行な誘電率)-ε⊥(分子長軸に垂直な誘電率)
と定義する。
In the specification of the present application, two different
A substance having a dielectric constant of one or more is an anisotropic dielectric substance,
In particular, the dielectric anisotropy is expressed as Δε, and Δε = ε ‖ (dielectric constant parallel to the long molecular axis) -ε ⊥ (dielectric constant perpendicular to the long molecular axis)
It is defined as

【0059】透明電極23,24は周知の透明電極であ
り、たとえば、ITO膜あるいはSnOX膜等である。
The transparent electrodes 23 and 24 are well-known transparent electrodes, and are, for example, ITO films or SnO X films.

【0060】また、透明電極23,24が固定焦点レン
ズ21と屈折率可変物質22と挟んで配置することによ
り、図2(a)に示すように、固定焦点レンズ21側の
透明電極23と屈折率可変物質22側の透明電極24と
の間隔を容易に一定に保つことができる。
By disposing the transparent electrodes 23 and 24 between the fixed focus lens 21 and the variable refractive index material 22, the transparent electrode 23 and the transparent electrode 23 on the fixed focus lens 21 side are refracted, as shown in FIG. 2A. It is possible to easily keep the distance between the transparent electrode 24 and the variable rate material 22 side constant.

【0061】入射光26は可変焦点レンズ12に入射す
る光であり、出射光27は焦点距離がもっとも長い時に
可変焦点レンズ12から出射する光であり、出射光28
は焦点距離がもっとも短い時に可変焦点レンズ12から
出射する光を示す。
Incident light 26 is light incident on the varifocal lens 12, outgoing light 27 is light emitted from the varifocal lens 12 when the focal length is the longest, and outgoing light 28 is used.
Indicates light emitted from the varifocal lens 12 when the focal length is the shortest.

【0062】次に、図2(a)に基づき可変焦点レンズ
12の動作を説明すると、屈折率可変物質22は誘電率
異方性を有すると共に屈折率異方性をも有しているの
で、印加電界すなわち透明電極23,24に印加する電
圧の周波数を変化することにより、入射光26が感じる
屈折率を印加電圧の周波数で制御できる。
Next, the operation of the varifocal lens 12 will be described with reference to FIG. 2A. Since the refractive index variable substance 22 has both dielectric anisotropy and refractive index anisotropy, By changing the applied electric field, that is, the frequency of the voltage applied to the transparent electrodes 23 and 24, the refractive index felt by the incident light 26 can be controlled by the frequency of the applied voltage.

【0063】したがって、固定焦点レンズ21の屈折率
と屈折率可変物質22の屈折率との差を制御できるの
で、可変焦点レンズ12の焦点距離、すなわち、2次元
表示装置11に表示される2次元像の結像位置を制御で
きることになる。
Therefore, since the difference between the refractive index of the fixed focus lens 21 and the refractive index of the variable refractive index material 22 can be controlled, the focal length of the variable focus lens 12, that is, the two-dimensional display device 11 displays two-dimensional images. The image forming position can be controlled.

【0064】このように、可変焦点レンズ12は前述す
る物性の屈折率可変物質22を用いるため、主に電界に
よって屈折率を制御できるので、電界を大きくすること
により、可変焦点レンズ12の焦点距離の変化速度を容
易に高速化できるという効果がある。
As described above, since the variable focus lens 12 uses the refractive index variable substance 22 having the physical properties described above, the refractive index can be controlled mainly by the electric field. Therefore, by increasing the electric field, the focal length of the variable focus lens 12 can be increased. The effect is that the change speed of can be easily increased.

【0065】また、透明電極23を固定焦点レンズ21
の屈折率可変物質22側ではなく、固定焦点レンズ21
と屈折率可変物質22とを挟む位置に配置できるので、
透明電極23と透明電極24との間隔を容易に一定に保
つことができる。
Further, the transparent electrode 23 is connected to the fixed focus lens 21.
Of the fixed focus lens 21 instead of the refractive index variable substance 22 side of
Since it can be placed at a position sandwiching between the refractive index variable substance 22 and
The distance between the transparent electrode 23 and the transparent electrode 24 can be easily kept constant.

【0066】ただし、固定焦点レンズ21の屈折率と屈
折率可変物質22の異常屈折率あるいは正常屈折率との
どちらかを同じ、あるいは、近い値に設定しもよい。し
かし、これらの屈折率を同じ値や近い値に設定しなけれ
ばならないと言うわけではない。
However, either the refractive index of the fixed focus lens 21 and the extraordinary refractive index or the normal refractive index of the variable refractive index material 22 may be set to the same or close values. However, it does not mean that these refractive indexes must be set to the same value or close values.

【0067】本実施の形態1の可変焦点レンズ12は、
図3(a)に示すように、たとえば、固定焦点レンズ2
1および屈折率可変物質22の内で透明電極23,24
と平行な部分である、焦点距離の変化に寄与しない部分
をできる限り薄くすることによって、透明電極23,2
4に印加する電圧値を減少させることができるという効
果がある。
The variable focus lens 12 of the first embodiment is
As shown in FIG. 3A, for example, the fixed focus lens 2
1 and the variable refractive index material 22 include transparent electrodes 23 and 24
The transparent electrodes 23, 2 are formed by thinning the portion that does not contribute to the change in the focal length, that is, the portion that is parallel to the transparent electrodes 23, 2
There is an effect that the voltage value applied to No. 4 can be reduced.

【0068】なお、透明電極23に固定焦点レンズ21
を薄く形成する方法としては、図3(b)に示すよう
に、ガラス、プラスチックあるいは金属等からなる固定
焦点レンズの型29を用いて、透明電極23が形成され
ている基板25に、高分子ガラス等の透明物質で固定焦
点レンズの型29のレプリカを形成する方法が有効であ
ることは言うまでもない。
The fixed-focus lens 21 is attached to the transparent electrode 23.
As shown in FIG. 3 (b), as a method for forming the thin film, a fixed focus lens mold 29 made of glass, plastic, metal, or the like is used, and a polymer 25 is formed on the substrate 25 on which the transparent electrode 23 is formed. It goes without saying that the method of forming a replica of the fixed focus lens mold 29 with a transparent material such as glass is effective.

【0069】次に、図2(b)に基づいて、実施の形態
1に用いる可変焦点レンズを説明すると、前述するよう
に、屈折率可変物質22としてはたとえば二周波駆動液
晶を用いると共に、屈折率可変物質22と透明電極23
との間には、たとえば、ポリイミド、PVA、PVB、
あるいは、斜方蒸着SiO等からなる配向膜210を生
成する。
Next, with reference to FIG. 2B, the variable focus lens used in the first embodiment will be described. As described above, as the refractive index variable substance 22, for example, a dual frequency driving liquid crystal is used and the refractive index variable liquid crystal is used. Rate variable material 22 and transparent electrode 23
Between, for example, polyimide, PVA, PVB,
Alternatively, the alignment film 210 made of oblique vapor deposition SiO or the like is generated.

【0070】この配向膜210に、たとえば周知のラビ
ング法等による配向処理を施すことにより、二周波駆動
液晶(屈折率可変物質22)の分子を所定の方向に配向
させる。
By subjecting the alignment film 210 to an alignment treatment by, for example, a well-known rubbing method, the molecules of the dual frequency drive liquid crystal (refractive index variable substance 22) are aligned in a predetermined direction.

【0071】前述するように、配向処理を行うことによ
り、屈折率可変物質22が配向膜210に平行(電界に
対してほぼ垂直)となるような電界の場合には、屈折率
可変物質22を広いドメイン領域において、均一な配向
状態を配向膜210の面内で実現できる。
As described above, in the case of an electric field in which the refractive index variable substance 22 is parallel to the alignment film 210 (substantially perpendicular to the electric field) by performing the alignment treatment, the refractive index variable substance 22 is removed. A uniform alignment state can be realized in the plane of the alignment film 210 in a wide domain region.

【0072】したがって、入射光26の偏向状態を配向
膜210による配向方向と一致させることにより、屈折
率可変物質22の屈折率変化を入射光26に効率よく伝
えることができると共に、屈折率可変物質22が種々の
方向を向くこと起因する散乱および可変焦点レンズ12
の白濁を防止できる。
Therefore, by matching the deflection state of the incident light 26 with the alignment direction of the alignment film 210, the change in the refractive index of the refractive index variable substance 22 can be efficiently transmitted to the incident light 26 and the refractive index variable substance. Scattering and variable focus lens 12 due to various orientations of 22
Can be prevented from clouding.

【0073】さらには、図2(c)に示すように、同一
の光学的機能を有する、たとえば、図2(b)に示す可
変焦点レンズ12の配向膜210の配向方向が直行する
ように配置することにより、入射光の偏向状態によら
ず、屈折率可変物質22の屈折率変化を入射光26に効
率よく伝えることができると共に、屈折率可変物質22
が種々の方向を向くこと起因する散乱および可変焦点レ
ンズ12の白濁を防止できるという効果がある。
Furthermore, as shown in FIG. 2C, the alignment films 210 having the same optical function, for example, the variable focus lens 12 shown in FIG. By doing so, the refractive index change of the refractive index variable substance 22 can be efficiently transmitted to the incident light 26 irrespective of the polarization state of the incident light and the refractive index variable substance 22.
It is possible to prevent the scattering and the white turbidity of the varifocal lens 12 due to the various directions of the light.

【0074】同様に、固定焦点レンズ21側の液晶の配
向は、たとえば、ポリイミド、PVA、PVB、あるい
は、斜方蒸着SiO等からなる配向膜を塗布し、たとえ
ば、ラビング法等によって配向処理を施すことが考えら
れる。
Similarly, for the alignment of the liquid crystal on the fixed focus lens 21 side, for example, an alignment film made of polyimide, PVA, PVB, or oblique vapor deposition SiO is applied, and an alignment treatment is performed by, for example, a rubbing method. It is possible.

【0075】また、固定焦点レンズ21を後述するレプ
リカ法によって形成する場合には、剥がす方向によっ
て、直接に液晶を配向させることもできる。
When the fixed focus lens 21 is formed by the replica method described later, the liquid crystal can be directly oriented depending on the peeling direction.

【0076】この場合には、特殊な膜の塗布あるいは表
面に凹凸のある面を配向処理する必要がないので、可変
焦点レンズ12の生成が容易になると言う効果がある。
In this case, there is no need to apply a special film or to align the surface having irregularities, so that the variable focus lens 12 can be easily produced.

【0077】また、固定焦点レンズ21側に垂直配向材
を塗布することにより、固定焦点レンズ21側の液晶を
垂直配向とすることもできることは言うまでもない。
Needless to say, the liquid crystal on the fixed focus lens 21 side can be vertically aligned by applying a vertical alignment material to the fixed focus lens 21 side.

【0078】さらには、前述する垂直配向材以外にも、
たとえば、フッ素等の基を有し、液晶材料との塗れ性が
悪い材料を固定焦点レンズ21側に塗布することによ
り、液晶の固定焦点レンズ21側を垂直配向に近い配向
とすることもできる。
Furthermore, in addition to the above-mentioned vertical alignment material,
For example, by applying a material having a group such as fluorine and having a poor wettability with the liquid crystal material to the fixed focus lens 21 side, the fixed focus lens 21 side of the liquid crystal can be oriented close to vertical alignment.

【0079】この場合には、膜を塗布するだけでよく、
表面に凹凸のある面を配向処理する必要がないので、可
変焦点レンズ12の形成が容易になると言う効果があ
る。
In this case, it is sufficient to apply a film,
Since it is not necessary to perform orientation treatment on the surface having irregularities, there is an effect that the varifocal lens 12 can be easily formed.

【0080】また、本実施の形態の可変焦点レンズ22
は、図2(b)に示すように、屈折率可変物質22とし
て、たとえば、二周波駆動液晶を用いると共に、屈折率
可変物質22と接する側の透明電極23に、たとえば、
ポリイミド、PVA、PVB、あるいは、斜方蒸着Si
O等からなる配向膜210を生成し、かつ、固定焦点レ
ンズ21側には配向膜210を生成しない構成とする。
The variable focus lens 22 of the present embodiment is also used.
2B, for example, a dual frequency driving liquid crystal is used as the refractive index variable substance 22, and the transparent electrode 23 on the side in contact with the refractive index variable substance 22 is, for example,
Polyimide, PVA, PVB, or oblique deposition Si
The alignment film 210 made of O or the like is formed, and the alignment film 210 is not formed on the fixed focus lens 21 side.

【0081】このように、可変焦点レンズ12を構成す
ることによって、配向膜210が配置された側の面の近
傍においては、配向膜210に、たとえば、周知のラビ
ング法等によって配向処理を施すことによって、配向膜
210側の二周波駆動液晶(屈折率可変物質22)の分
子を所定の方向に配向させることができる。
By configuring the variable focus lens 12 in this way, the alignment film 210 is subjected to an alignment treatment by, for example, a well-known rubbing method in the vicinity of the surface on which the alignment film 210 is arranged. Thus, the molecules of the dual frequency driving liquid crystal (refractive index variable substance 22) on the alignment film 210 side can be aligned in a predetermined direction.

【0082】一方、固定焦点レンズ21側では、特に配
向処理を行っていないので、二周波駆動液晶の分子は場
所によっては異なる向きを向く配向となり、入射光26
に屈折率の変化を十分に伝えることができず、可変焦点
の効果が十分に発現しない場合がある。
On the other hand, on the fixed focus lens 21 side, since no particular alignment treatment is performed, the molecules of the dual frequency drive liquid crystal are oriented differently depending on the location, and the incident light 26
In some cases, the change in refractive index cannot be sufficiently transmitted, and the effect of variable focus may not be sufficiently exhibited.

【0083】しかしながら、このような構成の場合であ
っても、たとえば、図2(c)に示すように、入射光2
6を液晶の配向がより均一な方向である透明電極24側
から入射することにより、可変焦点の効果が十分に発現
できる。
However, even in the case of such a configuration, for example, as shown in FIG.
By injecting 6 from the transparent electrode 24 side in which the orientation of the liquid crystal is more uniform, the variable focus effect can be sufficiently exhibited.

【0084】すなわち、配向膜210を生成した透明電
極24側に2次元表示装置11を配置する構成とすると
共に、入射光26の偏向状態を配向膜210の配向方向
と一致させることにより、屈折率可変物質22の屈折率
変化を入射光26に効率よく伝えることが可能となる。
That is, the two-dimensional display device 11 is arranged on the side of the transparent electrode 24 where the alignment film 210 is formed, and the deflection state of the incident light 26 is made to coincide with the alignment direction of the alignment film 210 to obtain a refractive index. The change in the refractive index of the variable substance 22 can be efficiently transmitted to the incident light 26.

【0085】これは、液晶の旋光性によるものであり、
液晶分子の配向方向が入射光26の進行方向の波長に比
較してゆっくりと変化する場合に、入射光26の偏向方
向は液晶分子の配向方向の変化に追随して変化する。
This is due to the optical rotatory power of the liquid crystal,
When the alignment direction of the liquid crystal molecules changes more slowly than the wavelength of the traveling direction of the incident light 26, the deflection direction of the incident light 26 changes following the change in the alignment direction of the liquid crystal molecules.

【0086】たとえば、液晶の配向方向が右回りに変化
する場合には、偏向方向も右回りに変化するというもの
である。
For example, when the alignment direction of the liquid crystal changes clockwise, the deflection direction also changes clockwise.

【0087】したがって、固定焦点レンズ21側で配向
が場所により異なっていても、入射光26は屈折率変化
を十分に感じることになるので、たとえば、特殊な膜の
塗布の必要性あるいは表面に凹凸のある配向処理をする
ことなく可変焦点レンズ12を構成できるという効果が
ある。
Therefore, even if the orientation on the fixed-focus lens 21 side is different depending on the location, the incident light 26 will feel a sufficient change in the refractive index, and therefore, for example, the need for coating a special film or the unevenness on the surface. There is an effect that the varifocal lens 12 can be configured without performing a certain alignment process.

【0088】図4は実施の形態1の立体表示装置におけ
る駆動装置13の駆動出力を説明するための図であり、
図4(a)は正弦波で駆動する場合を示し、図4(b)
は矩形波で駆動する場合を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining the drive output of the drive device 13 in the stereoscopic display device according to the first embodiment.
FIG. 4A shows a case of driving with a sine wave, and FIG.
Indicates the case of driving with a rectangular wave.

【0089】図4において、T1は低い周波数の信号を
出力する時間、T2は高い周波数の信号を出力する時
間、T3はT1とT2とを加算した時間を示す。
In FIG. 4, T 1 is the time for outputting a low frequency signal, T 2 is the time for outputting a high frequency signal, and T 3 is the time for adding T 1 and T 2 .

【0090】図4に示す駆動波形は二周波駆動液晶を駆
動するための駆動電圧波形であり、たとえば、周波数f
21(Δε1>0)と周波数f22(Δε2<0)との異
なる2つの周波数の信号を印加するときで誘電率異方性
Δεの符号が異なる時である。
The drive waveform shown in FIG. 4 is a drive voltage waveform for driving a two-frequency drive liquid crystal, for example, frequency f
21 (Δε 1 > 0) and frequency f22 (Δε 2 <0) when two signals having different frequencies are applied and the signs of the dielectric anisotropy Δε are different.

【0091】図4から明らかなように、実施の形態1の
駆動装置13の駆動出力の振幅は等しかあるいはほぼ等
しい周波数f21を主周波数とする電界と、周波数f2
2を主周波数とする電界とを、一定のデューティー比と
一定の周期とからなる。
As is clear from FIG. 4, the drive output of the drive unit 13 of the first embodiment has equal or almost equal amplitudes of the electric field whose main frequency is the frequency f21 and the frequency f2.
An electric field having a main frequency of 2 has a constant duty ratio and a constant period.

【0092】前述する電界を印加された二周波駆動液晶
の分子は、長軸を電界に沿って配向させる力(周波数f
21を印加したときの力)と、長軸を電界に垂直に配向
させる力(周波数f22を印加したときの力)とを周期
的かつ交互に受けることになる。
The molecules of the two-frequency driving liquid crystal to which the electric field is applied as described above have a force (frequency f) for orienting the major axis along the electric field.
21) and a force for orienting the major axis perpendicular to the electric field (force when frequency f22 is applied) are periodically and alternately received.

【0093】このとき、他に二周波駆動液晶の分子を拘
束する力がなければ、液晶は周波数f21と周波数f2
2の切り替わりにしたがって、急激にデジタル的(二値
的)な変化をすることとなり、立体表示装置に必要とな
る連続したアナログ動作を行わせることができない。
At this time, if there is no other force for restraining the molecules of the dual-frequency driving liquid crystal, the liquid crystal has frequency f21 and frequency f2.
The change of 2 causes a rapid digital (binary) change, and it is impossible to perform the continuous analog operation required for the stereoscopic display device.

【0094】しかしながら、実際の液晶には粘性をはじ
めとして、液晶の結晶としての拘束力等の液晶分子の方
向転換を阻害する力が働くので、前述する駆動信号によ
って働く力と均衡し、広い領域にわたってほぼ均一で高
速な液晶のアナログ的かつ周期的な配向運動が可能とな
る。
However, in the actual liquid crystal, not only the viscosity but also the force that inhibits the direction change of the liquid crystal molecules such as the restraining force as the crystal of the liquid crystal work, so that the force is balanced with the force that is driven by the drive signal described above, and a wide area is obtained. A uniform and high-speed analog and periodic alignment movement of the liquid crystal becomes possible over the entire area.

【0095】ただし、前述する駆動信号で可変焦点レン
ズ12を駆動する場合、周波数f12と周波数f22と
からなる駆動信号を周期的に一定の時間印加することが
重要である。
However, when the variable focus lens 12 is driven by the above-mentioned drive signal, it is important to apply the drive signal composed of the frequency f12 and the frequency f22 periodically for a fixed time.

【0096】たとえば、周波数f12と周波数f22と
からなる駆動信号を1回だけ印加した場合では、液晶の
均一性が損なわれる、あるいは、散乱が大きくなる等の
現象が表れるだけであり、可変焦点レンズ12としての
実用性には乏しい効果しか発現しない。
For example, when the drive signal composed of the frequency f12 and the frequency f22 is applied only once, only the phenomenon that the uniformity of the liquid crystal is impaired or the scattering is increased appears. The practicability as 12 produces only a poor effect.

【0097】したがって、一定の時間の周期的な駆動信
号の印加により、前述する均衡が十分に行われ、広い領
域にわたって均一な動作が可能となる。
Therefore, by applying the drive signal periodically for a fixed time, the above-mentioned balance is sufficiently performed, and uniform operation is possible over a wide area.

【0098】図5は実施の形態1の駆動装置で可変焦点
レンズを駆動した場合の焦点距離の変化の様子を示す図
であり、横軸は駆動時間、縦軸は焦点距離を示す。
FIG. 5 is a diagram showing how the focal length changes when the variable focus lens is driven by the driving device of the first embodiment, where the horizontal axis represents the drive time and the vertical axis represents the focal length.

【0099】なお、このときの駆動信号波形は、周波数
は低周波f21(Δε1>0)と高周波f22(Δε2
0)とを用いる図4(b)に示す矩形波である。また、
このときの二周波駆動液晶(屈折率可変物質22)の屈
折率と固定焦点レンズ21の屈折率との関係は、二周波
駆動液晶が透明電極23,24に対して垂直に立った場
合には二周波駆動液晶の屈折率が固定焦点レンズ21の
屈折率より小さくなり、一方、透明電極23,24にほ
ぼ平行な場合には二周波駆動液晶の屈折率が固定焦点レ
ンズ21の屈折率より大きくなる。
The drive signal waveform at this time has a low frequency f21 (Δε 1 > 0) and a high frequency f22 (Δε 2 <0.
0) and the rectangular wave shown in FIG. Also,
The relationship between the refractive index of the dual frequency driving liquid crystal (refractive index variable substance 22) and the refractive index of the fixed focus lens 21 at this time is as follows when the dual frequency driving liquid crystal stands vertically with respect to the transparent electrodes 23 and 24. The refractive index of the dual-frequency driving liquid crystal becomes smaller than that of the fixed-focus lens 21, and when the two-frequency driving liquid crystal is substantially parallel to the transparent electrodes 23 and 24, the refractive index of the dual-frequency driving liquid crystal is larger than that of the fixed-focus lens 21. Become.

【0100】この結果、図5に示すように、可変焦点レ
ンズ12の焦点距離はアナログ的(連続的)に変化する
ことが明らかとなった。また、低周波f12と高周波f
22との繰り返し周波数は、ほぼ30Hzである。
As a result, as shown in FIG. 5, it became clear that the focal length of the varifocal lens 12 changes in an analog (continuous) manner. Also, low frequency f12 and high frequency f
The repetition frequency with 22 is approximately 30 Hz.

【0101】したがって、実施の形態1の可変焦点レン
ズ12を用いることにより、回復速度が数秒程度かかっ
ていた従来の液晶レンズに比較すると、著しく高速化す
ることが明らかである。
Therefore, by using the variable-focus lens 12 of the first embodiment, it is apparent that the recovery speed is remarkably increased as compared with the conventional liquid crystal lens which took about several seconds.

【0102】次に、図6に本実施の形態1の立体表示装
置の動作を説明するための図を示し、以下、図6に基づ
いて本実施の形態1の立体表示装置の動作を説明する。
Next, FIG. 6 shows a diagram for explaining the operation of the stereoscopic display device according to the first embodiment. Hereinafter, the operation of the stereoscopic display device according to the first embodiment will be described with reference to FIG. .

【0103】図6において、特に、図6(a)は立体表
示装置の動作を説明するための図であり、図6(b)は
2次元表示装置11に表示する2次元像を説明するため
の図である。
In FIG. 6, in particular, FIG. 6A is a diagram for explaining the operation of the stereoscopic display device, and FIG. 6B is for explaining a two-dimensional image displayed on the two-dimensional display device 11. FIG.

【0104】図6において、虚像18は位置19で結像
する2次元像であり、虚像110は位置111で結像す
る2次元像である。また、dobjは可変焦点レンズと2
次元表示装置との距離、dimgは可変焦点レンズと虚像
の結像位置までの距離、立体像112は3次元物体、1
13は2次元像の集合を示す。
In FIG. 6, virtual image 18 is a two-dimensional image formed at position 19, and virtual image 110 is a two-dimensional image formed at position 111. Also, d obj is a variable focus lens and 2
The distance from the three-dimensional display device, d img is the distance between the variable focus lens and the virtual image forming position, and the three-dimensional image 112 is a three-dimensional object.
Reference numeral 13 denotes a set of two-dimensional images.

【0105】なお、可変焦点レンズと虚像の結像位置ま
での距離dimgに「-(マイナス)」符号が付くのは、可
変焦点レンズ12から観察者16に至る方向を「+(プ
ラス)」とするからである。
The distance d img between the varifocal lens and the image forming position of the virtual image is marked with "-(minus)" because the direction from the varifocal lens 12 to the observer 16 is "+ (plus)". This is because

【0106】次に、図1および図6に基づいて、本発明
の実施の形態1の立体表示装置の動作を説明すると、ま
ず、2次元表示装置の位置(視点位置)は、前述するよ
うに、dobjが可変焦点レンズ12の焦点距離よりも小
さいので、観察者16には2次元表示装置11に表示さ
れる2次元像17が虚像として観測される。
Next, the operation of the stereoscopic display device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 6. First, the position (viewpoint position) of the two-dimensional display device is as described above. , D obj is smaller than the focal length of the varifocal lens 12, the two-dimensional image 17 displayed on the two-dimensional display device 11 is observed by the observer 16 as a virtual image.

【0107】このとき、たとえば、レンズの光学の理論
である近軸理論による式(1)に従うと、可変焦点レン
ズ12の焦点距離を変化させることにより、2次元像1
7の虚像18の結像位置19は、欠像位置111の虚像
110へと奥行き方向に変化できる。
At this time, for example, according to the paraxial theory (1) which is the theory of lens optics, the two-dimensional image 1 can be obtained by changing the focal length of the varifocal lens 12.
The image forming position 19 of the virtual image 18 of No. 7 can be changed in the depth direction to the virtual image 110 of the missing image position 111.

【0108】[数1] 1/dobj+1/dimg=1/fo・・・・・・(1) ただし、foは可変焦点レンズ12の焦点距離を示す。[Equation 1] 1 / d obj + 1 / d img = 1 / fo (1) where fo represents the focal length of the varifocal lens 12.

【0109】たとえば、図6(b)に示すように、立体
像112を撮像時もしくは表示時の視点方向からの奥行
き方向に標本化した2次元像の集合113として表現
し、この各2次元像を2次元表示装置11に時分割で表
示する。
For example, as shown in FIG. 6B, the stereoscopic image 112 is expressed as a set 113 of two-dimensional images sampled in the depth direction from the viewpoint direction at the time of image pickup or display, and each of these two-dimensional images is represented. Are displayed on the two-dimensional display device 11 in a time division manner.

【0110】このとき、同期装置14によって2次元表
示装置11と可変焦点レンズ12の焦点距離の変化との
同期をとり、2次元表示装置11に表示される2次元像
の結像位置が奥行きの標本化位置と同じになるように表
示することにより、観察者16には眼の残像現象により
2次元表示装置11に表示される立体像15を、観察者
16の視線方向の奥行き標本化像の集まり(虚像)とし
て観察される。
At this time, the synchronizing device 14 synchronizes the two-dimensional display device 11 and the change in the focal length of the variable focus lens 12 with each other, and the image forming position of the two-dimensional image displayed on the two-dimensional display device 11 becomes the depth. By displaying the same as the sampling position, the stereoscopic image 15 displayed on the two-dimensional display device 11 is displayed to the observer 16 due to the afterimage phenomenon of the eye and the depth sampled image of the observer 16 in the direction of the line of sight is displayed. It is observed as a group (virtual image).

【0111】以上説明したように、本実施の形態1の立
体表示装置によれば、2次元表示装置11に表示する立
体像112を予め設定した間隔の2次元平面に属する2
次元像に標本化した画像を2次元表示装置11に表示す
ると共に、可変焦点レンズ12の焦点距離の変化に同期
する信号を発生する同期装置14の出力に基づいて、2
次元表示装置11に表示する2次元像を標本化時の位置
と同じとなるように表示することにより、たとえば、式
(1)に基づいて、2次元表示装置11に表示される2
次元像(虚像)の結像位置を変化できるので、立体像1
12を奥行き標本化像の集まりである虚像15として表
示することができる。
As described above, according to the stereoscopic display device of the first embodiment, the stereoscopic images 112 displayed on the two-dimensional display device 11 belong to the two-dimensional planes with preset intervals.
The image sampled as a three-dimensional image is displayed on the two-dimensional display device 11, and based on the output of the synchronization device 14 that generates a signal in synchronization with the change in the focal length of the variable focus lens 12,
By displaying the two-dimensional image displayed on the three-dimensional display device 11 so as to be the same as the position at the time of sampling, for example, the two-dimensional image displayed on the two-dimensional display device 11 based on the equation (1).
Since the image forming position of the three-dimensional image (virtual image) can be changed, the three-dimensional image 1
12 can be displayed as a virtual image 15 that is a collection of depth-sampled images.

【0112】また、本発明の実施の形態1の立体表示装
置では、観察者16は奥行き方向に実質的に配列された
虚像の集まりとして立体像15を観察することになるの
で、両眼視差、輻輳、ピント調節および動的視差等の立
体の生理的要因を矛盾することなく満足でき、自然な立
体視を実現できるという効果がある。
Further, in the stereoscopic display device according to the first embodiment of the present invention, since the observer 16 observes the stereoscopic image 15 as a collection of virtual images substantially arranged in the depth direction, the binocular parallax, There is an effect that physiological factors such as convergence, focus adjustment, and dynamic parallax can be satisfied without contradiction and natural stereoscopic vision can be realized.

【0113】また、本発明の実施の形態1の立体表示装
置では、表示に必要な情報の量は主に奥行き方向の標本
化数によって決定される。一方、人の視線方向(奥行き
方向)の分解能は、縦および横方向の分解能に比べて低
いことが知られており、奥行き方向の標本化数は縦およ
び横方向に比べて大幅に減らすことができる。
Further, in the stereoscopic display device according to the first embodiment of the present invention, the amount of information required for display is mainly determined by the number of samples in the depth direction. On the other hand, it is known that the resolution in the line-of-sight direction (depth direction) of a person is lower than the resolution in the vertical and horizontal directions, and the number of samples in the depth direction can be significantly reduced compared to the vertical and horizontal directions. it can.

【0114】したがって、本発明では表示に必要となる
情報量をホログラフィに比較して、大幅に減少できると
いう効果がある。
Therefore, the present invention has the effect that the amount of information required for display can be greatly reduced compared to holography.

【0115】また、情報量を大幅に減少できるので、た
とえば、動画のように表示の高速性を要求される場合に
も適用できるという利点がある。
Further, since the amount of information can be greatly reduced, there is an advantage that the present invention can be applied to the case where a high display speed is required such as a moving picture.

【0116】さらには、可変焦点レンズ12による通常
のレンズ作用を利用しているので、光源として特にレー
ザ光源等のコヒーレント光源を必要としないと共に、2
次元像17における色の違いによる影響も小さいので、
カラー化も容易であるという効果がある。
Furthermore, since the normal lens action of the varifocal lens 12 is utilized, a coherent light source such as a laser light source is not particularly required as a light source, and 2
Since the influence of the color difference in the three-dimensional image 17 is small,
There is an effect that colorization is easy.

【0117】また、機械的駆動部を必要としないので、
軽量化および信頼性の向上に適しているという利点があ
る。
Since no mechanical drive unit is required,
It has the advantage of being suitable for weight reduction and improved reliability.

【0118】また、本実施の形態では2つの周波数を用
いる場合を示したが、2つに限定されることはなく、さ
らに多くの周波数を用いてもよいことは言うまでもな
い。
Further, although the case where two frequencies are used is shown in the present embodiment, it is needless to say that the number is not limited to two and more frequencies may be used.

【0119】(実施の形態2)図7は本発明の実施の形
態2の立体表示装置の概略構成を示すブロック図であ
り、実施の形態1の立体表示装置と基本的な構成は同じ
であり、異なる点は可変焦点レンズ12側から見て焦点
距離よりも外側に2次元表示装置11が配置されている
と共に、2次元像の集合113からなる立体像112を
2次元表示装置11に左右および上下を反転して表示す
るという点である。
(Second Embodiment) FIG. 7 is a block diagram showing a schematic structure of a stereoscopic display device according to a second embodiment of the present invention, and the basic structure is the same as that of the stereoscopic display device according to the first embodiment. The difference is that the two-dimensional display device 11 is arranged outside the focal length when viewed from the varifocal lens 12 side, and the three-dimensional image 112 composed of a set 113 of two-dimensional images is left and right on the two-dimensional display device 11. The point is that it is displayed upside down.

【0120】図7から明らかなように、本実施の形態2
の立体表示装置においては、可変焦点レンズ12側から
見て焦点距離よりも外側に2次元表示装置11が配置さ
れているので、観察者16は可変焦点レンズ12と観察
者16との間で結像される立体像(実像)を観察するこ
とになる。
As is apparent from FIG. 7, the second embodiment is different.
In this stereoscopic display device, since the two-dimensional display device 11 is arranged outside the focal length when viewed from the varifocal lens 12 side, the observer 16 connects the varifocal lens 12 and the observer 16. You will observe a stereoscopic image (real image).

【0121】次に、図8に実施の形態2の立体表示装置
を説明するための図を示し、以下、図8に基づいて実施
の形態2の立体表示装置の動作を説明する。
Next, FIG. 8 shows a diagram for explaining the stereoscopic display device according to the second embodiment, and the operation of the stereoscopic display device according to the second embodiment will be described below with reference to FIG.

【0122】ただし、図8において、実像116は結像
位置117において結像する2次元像であり、実像11
4は結像位置115で結像する2次元像である。
However, in FIG. 8, the real image 116 is a two-dimensional image formed at the image forming position 117.
Reference numeral 4 is a two-dimensional image formed at the image forming position 115.

【0123】まず、図8に示すように、たとえば、可変
焦点レンズ12の焦点距離を変化させることにより、2
次元像17の実像114の結像位置115を、結像位置
117の実像116へと観察者16の視線の奥行き方向
に変化できる。
First, as shown in FIG. 8, for example, by changing the focal length of the varifocal lens 12,
The image forming position 115 of the real image 114 of the three-dimensional image 17 can be changed to the real image 116 of the image forming position 117 in the depth direction of the line of sight of the observer 16.

【0124】したがって、前述した実施の形態1と同様
に、図6(b)に示す立体像112を奥行き方向に標本
化した2次元像の集合113として表現し、この2次元
像の集合113の各々を2次元表示装置11に時分割で
表示すると共に、各2次元像の結像位置が奥行き標本化
位置と同じになるように、同期装置14によって2次元
表示装置11と可変焦点レンズ12の焦点距離との同期
をとることにより、眼の残像現象を利用して、立体像を
奥行き標本化像(実像)の集まりとして再現できる。
Therefore, as in the first embodiment, the three-dimensional image 112 shown in FIG. 6B is expressed as a set 113 of two-dimensional images sampled in the depth direction, and the set 113 of two-dimensional images is Each of them is displayed on the two-dimensional display device 11 in a time division manner, and the synchronization device 14 synchronizes the two-dimensional display device 11 and the variable focus lens 12 so that the image forming position of each two-dimensional image becomes the same as the depth sampling position. By synchronizing with the focal length, the stereoscopic image can be reproduced as a collection of depth-sampled images (real images) by utilizing the afterimage phenomenon of the eye.

【0125】したがって、前述する実施の形態1の立体
表示装置と同じ効果があると共に、本実施の形態2の立
体表示装置では実像を結像させているので、たとえば、
実像位置に写真乾板をおいて、その位置における2次元
像を撮影できるという効果がある。
Therefore, in addition to the same effect as the stereoscopic display device of the first embodiment described above, a real image is formed in the stereoscopic display device of the second embodiment.
There is an effect that a photographic plate is placed at a real image position and a two-dimensional image can be taken at that position.

【0126】また、実像位置に散乱板をおくことによ
り、その位置における2次元像のみを観察できるという
点が有利である。
Further, by placing the scattering plate at the real image position, it is advantageous that only the two-dimensional image at that position can be observed.

【0127】(実施の形態3)図9は本発明の実施の形
態3の立体表示装置の概略構成を示すブロック図であ
り、901はプロジェクション型ディスプレイ、902
はシャッター、903は散乱板、904は画像記録再生
装置、905は同期制御装置を示す。
(Third Embodiment) FIG. 9 is a block diagram showing a schematic structure of a stereoscopic display device according to a third embodiment of the present invention, in which 901 is a projection type display and 902.
Is a shutter, 903 is a scattering plate, 904 is an image recording / reproducing device, and 905 is a synchronization control device.

【0128】図9において、プロジェクション型ディス
プレイ901は周知のプロジェクション型ディスプレイ
であり、本実施の形態3において、複数台使用すること
により、各プロジェクション型ディスプレイの描画速度
を低減させる。
In FIG. 9, the projection type display 901 is a well-known projection type display, and in the third embodiment, by using a plurality of units, the drawing speed of each projection type display is reduced.

【0129】シャッター902は各プロジェクション型
ディスプレイ901ごとに設置されており、各プロジェ
クション型ディスプレイ901から投影される映像を時
分割で散乱板903に投影する。
The shutter 902 is installed for each projection type display 901, and projects the image projected from each projection type display 901 on the scattering plate 903 in a time division manner.

【0130】散乱板903は各プロジェクション型ディ
スプレイ901から投影される映像を表示するための周
知の散乱板であり、たとえば、実施の形態1と同様に、
可変焦点レンズ12の焦点距離の内側に設置させれてい
るものとする。
The scattering plate 903 is a well-known scattering plate for displaying the image projected from each projection type display 901, and, for example, like the first embodiment,
It is assumed that the variable focus lens 12 is installed inside the focal length.

【0131】画像記録再生装置904は、たとえば、周
知のビデオレコーダ等の画像記録装置であり、同期制御
装置905の出力に基づき、接続されているプロジェク
ション型ディスプレイ901に映像信号を出力する。
The image recording / reproducing device 904 is, for example, an image recording device such as a well-known video recorder, and outputs a video signal to the connected projection type display 901 based on the output of the synchronization control device 905.

【0132】同期制御装置905は、駆動装置13の出
力に基づいて、可変焦点レンズ12の焦点距離の変化に
同期させて録画記録再生装置から映像を出力させると共
に、各シャッター902を制御し、所定のプロジェクシ
ョン型ディスプレイ901の映像を散乱板903に投影
する。
The synchronization control device 905 outputs an image from the recording / recording / reproducing device in synchronization with a change in the focal length of the varifocal lens 12 based on the output of the driving device 13 and controls each shutter 902 to a predetermined value. The projection display 901 image is projected onto the scattering plate 903.

【0133】次に、図9に基づいて本発明の実施の形態
3の立体表示装置の動作を説明すると、前述した実施の
形態1と同様に、図6(b)に示す立体像112を奥行
き方向に標本化した2次元像の集合113として表現
し、この2次元像の集合113の各々をプロジェクショ
ン型ディスプレイ901から順番に投影し、この映像を
シャッター902で順番に時分割で散乱板903に表示
すると共に、各2次元像の結像位置が奥行き標本化位置
と同じになるように、同期装置14によって画像録画再
生装置904と可変焦点レンズ12の焦点距離との同期
をとることにより、眼の残像現象を利用して、立体像を
奥行き標本化像(虚像)の集まりとして再現できる。
Next, the operation of the stereoscopic display device according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 9. Like the first embodiment described above, the stereoscopic image 112 shown in FIG. It is expressed as a set 113 of two-dimensional images sampled in the direction, each of the set 113 of two-dimensional images is sequentially projected from the projection display 901, and this image is sequentially time-divided by the shutter 902 on the scattering plate 903. While displaying, the synchronizing device 14 synchronizes the focal length of the image recording / reproducing device 904 and the focal length of the variable focus lens 12 so that the image forming position of each two-dimensional image becomes the same as the depth sampling position. The afterimage phenomenon of can be used to reproduce a stereoscopic image as a collection of depth-sampled images (virtual images).

【0134】したがって、前述する実施の形態1の立体
表示装置と同じ効果があると共に、周知のプロジェクシ
ョン型ディスプレイ901、シャッター902および散
乱板903を用いているので、容易に画面のサイズを大
きくできるという効果がある。
Therefore, it has the same effect as the stereoscopic display device of the first embodiment described above, and since the known projection display 901, shutter 902 and scattering plate 903 are used, the screen size can be easily increased. effective.

【0135】なお、本実施の形態3の立体表示装置にお
いて、散乱板903と可変焦点レンズ12との位置関係
を実施の形態2と同様に、可変焦点レンズ12の焦点距
離の外側に散乱板903を設置し、画像記録再生装置9
04から上下左右を反転した映像(2次元像)を投影す
ることによっても立体表示をできることは言うまでもな
い。
In the stereoscopic display device according to the third embodiment, the positional relationship between the scattering plate 903 and the variable focus lens 12 is the same as in the second embodiment, and the scattering plate 903 is located outside the focal length of the variable focus lens 12. Install the image recording / playback device 9
It goes without saying that stereoscopic display can also be performed by projecting an image (two-dimensional image) which is vertically and horizontally inverted from 04.

【0136】(実施の形態4)図10は本発明の実施の
形態4の立体表示装置の可変焦点レンズの概略構成を示
す図であり、1001,1002は透明電極、1003
は屈折率可変物質、1004は孔を示す。
(Embodiment 4) FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a variable focus lens of a stereoscopic display device according to Embodiment 4 of the present invention, in which 1001 and 1002 are transparent electrodes and 1003.
Is a variable refractive index material, and 1004 is a hole.

【0137】図10において、透明電極1001,10
02は周知の透明電極であり、たとえば、ITO膜ある
いはZnOX膜等である。また、透明電極1001には
図10に示すように、孔1004が設けられている。
In FIG. 10, transparent electrodes 1001 and 10
Reference numeral 02 is a known transparent electrode, which is, for example, an ITO film or a ZnO x film. Further, the transparent electrode 1001 is provided with a hole 1004 as shown in FIG.

【0138】屈折率可変物質1003は、たとえば、液
晶、高分子分散型液晶、あるいは、高分子液晶等の屈折
率可変物質であり、透明電極1001,1002に印加
する電圧によって屈折率が変化する物質である。
The variable refractive index material 1003 is a variable refractive index material such as liquid crystal, polymer dispersed liquid crystal, or polymer liquid crystal, and the refractive index changes according to the voltage applied to the transparent electrodes 1001 and 1002. Is.

【0139】なお、本実施の形態4の可変焦点レンズで
は、透明電極に設けられた孔1004の形状は円形とし
たが、円形に限定されることはなく、たとえば、一方向
でのみ焦点距離を変化させる場合には、ストライプ状と
する等、光の方向に孔1004の形状は種々変更可能な
ことは言うまでもない。
In the variable focus lens of the fourth embodiment, the shape of the hole 1004 provided in the transparent electrode is circular, but the shape is not limited to a circle, and for example, the focal length can be set only in one direction. Needless to say, the shape of the hole 1004 can be variously changed in the direction of light, for example, in the case of changing the shape.

【0140】次に、図10に基づいて、実施の形態4の
立体表示装置の可変焦点レンズの動作を説明すると、ま
ず、2つの透明電極1001,1002間に電界(電
圧)を印加すると、孔1004の部分とその近傍で不均
一な形の電界分布が生成されるので、この電界分布にし
たがって屈折率可変物質1003に不均一な屈折率の分
布が生成され、レンズ作用が生じる。
Next, the operation of the variable focus lens of the stereoscopic display device according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. 10. First, when an electric field (voltage) is applied between the two transparent electrodes 1001 and 1002, holes are generated. Since a non-uniform electric field distribution is generated in the portion 1004 and its vicinity, a non-uniform refractive index distribution is generated in the refractive index variable substance 1003 according to this electric field distribution, and a lens action occurs.

【0141】この分布は電界の状態によって変化するの
で、実効的な焦点距離を電界によって変化させることが
できる。
Since this distribution changes with the state of the electric field, the effective focal length can be changed with the electric field.

【0142】なお、このとき、屈折率可変物質1003
として高分子分散型液晶を用いた方が駆動電圧は高くな
るが、屈折率の変化速度が速くなるという利点がある。
At this time, the refractive index variable substance 1003
As a result, the use of polymer-dispersed liquid crystal has a higher driving voltage, but has an advantage that the rate of change of the refractive index becomes faster.

【0143】また、屈折率可変物質1003の屈折率変
化を電界の印加と無印加とを制御することにより、電界
を無印加にした場合の復元速度は一般的に遅いので、た
とえば、二周波駆動液晶のように電界の周波数により屈
折率を変化できる物質を用いることにより、焦点距離の
変化を高速化できると言う効果がある。
By controlling the change in the refractive index of the variable refractive index material 1003 with and without applying an electric field, the restoration speed when the electric field is not applied is generally slow. The use of a substance whose refractive index can be changed by the frequency of the electric field, such as liquid crystal, has an effect that the change of the focal length can be accelerated.

【0144】図10に示す可変焦点レンズは屈折率可変
物質による屈折率分布のみによってレンズ作用を行わせ
る構成としたが、この構成では屈折率可変物質1003
の屈折率可変範囲および形状により、レンズ作用の可変
範囲および可変中心位置が限られてしまう。
The varifocal lens shown in FIG. 10 has a structure in which the lens action is effected only by the refractive index distribution of the refractive index variable substance. In this structure, the refractive index variable substance 1003 is used.
The variable range and the center position of the lens action are limited due to the variable range and shape of the refractive index.

【0145】したがって、図11に示すように固定焦点
レンズを組み合わせることによって、レンズ作用の可変
範囲を広げる、あるいは、可変中心位置を任意に設定で
きる。
Therefore, by combining a fixed focus lens as shown in FIG. 11, the variable range of the lens action can be widened or the variable center position can be set arbitrarily.

【0146】図11(a)は固定焦点レンズとして周知
の球面レンズ1101あるいは非球面レンズを用いた可
変焦点レンズであり、図11(b)は固定焦点レンズと
して周知のフレネルレンズ1102を用いた可変焦点レ
ンズであり、図11(c)は固定焦点レンズとして周知
のレンティキュラレンズ1103を用いた可変焦点レン
ズである。
FIG. 11A shows a variable focus lens using a well-known spherical lens 1101 or an aspherical lens as a fixed focus lens, and FIG. 11B shows a variable focus lens using a well-known Fresnel lens 1102 as a fixed focus lens. FIG. 11C shows a varifocal lens using a lenticular lens 1103 known as a fixed focus lens.

【0147】また、図11(a)〜(c)に示す可変焦
点レンズでは透明電極1002の位置を、固定焦点レン
ズと屈折率可変物質1003とが接する面と対向する側
の面に設ける構成としたが、固定焦点レンズと屈折率可
変物質1003とが接する面側に透明電極を構成する等
の方法によっても同様の効果が得られることは言うまで
もない。
In the variable focus lens shown in FIGS. 11A to 11C, the position of the transparent electrode 1002 is provided on the surface opposite to the surface where the fixed focus lens and the refractive index variable substance 1003 are in contact with each other. However, it goes without saying that the same effect can be obtained by a method of forming a transparent electrode on the surface side where the fixed focus lens and the refractive index variable substance 1003 are in contact with each other.

【0148】(参考例)図12は本発明の参考例の立体
表示装置の駆動装置の駆動出力波形を示す図であり、図
12(a)は正弦波を用いる場合を示し、図12(b)
は矩形波を用いる場合を示す。
(Reference Example) FIG. 12 is a diagram showing a drive output waveform of a driving device of a stereoscopic display device of a reference example of the present invention, FIG. 12 (a) shows a case where a sine wave is used, and FIG. )
Indicates the case of using a rectangular wave.

【0149】図12に示す駆動出力を用いる場合、周波
数f11の成分と周波数f12の成分とを主な周波数と
する正弦波の電界Vs1とVs2、あるいは、矩形波の
電界Vr1とVr2とを予め設定した比率で重畳した電
界Vss(正弦波の場合)、あるいは、Vrr(矩形波
の場合)を二周波駆動液晶に印加する。
When the drive output shown in FIG. 12 is used, the sine wave electric fields Vs1 and Vs2 or the rectangular wave electric fields Vr1 and Vr2 whose main frequencies are the frequency f11 component and the frequency f12 component are set in advance. The electric field Vss (in the case of a sine wave) or Vrr (in the case of a rectangular wave) superimposed at the ratio is applied to the dual-frequency driving liquid crystal.

【0150】この結果、二周波駆動液晶の分子は長軸を
電界に沿って配向させる力(周波数f11の作用)と、
長軸を電界と垂直な方向に配向させる力(周波数f12
の作用)との相反する向きの力を、電圧の比に応じて同
時に受けることになる。
As a result, the molecules of the dual frequency driving liquid crystal have a force (the action of the frequency f11) for orienting the major axis along the electric field.
Force to orient the major axis in a direction perpendicular to the electric field (frequency f12
The action in the opposite direction with the force of) will be received at the same time depending on the voltage ratio.

【0151】したがって、二周波駆動液晶の分子は前述
する電圧および周波数の比に応じて、相反する向きの力
が均衡する角度で電界方向から傾き、可変焦点レンズの
屈折率に高速にアナログの変化をもたらす。
Therefore, the molecules of the dual-frequency driving liquid crystal are tilted from the electric field direction at an angle at which the forces in opposite directions are balanced in accordance with the above-mentioned voltage-frequency ratio, and the refractive index of the variable-focus lens is changed in an analog manner at high speed. Bring

【0152】このため、可変焦点レンズの焦点距離に高
速でアナログ的な変化与えることができると共に、前述
する作用に二周波駆動液晶の結晶としての拘束力とが合
わさることにより、広い領域にわたってほぼ均一で高速
な可変焦点レンズを実現できる。
Therefore, the focal length of the varifocal lens can be changed at high speed in an analog manner, and the action described above is combined with the restraining force of the crystal of the dual-frequency driving liquid crystal to make it substantially uniform over a wide area. Can realize a high-speed variable focus lens.

【0153】なお、駆動電圧波形は正弦波である必要は
なく、前述する周波数を主な周波数として含む矩形波あ
るいは鋸歯状の波形等でもよいことは言うまでもない。
Needless to say, the drive voltage waveform does not have to be a sine wave, and may be a rectangular wave or a sawtooth waveform having the above-mentioned frequency as a main frequency.

【0154】また、本参考例では2つの周波数を用いる
場合を示したが、2つに限定されることはなく、さらに
多くの周波数を用いてもよいことは言うまでもない。
Further, although the case where two frequencies are used is shown in this reference example, it is needless to say that the number is not limited to two and more frequencies may be used.

【0155】また、本参考例の駆動出力波形では、電界
の強度によって屈折率可変物質22,1003の変化速
度を制御できるので、駆動出力波形の振幅を大きくする
ことにより、たとえば、透明電極間が数100μm程度
と厚い場合であっても、屈折率可変物質である二周波駆
動液晶の屈折率変化の応答速度を数10ms以下に高速
化できるという効果がある。
In the drive output waveform of this reference example, the rate of change of the refractive index variable substances 22 and 1003 can be controlled by the strength of the electric field. Therefore, by increasing the amplitude of the drive output waveform, for example, between the transparent electrodes. Even if it is as thick as several 100 μm, there is an effect that the response speed of the refractive index change of the dual frequency driving liquid crystal which is the refractive index variable substance can be increased to several 10 ms or less.

【0156】また、電界の強度によって屈折率可変物質
22,1003の変化速度を制御できるという効果は、
実施の形態1の駆動出力波形でも同じ効果があることは
言うまでもない。
Further, the effect that the changing speed of the refractive index variable substances 22 and 1003 can be controlled by the strength of the electric field is as follows.
It goes without saying that the drive output waveform of the first embodiment has the same effect.

【0157】さらには、二周波駆動液晶に印加する電界
の供給を一時的に停止した後、再び供給を再開するとい
う駆動方法を行うことにより、二周波駆動液晶は電界を
停止した瞬間の近傍に相当する傾きで停止し、液晶の配
向規制力および温度等によるゆらぎによる力で徐々に配
向が乱されるまで、停止時近傍の配向状態を維持する。
Furthermore, by performing the driving method of temporarily stopping the supply of the electric field applied to the two-frequency driving liquid crystal and then restarting the supply, the two-frequency driving liquid crystal is brought to the vicinity of the moment when the electric field is stopped. It stops at a corresponding inclination, and the alignment state in the vicinity of the stop state is maintained until the alignment is gradually disturbed by the alignment control force of the liquid crystal and the fluctuation force due to temperature and the like.

【0158】なお、配向規制力および温度等によるゆら
ぎ等による配向の乱れの時間は数秒程度かかる。
The time required for the orientation to be disturbed due to the orientation regulating force and fluctuations due to temperature and the like takes about several seconds.

【0159】したがって、この配向の乱れの時間以内に
再び電界の供給を開始することによって、配向の乱れを
少なく保つことができると共に、電界の停止期間中の配
向の乱れも電界の供給の再開によりなくすことができ
る。
Therefore, by starting the supply of the electric field again within the time of this alignment disorder, the alignment disorder can be kept small, and the alignment disorder during the electric field suspension period can also be maintained by the restart of the electric field supply. It can be lost.

【0160】前述する特性を利用して二周波駆動液晶を
駆動することによって、配向の乱れを直すための一定の
リフレッシュ時間は定期的に必要となるが、常時、電圧
を印加する必要がなく、高速の屈折率変化を行うことが
できるという効果がある。
By driving the two-frequency driving liquid crystal by utilizing the above-mentioned characteristics, a constant refresh time for fixing the disorder of the alignment is periodically required, but it is not always necessary to apply the voltage, There is an effect that the refractive index can be changed at high speed.

【0161】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。
The inventions made by the present inventors are as follows.
Although the specific description has been given based on the embodiment of the invention, the invention is not limited to the embodiment of the invention and can be variously modified without departing from the scope of the invention. .

【0162】たとえば、奥行き標本化像の代わりに、図
13に示すように、2次元表示装置として線画描画装置
1301(たとえば、レーザースキャン描画装置あるい
は電子ビームスキャン描画装置等)を用いて、立体像1
302を線の集合として表現し、同期装置14を用いて
線の奥行き方向の位置に会わせて可変焦点レンズ12の
焦点距離を変化させることによっても、立体像1302
を再生できる。
For example, instead of the depth sampled image, a line drawing device 1301 (for example, a laser scan drawing device or an electron beam scan drawing device) is used as a two-dimensional display device as shown in FIG. 1
The stereoscopic image 1302 is also represented by representing 302 as a set of lines and changing the focal length of the varifocal lens 12 by using the synchronizer 14 to meet the position of the line in the depth direction.
Can be played.

【0163】この方式は、前述する実施の形態1〜4並
び参考例に適用可能であり、この方式を用いることによ
り、前述する効果と同じ効果が得られることは明らかで
あると共に、立体表示を行うために必要となる構成要素
が少ないので、奥行き方向へのアナログ的(連続的)な
表示が容易であるという効果がある。
This method can be applied to the above-mentioned first to fourth embodiments and the reference example, and it is clear that the same effect as the above-mentioned effect can be obtained by using this method, and the stereoscopic display is realized. Since there are few constituent elements required for performing, there is an effect that analog (continuous) display in the depth direction is easy.

【0164】また、本発明においては、可変焦点レンズ
12の焦点距離を変化することにより、2次元表示装置
11の像(虚像もしくは実像)の奥行き方向の結像位置
を変化させることによって、立体像を表示するので、人
間の奥行き方向の分解能は、人間より遠い位置では近い
位置に比較し大幅に低いということを利用することによ
って、奥行き方向の標本化数を人間に近い、すなわち、
表示するときの観察者16に近い部分は多く、遠くなる
に従い減らすことによって、全体の情報量を減らせるこ
とが考えられる。
In the present invention, the stereoscopic image is changed by changing the focal length of the varifocal lens 12 to change the image forming position of the image (virtual image or real image) of the two-dimensional display device 11 in the depth direction. By taking advantage of the fact that the depth resolution of a human is significantly lower at a position farther than a human compared to a close position, the number of samples in the depth direction is close to that of a human, that is,
It is conceivable that there are many portions near the observer 16 when displaying, and the overall amount of information can be reduced by reducing the distance.

【0165】図14に示すように、可変焦点レンズによ
る像の移動速度が奥行き方向によって同じでないことが
考えられる。
As shown in FIG. 14, it is considered that the moving speed of the image by the variable focus lens is not the same depending on the depth direction.

【0166】このような場合、2次元像の明るさを同じ
にしたときには、移動速度が遅い部分が明るく、速い部
分が暗くなるが、不均一となる。
In such a case, when the brightness of the two-dimensional image is the same, the portion where the moving speed is slow becomes bright and the portion where the moving speed is fast becomes dark, but it becomes non-uniform.

【0167】そこで、可変焦点レンズによる像の移動速
度に対応させて、2次元像の明るさを変化させることは
きわめて有益であることが分かる。
Therefore, it can be seen that it is extremely useful to change the brightness of the two-dimensional image in accordance with the moving speed of the image by the variable focus lens.

【0168】また、図14に示すように、可変焦点レン
ズの焦点距離は眼に近い部分と遠い部分との間を周期的
に変化する。
Further, as shown in FIG. 14, the focal length of the variable focus lens periodically changes between a portion near the eye and a portion far from the eye.

【0169】このような駆動においては、(1)眼に近
い部分から遠い部分にいく場合と、(2)眼に遠い部分
から近い部分にいく場合とがあり、逆方向ではあるが双
方とも同一の奥行き位置を通ってくることになる。
In such driving, there are (1) a part far from the part close to the eye and (2) a part far from the part far from the eye. Both are the same in the opposite directions, but both are the same. Will come through the depth position of.

【0170】したがって、(1)と(2)との場合に異
なる画像を描画することにより、本発明の立体表示装置
を効率的に駆動できるという効果がある。
Therefore, by drawing different images in the cases of (1) and (2), the stereoscopic display device of the present invention can be efficiently driven.

【0171】[0171]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0172】(1)眼鏡等を用いることなく立体視の生
理的要因である両眼視差、輻輳、ピント調節および動的
視差等を満足すると共に、電気的に書き換え可能な動画
表示を行うことができる。
(1) It is possible to satisfy the physiological factors of stereoscopic vision such as binocular parallax, vergence, focus adjustment and dynamic parallax without using glasses or the like, and to perform electrically rewritable moving image display. it can.

【0173】(2)駆動手段が駆動信号を出力し、
像位置移動手段の結像位置アナログ的かつ周期的に
動する過程と、同期手段が表示手段に表示される2次
元像更新と結像位置移動手段の結像位置のアナログ的
かつ周期的な変化との同期をとる過程を備え、前記表示
手段に表示される前記2次元像の結像位置が立体像の奥
行き方向の位置と同じになるように表示することによ
り、表示手段に表示される2次元像の表示位置を観察者
の視線方向に変化できるので、観察者は2次元平面であ
る表示手段に表示される2次元像を立体的に観察でき
る。
[0173] (2) driving means outputs a drive signal, the imaging position of the imaging position moving means comprising the steps of <br/> dynamic drive in an analog manner and periodically, synchronization means, the display means analog of the imaging position of the update and the imaging position moving means of the two-dimensional image that appears
And comprising the step of synchronizing the periodic change, the display
The image formation position of the two-dimensional image displayed on the means is the depth of the stereoscopic image.
Since the display position of the two-dimensional image displayed on the display means can be changed in the line-of-sight direction of the observer by displaying it so that it is the same as the position for the directions , the observer displays it on the display means that is a two-dimensional plane. The two-dimensional image that is displayed can be observed three-dimensionally.

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

【図1】本発明の実施の形態1の立体表示装置の概略構
成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a stereoscopic display device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施の形態1の可変焦点レンズの概略構成を示
す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a variable focus lens according to the first embodiment.

【図3】実施の形態1の可変焦点レンズの薄型化したと
き概略構成および作成方法の概略を示す図である。
3A and 3B are diagrams showing a schematic configuration and an outline of a manufacturing method when the variable focus lens according to the first embodiment is thinned.

【図4】実施の形態1の立体表示装置における駆動装置
の駆動出力を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining drive output of a drive device in the stereoscopic display device according to the first embodiment.

【図5】実施の形態1の駆動装置で可変焦点レンズを駆
動した場合の焦点距離の変化の様子を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing how the focal length changes when the variable focus lens is driven by the drive device according to the first embodiment.

【図6】本実施の形態1の立体表示装置の動作を説明す
るための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of the stereoscopic display device according to the first embodiment.

【図7】本発明の実施の形態2の立体表示装置の概略構
成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration of a stereoscopic display device according to a second embodiment of the present invention.

【図8】実施の形態2の立体表示装置を説明するための
図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the stereoscopic display device according to the second embodiment.

【図9】本発明の実施の形態3の立体表示装置の概略構
成を示すブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram showing a schematic configuration of a stereoscopic display device according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態4の立体表示装置の可変
焦点レンズの概略構成を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a variable focus lens of a stereoscopic display device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態4の立体表示装置の他の
形態の可変焦点レンズの概略構成を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a variable focus lens of another form of the stereoscopic display device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の参考例の立体表示装置の駆動装置の
駆動出力波形を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing drive output waveforms of a drive device for a stereoscopic display device according to a reference example of the present invention.

【図13】本発明の他の実施の形態の立体表示装置の概
略構成を示すブロック図である。
FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a stereoscopic display device according to another embodiment of the present invention.

【図14】可変焦点レンズによる像の移動速度を示す図
である。
FIG. 14 is a diagram showing a moving speed of an image by a variable focus lens.

【図15】従来の液晶シャッター眼鏡を用いた立体表示
装置の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 15 is a block diagram showing a schematic configuration of a stereoscopic display device using conventional liquid crystal shutter glasses.

【図16】従来のレンティキュラレンズ板を用いた立体
表示装置の概略構成を示すブロック図である。
FIG. 16 is a block diagram showing a schematic configuration of a stereoscopic display device using a conventional lenticular lens plate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…2次元表示装置、12…可変焦点レンズ、13…
駆動装置、14…同期装置、15…立体像、16…観察
者、17…2次元像、21…固定焦点レンズ、22…屈
折率可変物質、23,24…透明電極、26…入射光、
27,28…出射光、901…プロジェクション型ディ
スプレイ、902…シャッター、903…散乱板、90
4…画像記録再生装置、905…同期制御装置、100
1,1002…透明電極、1003…屈折率可変物質、
1004…孔、1101…球面レンズ、1102…フレ
ネルレンズ、1103…レンティキュラレンズ。
11 ... Two-dimensional display device, 12 ... Variable focus lens, 13 ...
Drive device, 14 ... Synchronous device, 15 ... Stereoscopic image, 16 ... Observer, 17 ... Two-dimensional image, 21 ... Fixed focus lens, 22 ... Refractive index variable material, 23, 24 ... Transparent electrode, 26 ... Incident light,
27, 28 ... Emitted light, 901 ... Projection type display, 902 ... Shutter, 903 ... Scattering plate, 90
4 ... Image recording / reproducing device, 905 ... Synchronous control device, 100
1, 1002 ... Transparent electrode, 1003 ... Refractive index variable substance,
Reference numeral 1004 ... Hole, 1101 ... Spherical lens, 1102 ... Fresnel lens, 1103 ... Lenticular lens.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒井 重信 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日本電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−273499(JP,A) 特開 平5−297339(JP,A) 特開 平4−2918(JP,A) 特開 昭62−170934(JP,A) 特開 平4−280222(JP,A) 特開 昭61−254932(JP,A) 特開 平4−322214(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 27/22 G02F 1/13 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Shigenobu Sakai 2-3-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (56) Reference JP-A-5-273499 (JP, A) JP JP 5-297339 (JP, A) JP 4-2918 (JP, A) JP 62-170934 (JP, A) JP 4-280222 (JP, A) JP 61-254932 (JP , A) JP-A-4-322214 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 27/22 G02F 1/13

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 表示手段に表示される2次元像を立体的
に表示させる立体表示装置において、 第1の周波数の電圧を印加したときの誘電率の差が正の
値となり、第2の周波数の電圧を印加したときの前記誘
電率の差が負の値となる異なる2つ以上の誘電率を有す
る二周波駆動液晶の層、所定の焦点距離を有する固定焦
点レンズ、および、該固定焦点レンズと前記二周波駆動
液晶とからなる層を挟持する少なくとも一対の透明電極
からなり、前記表示手段に表示される前記2次元像の結
像位置を移動させる結像位置移動手段と、 前記表示手段に表示される2次元像の更新周期と前記結
像位置移動手段の結像位置の移動周期とを同期させる同
期手段と、 該同期手段に基づいて、前記第1の周波数の電圧を有
し、前記二周波駆動液晶の分子にその長軸を電界に沿っ
て配向させる力を加える第1の駆動信号と、前記第2の
周波数の電圧を有し、前記二周波駆動液晶の分子にその
長軸を電界に垂直に配向させる力を加える第2の駆動信
号とを所定の時間毎に周期的に切り換えて一定時間印加
することにより前記結像位置移動手段の結像位置をアナ
ログ的かつ周期的に駆動する駆動手段とを具備し、立体像を視点からの奥行き方向に標本化した2次元像を
前記表示手段に時分割で表示するとともに、前記同期手
段によって前記表示手段と前記結像位置移動手段の結像
位置のアナログ的かつ周期的な変化との同期をとり、前
記表示手段に表示される前記2次元像の結像位置が前記
奥行き方向の標本化位置と同じになるように表示する
とを特徴とする立体表示装置。
1. A stereoscopic display device for stereoscopically displaying a two-dimensional image displayed on a display means, wherein a difference in dielectric constant when a voltage of a first frequency is applied becomes a positive value, and a second frequency is applied. Layer of two-frequency driving liquid crystal having two or more different dielectric constants having a negative difference in dielectric constant when a voltage is applied, a fixed focus lens having a predetermined focal length, and the fixed focus lens An image forming position moving means for moving the image forming position of the two-dimensional image displayed on the display means, the image forming position moving means comprising at least a pair of transparent electrodes sandwiching a layer composed of the two-frequency driving liquid crystal and the liquid crystal. Synchronizing means for synchronizing the update cycle of the displayed two-dimensional image and the moving cycle of the image forming position of the image forming position moving means, and a voltage of the first frequency is generated based on the synchronizing means.
The long axis of the two-frequency drive liquid crystal molecules is aligned with the electric field.
A first driving signal Ru of force for orienting the voltage of the second frequency possess Te, its molecules in the dual frequency addressable liquid crystal
Analog and the imaging position of the imaging position moving means by a predetermined time applying a second drive signal Ru of force to orient vertically long axis to an electric field periodically switched at predetermined time intervals A two-dimensional image in which a stereoscopic image is sampled in a depth direction from a viewpoint
The time is displayed on the display means in a time division manner, and
Image formation by the display means and the image formation position moving means by steps
Synchronize with analog and periodic changes in position,
The image forming position of the two-dimensional image displayed on the display means is
A stereoscopic display device characterized in that a display is made to be the same as a sampling position in the depth direction .
【請求項2】 表示手段に表示される2次元像を立体的
に表示させる立体表示装置において、 第1の周波数の電圧を印加したときの誘電率の差が正の
値となり、第2の周波数の電圧を印加したときの前記誘
電率の差が負の値となる異なる2つ以上の誘電率を有す
る二周波駆動液晶の層、所定の焦点距離を有する固定焦
点レンズ、および、該固定焦点レンズと前記二周波駆動
液晶とからなる層を挟持する少なくとも 一対の透明電極
からなり、前記表示手段に表示される前記2次元像の結
像位置を移動させる結像位置移動手段と、 前記表示手段に表示される2次元像の更新周期と前記結
像位置移動手段の結像位置の移動周期とを同期させる同
期手段と、 該同期手段に基づいて、前記第1の周波数の電圧を有
し、前記二周波駆動液晶の分子にその長軸を電界に沿っ
て配向させる力を加える第1の駆動信号と、前記第2の
周波数の電圧を有し、前記二周波駆動液晶の分子にその
長軸を電界に垂直に配向させる力を加える第2の駆動信
号とを所定の時間毎に周期的に切り換えて一定時間印加
することにより前記結像位置移動手段の結像位置をアナ
ログ的かつ周期的に駆動する駆動手段とを具備し、 前記表示手段によって立体像を表現する線画像を描く
ともに、前記同期手段によって前記表示手段と前記結像
位置移動手段の結像位置のアナログ的かつ周期的な変化
との同期をとり、前記表示手段に表示される線の結像位
置が該線の奥行き方向の位置と同じになるように表示す
ことを特徴とする立体表示装置。
2. A two-dimensional image displayed on the display means is three-dimensional.
In the stereoscopic display device displayed on the screen, the difference in dielectric constant when the voltage of the first frequency is applied is positive.
Becomes the value, and the above-mentioned trigger when the voltage of the second frequency is applied
It has two or more different permittivities that have a negative difference in the electric constant.
A layer of dual-frequency driven liquid crystal that has a fixed focal length
Point lens, fixed focus lens and dual frequency drive
At least a pair of transparent electrodes sandwiching a layer made of liquid crystal
And forming the two-dimensional image displayed on the display means.
The image forming position moving means for moving the image position, the update cycle of the two-dimensional image displayed on the display means, and the result.
Synchronizing with the movement cycle of the image forming position of the image position moving means
Generating a voltage of the first frequency based on the synchronization means and the synchronization means.
The long axis of the two-frequency drive liquid crystal molecules is aligned with the electric field.
And a second drive signal for applying a force to orient
Having a voltage of frequency, the molecules of the dual frequency driving liquid crystal
Second drive signal that applies force to orient the long axis perpendicular to the electric field
Signal for a fixed period of time by periodically switching
The image forming position of the image forming position moving means.
Comprising a drive means for logging and periodically driven, when drawing a line image representing a stereoscopic image by the display means
Both of the display means and the image formation are performed by the synchronization means.
Analog and periodic changes in the image forming position of the position moving means
The image formation position of the line displayed on the display means in synchronization with
Display the same as the position of the line in the depth direction.
Steric display characterized by that.
【請求項3】 前記駆動手段が駆動信号を周期的に一定
時間印加する時間が、前記二周波駆動液晶の分子の方向
転換を阻害する力と、前記駆動信号によって働く力とが
均衡する時間であることを特徴とする請求項1または2
記載の立体表示装置。
Wherein the time said drive means applies a constant drive signal periodically time, a force which inhibits the turning of the two-frequency driving liquid crystal molecules, by the time the force exerted by the drive signal is balanced Claim 1 or 2 characterized in that
Stereoscopic display device according to.
【請求項4】 前記結像位置移動手段は、前記二周波駆
動液晶の層と接する位置に前記二周波駆動液晶を所定の
方向に配向させる配向膜を具備することを特徴とする請
求項1乃至3の内の何れか1項に記載の立体表示装置。
Wherein said imaging position moving means 1 to claim characterized by including an alignment film for orienting the dual frequency addressable liquid crystal in a predetermined direction to a position in contact with the two-frequency driving liquid crystal layer Item 3. The stereoscopic display device according to any one of Item 3 .
【請求項5】 前記結像位置移動手段は、前記二周波駆
液晶の層と該二周波駆動液晶の層の側の透明電極との
間に前記配向膜を配置し、前記固定焦点レンズの側には
前記配向膜を配置しないことを特徴とする請求項に記
載の立体表示装置。
5. The image forming position moving means is the dual frequency drive.
Claim the alignment layer between the transparent electrode on the side of the dynamic liquid crystal layer and the two-frequency driving liquid crystal layer disposed on the side of the fixed focus lens is characterized in that it does not place the alignment film 4 3D display device.
【請求項6】 前記二周波駆動液晶の前記配向膜を配置
した側を前記表示装置に向けて配置することを特徴とす
る請求項に記載の立体表示装置。
6. Arrangement of the alignment film of the dual frequency driving liquid crystal
The three-dimensional display device according to claim 5 , wherein the side that faces the display device is arranged toward the display device.
【請求項7】 前記結像位置移動手段を複数個有し、該
複数個の結像位置移動手段を前記配向膜の配向方向が互
いに直交するように配置することを特徴とする請求項
乃至6の内の何れか1項に記載の立体表示装置。
A 7. plurality of the imaging position moving means, according to claim 4, characterized in that arranged so that the alignment direction of the plurality of imaging position moving means the alignment films are orthogonal to each other
7. The stereoscopic display device according to any one of 6 to 6 .
【請求項8】 前記一対の透明電極は、電極間の距離が
一定であることを特徴とする請求項1乃至7の何れか1
項に記載の立体表示装置。
8. The pair of transparent electrodes, wherein the distance between the electrodes is constant, according to any one of claims 1 to 7.
The stereoscopic display device according to the item.
【請求項9】 2次元像を表示する表示手段と観察者と
の間に設置され、二周波駆動液晶を有する結像位置移動
手段と、前記表示手段に表示される2次元像の更新周期
と前記結像位置移動手段の結像位置の移動周期とを同期
させる同期手段と、前記結像位置移動手段を駆動する駆
動手段とからなる立体表示装置の駆動方法であって、 前記駆動手段、前記二周波駆動液晶の分子にその長軸
を電界に沿って配向させる力を加えるための第1の周波
数を主な周波数とする第1の出力電圧ならびに前記二周
波駆動液晶の分子にその長軸を電界に垂直に配向させる
力をえるための第2の周波数を主な周波数とする第2
の出力電圧とからなる駆動信号を、周期的に一定時間出
力し、前記結像位置移動手段の結像位置アナログ的か
つ周期的に駆動する過程と、 前記同期手段が、前記表示手段に表示される立体像を視
点からの奥行き方向に標本化した2次元像更新と前記
結像位置移動手段の結像位置のアナログ的かつ周期的な
変化との同期をとる過程とを備え、前記表示手段に表示される前記2次元像の結像位置が前
記奥行き方向の標本化位置と同じになるように表示する
ことを特徴とする立体表示装置の駆動方法。
9. is installed between the Viewing means that displays a two-dimensional image viewer, and the imaging position moving means having a two-frequency driving liquid crystal, updating the two-dimensional image displayed on the display means A driving method for a stereoscopic display device, comprising: a synchronizing unit that synchronizes a cycle and a moving period of the image forming position of the image forming position moving unit; and a driving unit that drives the image forming position moving unit. but its first output voltage and the two-frequency driving liquid crystal molecules that the first frequency for applying a force to orient its long axis in the molecules of the two-frequency driving liquid crystal along the electric field with the main frequency second for the second frequency for obtaining pressure forces vertically aligning the major axis to the electric field and main frequency
The output voltage and a driving signal, periodically fixed time output, analog or the imaging position of the imaging position moving means
A step of periodically drive One, the synchronization means, viewing the stereoscopic image displayed on the display means
Wherein the updating of the two-dimensional image that have been sampled in the depth direction from the point
An analog and periodic image forming position of the image forming position moving means.
Synchronization with the change and a preparative Ru process, the imaging position of the 2-dimensional image displayed on said display means before
A method for driving a stereoscopic display device, which is characterized by displaying so as to be the same as the sampling position in the depth direction .
【請求項10】 前記駆動手段が前記結像位置移動手段
を駆動する過程における駆動信号を周期的に一定時間出
力する時間が、液晶分子の方向転換を阻害する力と、駆
動信号によって働く力とが均衡する時間であることを特
徴とする請求項9記載の立体表示装置の駆動方法。
10. The force during which the drive unit periodically outputs a drive signal in a process of driving the image-forming position moving unit for a certain period of time has a force that impedes the direction change of liquid crystal molecules and a force that is exerted by the drive signal. the driving method of a stereoscopic display device according to claim 9, characterized in that but it is time to equilibrium.
【請求項11】 前記駆動手段は前記結像位置移動手段
を駆動する駆動信号を所定の間、停止させる過程を備
えることを特徴とする請求項9または10に記載の立体
表示装置の駆動方法。
During wherein said driving means when the driving signal for driving the imaging position moving means in a predetermined method of driving a stereoscopic display device according to claim 9 or 10, characterized in that it comprises the step of stopping .
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