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JPH07287193A - 虚像立体表示装置 - Google Patents

虚像立体表示装置

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Publication number
JPH07287193A
JPH07287193A JP6080756A JP8075694A JPH07287193A JP H07287193 A JPH07287193 A JP H07287193A JP 6080756 A JP6080756 A JP 6080756A JP 8075694 A JP8075694 A JP 8075694A JP H07287193 A JPH07287193 A JP H07287193A
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JP
Japan
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virtual image
barrier
parallax barrier
lens
liquid crystal
Prior art date
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Granted
Application number
JP6080756A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2963001B2 (ja
Inventor
Naoki Matsushita
直樹 松下
Goro Hamagishi
五郎 濱岸
Masahiro Sakata
政弘 坂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP6080756A priority Critical patent/JP2963001B2/ja
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  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 虚像立体表示装置に関し、構成が簡単な拡大
虚像立体表示装置の提供を目的とする。 【構成】 1枚の液晶パネル2の前又は後にパララック
スバリア3を配置し、このバリア3の前方にレンズ4を
配置し、前記バリア3のバリアピッチl1 と眼間距離
a、虚像画素ピッチl2 、レンズ焦点距離f、拡大率m
及び空気換算距離Lとの間に、l1 = 2a・l
2 〔(f/m)+L〕/f(a+l2 )が成り立つ構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、虚像立体表示装置に関
し、特に直視型と同様に簡単に構成された拡大虚像立体
表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】メガネ無し立体画像表示装置としてはレ
ンチキュラー方式とパララックスバリア方式とが代表的
であり、パララックスバリア方式では、左右両眼に画像
を分離し、立体映像を得るために、直視型の場合には液
晶パネルの前方又は後方に縦ストライプのパララックス
バリアが配置され、プロジェクタによる拡大投射型の場
合はスクリーンの前方に画素ピッチに応じた縦ストライ
プのパララックスバリアが配置される。
【0003】虚像方式による立体表示装置としては、左
右各眼に対応する2組の画像表示表示装置及び光学系を
有し、両眼視差を考慮した情報を入力することにより立
体映像を得る頭部装着型(HMD)タイプのものがあ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このHMDタイプの虚
像立体表示装置は、2組の画像表示表示装置及び光学系
を必要とするので、構成が複雑になり、しかも、画像表
示装置を頭部に装着するという煩わしさがある。
【0005】本発明は、上記の事情を鑑みて、直視型と
同様に簡単に構成された虚像立体表示装置を提供するこ
とを目的とする。
【0006】更に、本発明は、パララックスバリア方式
を用いた虚像立体表示装置において、画素ピッチに対す
る最適なバリアピッチを与え、良好な立体視が得られる
装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の虚像立体
表示装置は、上記目的を達成するため、1枚の液晶パネ
ルと、この液晶パネルの前方又は後方に配置されるパラ
ラックスバリアと、パララックスバリアの前方に配置し
た拡大虚像形成用のレンズとを備え、上記パララックス
バリアのバリアピッチl1 と、眼間距離a、虚像画素ピ
ッチl2 、レンズ焦点距離f、拡大率m及び使用液晶画
素とバリア間の距離Lとの間に、 l1 = 2a・l2 〔(f/m)+L〕/f(a+
2 ) の関係が成り立つことを特徴とする。
【0008】又、本発明の第2の虚像立体表示装置は、
1枚の液晶パネルと、この液晶パネルの前方又は後方に
配置されるパララックスバリアと、パララックスバリア
の前方に配置した拡大虚像形成用のレンズとを備え、液
晶パネルとパララックスバリアとの間に屈折率分布型レ
ンズを配置したことを特徴とする。
【0009】
【作用】パララックスバリア方式の直視型立体表示装置
では、立体視を行うために画素ピッチに対してパララッ
クスバリアが一定のバリアピッチを持つことが必要であ
り、画素ピッチによって立体視するためのバリアピッチ
が決まると言える。
【0010】即ち、図2と図3に示すように、眼間距離
a、観察位置−バリア間距離(適視距離)L1 、画素−
バリア間距離(空気換算距離)L、バリアピッチl1
び画素ピッチl2 の間には、
【0011】
【数1】L1 =a・L/l2
【0012】
【数2】l1 =(2L1 ・l2 )/(L1 +L)
【0013】の2式が成立ち、これら2式より、
【0014】
【数3】l1 =2a・l2 /(a+l2
【0015】となり、画素ピッチによって立体視するた
めのバリアピッチが決まる。
【0016】プロジェクタによる投射型立体表示装置で
は、画素−バリア間距離Lに代えてスクリーン−バリア
間距離をLとすれば上記の各式が成立ち、同様に画素ピ
ッチによって立体視するためのバリアピッチが決まる。
【0017】このパララックスバリア方式の直視型立体
表示装置の画像をレンズを用いて拡大虚像表示する場合
には、図4に示すように、画像を形成する液晶パネル2
−レンズ4間距離と、パララックスバリア3−レンズ間
距離が空気換算距離L、例えば1.3mm程度異なるの
で、使用するレンズの焦点距離f及び拡大率mによって
画素に対するバリアの倍率が異なり、液晶パネル2の虚
像5とパララックスバリア3の虚像6は異なる位置に形
成される。これら、液晶パネル2の虚像5とパララック
スバリア3の虚像6との間の距離はL’となり、上記L
より大きくなる。例えば液晶パネル2の画像を2倍に虚
像拡大するレンズ4を用いれば、パララックスバリア3
の倍率は2倍よりも小さくなり、直視状態で最適となる
パララックスバリアでは画素ピッチに対するバリアピッ
チが適合せず、立体視が不可能となる。本発明の第1の
構成は、拡大虚像系におけるバリアピッチを最適にし、
立体視を可能としている。なお、Fはレンズの前焦点、
F’後焦点である。
【0018】ここで、レンズ前焦点F−画素間距離をx
とすれば、レンズ4の倍率mは、
【0019】
【数4】m=f/x
【0020】又、パララックスバリア3の倍率m’は、
【0021】
【数5】 m’=f/(x+L)=f/〔(f/m)+L〕
【0022】ここで、この倍率の差を考慮すれば、数式
4のバリアピッチl1 を数式6の倍率m’で割れば、液
晶パネル2の画像の虚像画素ピッチl2 に対して立体視
が可能なバリアピッチl1 が得られる。即ち、
【0023】
【数6】 l1 =2a・l2 〔(f/m)+L〕/f(a+l2 ) とすれば、立体視が可能になる。
【0024】また、本発明の第2の構成によれば、屈折
分布型レンズを使用することにより、画素とバリアの拡
大率の差が小さくなるため直視状態で最適化されたバリ
アピッチで任意のレンズを手前におくだけで拡大虚像立
体視が可能となる。
【0025】
【実施例】本発明の一実施例に係る虚像立体表示装置を
図面に基づいて具体的に説明すれば、以下の通りであ
る。
【0026】図1に示すように、本発明の一実施例に係
る虚像立体表示装置は、液晶用バックライト1の光を液
晶パネル2に照射し、変調した後パララックスバリア3
を通過させて左右画像を分離し、更にレンズ4によって
虚像として拡大立体視するようにしている。
【0027】今、図2、図3に示すように、パララック
スバリア方式の直視型立体表示装置における最適バリア
ピッチl1 は、画素ピッチl2 、眼間距離a、適視距離
1及び空気換算距離Lから、
【0028】
【数7】l1 =2a・l2 /(a+l2 ) となる。
【0029】この表示装置の画像を倍率mのレンズ4に
よって虚像拡大視するとすれば、虚像画素ピッチは上記
の画素ピッチl2 ×mとなるのに対して、パララックス
バリア3が液晶パネル2よりもレンズ4のレンズ前焦点
Fよりも遠いので、パララックスバリア3の虚像バリア
ピッチはl1 ×mよりも小さくなる。
【0030】この小さくなる分だけパララックスバリア
3の実際のバリアピッチl1 を大きくすれば、虚像拡大
されたパララックスバリア3のバリアピッチが虚像拡大
される液晶パネル2の画素ピッチに対して適正な値とな
り、画像を左右に分離できるようになる。
【0031】この実施例では、焦点距離f、倍率mのレ
ンズ4を使用する場合には、焦点距離f、倍率m、画素
ピッチl2 、眼間距離a及び空気換算距離Lに対し、
【0032】
【数8】l1 = 2a・l2 〔(f/m)+L〕/f
(a+l2
【0033】のバリアピッチl1 を有するパララックス
バリア3を液晶パネル2の面に配置することにより、左
右眼に画像を分離し、虚像立体視ができるようにしてい
る。
【0034】図5ないし図7は本発明の他の実施例を示
し、この実施例は、液晶パネル2とパララックスバリア
3との間に屈折分布型レンズ7を配置し、この屈折分布
型レンズ7により液晶画素をバリアの前方に配置した拡
散板上に結像させるように構成したものである。
【0035】このように液晶パネル2とパララックスバ
リア3との間に屈折分布型レンズ7を配置することによ
り、液晶パネル2の実質的な画像の位置は図7に示す
2'の位置になる。これにより、画素−バリア間距離
(空気換算距離)Lが小さくなり、L'も小さくなる。
L'が小さくなると図6に示すように、適視距離L1は小
さくなる。適視距離L1が小さくなると、図7に示すよ
うに、適視位置にいる観察者はβの角度で虚像を観察す
る。このように、虚像を見込む角度が屈折分布型レンズ
7を配置しない場合の角度αより大きくなり、見かけ上
の拡大率が大きくなる。
【0036】そして、L'の値が小さくなれば虚像上で
の画素とバリアの拡大率が近づき、すなわち、拡大率の
差が小さくなる。従って、ある程度、例えばL=0.1
ではレンズ及び拡大率によりバリアのピッチを設計し直
す必要がなく、直視状態で最適化されたバリアピッチで
任意のレンズを手前におくだけで拡大虚像立体視が可能
となる。
【0037】このように屈折分布型レンズを使用するこ
とにより、レンズとバリアピッチの変更がなく同一のパ
ララックスバリアで直視及び虚像立体視が短い適視距離
で可能となる。
【0038】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明は、1枚
の液晶パネルと、この液晶パネルの前方又は後方に配置
されるパララックスバリアと、パララックスバリアの前
方に配置した拡大虚像形成用のレンズとを備え、眼間距
離と画素ピッチだけではなく、空気換算距離、レンズの
焦点距離及び倍率をも考慮に入れてパララックスバリア
のバリアピッチを決定しているので、従来の直視型立体
表示装置にレンズを加えただけの簡単な構成で虚像拡大
立体表示ができる。
【0039】また、液晶パネルとパララックスバリアと
の間に屈折分布型レンズを配置し、この屈折分布型レン
ズにより液晶画素をバリアの前方に配置した拡散板上に
結像させることにより、レンズとバリアピッチの変更が
なく同一のパララックスバリアで直視及び虚像立体視を
短い適視距離で行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図である。
【図2】パララックスバリア方式の直視型立体表示装置
の原理図である。
【図3】パララックスバリア方式の直視型立体表示装置
の原理図である。
【図4】パララックスバリア方式の直視型立体表示装置
の画像をレンズで虚像拡大表示する場合の説明図であ
る。
【図5】本発明の他の実施例の構成図である。
【図6】本発明の他の実施例におけるパララックスバリ
ア方式の直視型立体表示装置の原理図である。
【図7】本発明の他の実施例におけるパララックスバリ
ア方式の直視型立体表示装置の画像をレンズで虚像拡大
表示する場合の説明図である。
【符号の説明】
2 液晶パネル 3 パララックスバリア 4 レンズ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1枚の液晶パネルと、この液晶パネルの
    前方又は後方に配置されるパララックスバリアと、パラ
    ラックスバリアの前方に配置した拡大虚像形成用のレン
    ズとを備え、上記パララックスバリアのバリアピッチl
    1 と、眼間距離a、虚像画素ピッチl2 、レンズ焦点距
    離f、拡大率m及び使用液晶画素とバリア間の距離Lと
    の間に、 l1 = 2a・l2 〔(f/m)+L〕/f(a+
    2 ) の関係が成り立つことを特徴とする虚像立体表示装置。
  2. 【請求項2】 1枚の液晶パネルと、この液晶パネルの
    前方又は後方に配置されるパララックスバリアと、パラ
    ラックスバリアの前方に配置した拡大虚像形成用のレン
    ズとを備え、上記液晶パネルとパララックスバリアとの
    間に屈折率分布型レンズを配置したことを特徴とする虚
    像立体表示装置。
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