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映像表示装置

国内特許コード P150011442
整理番号 S2013-0524-N0
掲載日 2015年2月26日
出願番号 特願2013-026398
公開番号 特開2014-153705
出願日 平成25年2月14日(2013.2.14)
公開日 平成26年8月25日(2014.8.25)
発明者
  • 掛谷 英紀
  • 石塚 脩太
  • 向井 拓也
出願人
  • 国立大学法人 筑波大学
発明の名称 映像表示装置
発明の概要 【課題】2次元アレイ状に要素レンズ配列したレンズアレイを用いる映像表示装置で、クロストークが発生しないものを実現する。
【解決手段】右目用画像と左目用画像間の実質的に偏心したレンズアレイの配列と上記指向性拡散器を採用して立体映像の表示を行う。2次元アレイ状に要素レンズ配列したレンズアレイを用いるが偏心レンズアレイあるいはレンズアレイと共通の平凸または凹凸レンズを用いて要素光学系を構成した映像表示装置であって、そのレンズアレイと空間変調を行う液晶パネルとの間に、主に縦方向のみに光を拡散させる指向性拡散器を設けたものである。そのレンズアレイは、例えば6角レンズがデルタ配列された凸レンズアレイであり、その配列における横並びの空間周波数は所定の値であるが、その上または下の横並びとは位相を異にするものであるレンズアレイと拡散器は、相対的に回転した配置でもよい。
【選択図】図5
従来技術、競合技術の概要



主な立体映像表示装置としては、両眼視差を用いる2眼式のものや、多数の視点から鑑賞できる多眼式(あるいは超多眼式)やインテグラルフォトグラフィ(Integral Photography、以下IPとする)方式のものがあることはよく知られているが、本発明は、複数観察者対応の2眼式の立体映像表示装置に関するものである。





2眼式は、右眼と左眼に一対の立体映像を与えるものである。表示された画像を右眼用と左眼用とに分離する眼鏡を用いる2眼式は、映画やテレビなどに普及しつつある。この方式における欠点は、特に目の輻輳や調節の矛盾がある点であり、観察者に対して疲労感を与えるという問題があることもよく知られている。





また、多眼式(あるいは超多眼式)は、上記2眼式では立体視できるところ(以降、視点)が限定されているという欠点を緩和するために、多数の視点からの画像を用意して、それらをそれぞれの視点にある観察者に提示するものである。





特許文献1(特開平7-38926)には、観察者が、移動に伴って異なる視差像を観察できるレンチキュラーレンズを用いた3次元ディスプレイ装置が開示されている。この3次元ディスプレイ装置は、複数の異なる視差像が同時に表示される表示パネル、シリンドリカルレンズのアレイで構成されるレンチキュラーレンズを有する3次元ディスプレイ装置であって、観察者の頭部の空間的位置を検出する頭部検出装置と、多眼表示を行なうための立体信号を出力する複数の立体信号源と、該頭部検出装置で検出された観察者の頭部位置に基づいて該複数の立体信号源から出力される立体信号を選択する立体信号選択装置とを備えるものである。また、この立体信号選択装置によって選択された2つの信号を、それぞれ偶数フィールドと奇数フィールドに振り分け、液晶パネル上で左目用視差像と右目用視差像を1ライン毎に交互に表示させる立体信号合成装置を備えるものである。





また、特許文献2(特開平8-160356号公報)には、バックライト光源の発光部分を制御する立体映像表示装置が開示されている。この立体映像表示装置は、立体映像出力すべく結像手段またはアレイ状に構成された結像手段が配設され、その後方に観察者の顔面像が実質的に結像する位置またはその近傍に、観察者の左右の目にそれぞれ左目用、右目用ステレオ像を時分割に分配すべく画像出力可能なバックライト光源を配設せしめ、該観察者と該結像手段またはアレイ状に構成された該結像手段との間に該観察者の観察すべきステレオ像を時分割で表示可能な透明で電気光学的な空間変調素子群を配設し、さらに該観察者の映像または赤外映像を該結像手段またはアレイ状に構成された該結像手段を通して撮像し、得られた該観察者像の変調像を該バックライト光源に表示するものである。この開示におけるバックライト光源としては、観察者の左右の眼に各々正しいステレオ像を空間分割に分配すべく画像出力可能ものとして白黒液晶テレビを用いている。また、その空間変調素子群としては、観察者の左右の眼にそれぞれ正しいステレオ像を時分割に分配すべく画像出力可能な、カラー液晶テレビを用いている。





従来の映像表示装置で、特に2次元アレイ状に要素レンズ配列したレンズアレイを用いる映像表示装置では、要素レンズの継ぎ目が目立っていた。このため、この継ぎ目の目立たない映像表示装置が望まれていた。このため、本発明の発明者は、先の特許出願(特願2012-25010号明細書)において、2次元アレイ状に要素レンズ配列したレンズアレイを用いる映像表示装置で、要素レンズの継ぎ目が目立たないものを出願している。





これは、図1に示す様に、1)それぞれに発光強度を調整可能な複数の輝点からなる発光器と、2)発光器と観察者との間に設置され、2次元平面あるいは2次元曲面状に縦横に規則的に配列され、その横の配列方向は観察者の右目と左目を結ぶ方向に略平行である集光素子群と、3)集光素子群と観察者との間に設置され、発光器からの光を変調する光変調素子群と、4)集光素子群と観察者との間に光を拡散させる拡散器と、を備え、特に、図2に示す様に、集光素子群の要素素子の配列は、それぞれの横並びは所定の周期をもつが、任意の横並びは、その上または下の横並びとは、異なる位相を持つ配列であり、上記拡散器は、横方向に比べて縦方向により拡散させる拡散器であり、光変調素子群を制御して映像の表示を行うものである。

産業上の利用分野



この発明は、複数の要素レンズからなるレンズアレイを用いた複数観察者対応の2眼式イメージングにおいて、要素レンズ間の継ぎ目が目立つことを抑制した映像表示装置に関している。

特許請求の範囲 【請求項1】
観察者に立体映像を提示する映像表示装置であって、
立体映像を融像するための右目用映像と左目用映像を交互に観察者に提示するための光源となり、それぞれに発光強度を調整可能な複数の輝点からなる発光器と、
上記発光器と上記観察者との間に配置され、2次元平面あるいは2次元曲面状に規則的に配列された複数の要素光学系からなる集光光学系と、
上記集光光学系と上記観察者との間に配置され、上記発光器からの光を変調する光変調素子群と、
上記集光光学系と上記観察者との間に配置され光を拡散させる拡散器と、
を備え、
上記集光光学系は、光軸と中心軸がずれた偏心光学系を具備する要素光学系を含み、該要素光学系の光軸と中心軸とのずれが最大のものが、上記集光光学系の周辺部分に配置された集光光学系であり、
上記拡散器は、上記横方向に比べて上記縦方向により拡散させる拡散器であり、
上記光変調素子群の制御によって上記立体映像の制御が行なわれる、
ことを特徴とする映像表示装置。

【請求項2】
上記要素光学系のそれぞれは偏心凸レンズである、ことを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。

【請求項3】
上記集光光学系は、凸レンズアレイと焦点補正凸レンズとを含み、
上記要素光学系は、該凸レンズアレイの要素レンズと上記焦点補正凸レンズで構成され、
上記焦点補正凸レンズは、上記観察者に向かって凸である凸レンズであり複数の上記要素光学系に共通に用いられるものである、
ことを特徴とする請求項1に記載の映像表示装置。

【請求項4】
上記焦点補正凸レンズは、メニスカスレンズであることを特徴とする請求項3に記載の映像表示装置。

【請求項5】
上記発光器は、発光素子が面状に配列されたものであって、
該発光器の表面には、上記要素光学系の各々の中心線の延長と該発光器との交点を含む各々の領域に凸レンズが各々設けられ、
該凸レンズは、上記発光素子からの光を、上記観察者に導くものである、
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1つに記載の映像表示装置。

【請求項6】
上記集光光学系と上記拡散器間に相対的回転角を有するもので、その回転角については、上記集光光学系の縦の配列方向と上記拡散器の拡散方向との成す角が、
-45度から45度の範囲であって、
上記集光光学系の配列によって生じる要素光学系の境界線パターンにおける線状の重なりが無い角度範囲である、
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1つに記載の映像表示装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013026398thum.jpg
出願権利状態 公開
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