JPH05100205A - デイスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 立体表示を意図してディスプレイ装置を構成
する場合、ドットとレンズとの間の光路長のドットごと
のバラツキに関係なく、ドットの像の正確な表示が可能
である。 【構成】 ２次元ディスプレイＤＰのドット２ａ，２
ｂ，２ｃの前方には、各ドット２ａ，２ｂ，２ｃに対応
させて微小レンズ１ａ，１ｂ，１ｃが設けられ、ドット
２ａ，２ｂ，２ｃと微小レンズ１ａ，１ｂ，１ｃとの間
には、これらの間の光路長Ｓ１を変化させるための層１
０が設けられている。層１０によってドットとレンズと
の間の光路長のドットごとのバラツキが生ずる場合にも
層１０の透明電極７，８間への印加電圧を電圧制御部４
０により制御することにより、光路長Ｓ１の変化を精度
良く制御し、正しい像４の位置を正確に与えることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ，テレビ
受信機などに利用されるディスプレイ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ・グラフィックスの
表示に見られるように３次元画像（立体画像をも含む）
を表示する技術へのニーズが高まっており、例えば文献
「画像ラボ １９９０年１１月 第２０頁〜第２４頁」
に開示されているように、実際に両眼視差を用いた方式
のものが３次元ディスプレイ装置として多く利用されて
いる。なお、両眼視差を用いた方式は、メガネ方式とメ
ガネ無し方式とに大別されている。メガネ無し方式は、
例えば文献「テレビジョン学会誌 第４４巻，第５号，
第５９１頁〜第５９７頁，１９９０年」に示されている
ように、その一般性からテレビ受信機としての利用が考
えられている。

【０００３】一方、メガネ方式には、メガネに単純な偏
光板や色フィルターなどを用いる方法と、メガネにシャ
ッター機能を持つ方法と、メガネに２次元ディスプレイ
を持つ方法などがある。

【０００４】メガネ方式では、単純な偏光板を持つ方法
が一般的であり、アイマックス社の様な大画面スクリー
ンに偏光の違う２つの像を投影する方法や、ソニーテク
トロニクス社の様な２次元ディスプレイの前面に偏光フ
ィルタのシャッタを設け、偏光方向を変化させた時分割
駆動を行なった方法等がある。

【０００５】また、メガネ方式において、２次元ディス
プレイをメガネに持つものは、例えば文献「画像ラボ
１９９１年１月 第２９頁〜第３３頁」や文献「画像ラ
ボ１９９１年１月 第２０頁〜第２３頁」に示されてい
るように、頭部搭載型ディスプレイ（ＨＭＤ）ともいわ
れ、最近の人工現実感の研究により注目されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た各種方式のディスプレイ装置は、そのほとんどが両眼
視差のみを利用した３次元ディスプレイとなっており、
両眼視差のみの情報で所謂錯覚を利用して立体表示して
いるので、目の調節機構（ピント調節等の機構）と輻輳
機構（物体を注視する運動機構）とが一致しない場合が
多く、一般に２０分以上ディスプレイを見続けると、目
の疲労が蓄積するという欠点があった。図１１はこの様
子を説明するための図であり、例えば、画面２１０上
に、２つの像Ｐ１，Ｐ２が所定間隔Ｚだけ隔てて表示さ
れており、この２つの像Ｐ１，Ｐ２を人間の目２０１，
２０２で両眼視するとき、目２０１，２０２の調節機構
は、目２０１，２０２から画面２１０までの実際の距離
Ｌ１にピントを合わすが、目２０１，２０２の輻輳機構
は、一方の目２０１が像Ｐ２の方に向き，他方の目２０
２が像Ｐ１の方に向くように目２０１，２０２を制御す
るので、注視点は、これらの交差位置ＣＬＳとなり、図
１１の例では、実際の画面よりも手前となる。従って、
ピントを合わす距離Ｌ１と注視点ＣＬＳまでの距離Ｌ２
とが一致せず、これにより目の疲労が生ずると考えら
れ、画面を長く見続けると、Ｌ１とＬ２との差が大きい
程、目の疲労の蓄積も大きくなると考えられる。

【０００７】本発明は、目の疲労が少なく臨場感に富ん
だ立体画像を簡単な仕方で表示することの可能なディス
プレイ装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載のディスプレイ装置は、２次元ディス
プレイを形成する少なくとも１画素からなるドットごと
にドットの前面に、微小なレンズがそれぞれ設けられて
おり、さらに、前記微小なレンズと前記ドットとの光路
長を変化させる光路長変化手段と、前記光路長またはそ
の光路長の変化状態を記憶する光路長記憶手段と、光路
長記憶手段に記憶されている情報と画像情報とに基づい
て、光路長を変化させる量を各ドットごとに決定する決
定手段とが設けられ、前記光路長変化手段は、前記決定
手段により決定された量に相当する分の光路長を変化さ
せるようになっていることを特徴としている。

【０００９】また、請求項２記載のディスプレイ装置
は、２次元ディスプレイを形成する少なくとも１画素か
らなるドットごとにドットの前面に、微小なレンズがそ
れぞれ設けられており、さらに、前記微小なレンズの焦
点距離を変化させる焦点距離変化手段と、前記焦点距離
またはその焦点距離の光路長の変化状態を記憶する焦点
距離記憶手段と、焦点距離記憶手段に記憶されている情
報と画像情報とに基づいて、各ドットごとに焦点距離を
変化させる量を決定する決定手段とが設けられており、
前記焦点距離変化手段は、前記決定手段により決定され
た量に相当する分の焦点距離を変化させるようになって
いることを特徴としている。

【００１０】また、請求項３記載のディスプレイ装置
は、２次元ディスプレイを形成するドットの前方に、デ
ィスプレイ全面に作用する少なくとも１枚以上のレンズ
が設けられており、さらに、前記レンズとドットとの光
路長をドットごとに変化させる光路長変化手段と、前記
光路長またはその光路長の変化状態を記憶する光路長記
憶手段と、光路長記憶手段に記憶されている情報と画像
情報とに基づいて、光路長を変化させる量を決定する決
定手段とが設けられ、前記光路長変化手段は、決定され
た量に相当する分の光路長を変化させるようになってい
ることを特徴としている。

【００１１】

【作用】請求項１記載のディスプレイ装置では、ドット
ごとに対応した微小なレンズとドットとの光路長、また
はその光路長の変化状態を記憶し、記憶されている情報
と画像情報に従って光路長を変化させる量を各ドットご
とに決定し、決定された量に相当する分の光路長を変化
させる。

【００１２】また、請求項２記載のディスプレイ装置
は、ドットごとに対応した微小レンズの焦点距離長を変
化させる手段の焦点距離、またはその焦点距離の光路長
の変化状態を記憶し、記憶されている情報と画像情報に
従って各ドットごとに焦点距離を変化させる量を決定
し、決定された量に相当する分の焦点距離を変化させ
る。

【００１３】また、請求項３記載のディスプレイ装置
は、ディスプレイ全面に作用するレンズとドットとの光
路長、またはその光路長の変化状態を記憶し、記憶され
ている情報と画像情報に従って光路長を変化させる量を
決定し、決定された量に相当する分の光路長を変化させ
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１，図２は本発明に係るディスプレイ装置の
第１の実施例の正面図，断面図である。図１，図２のデ
ィスプレイ装置において、２次元ディスプレイＤＰに
は、１画素からなるドット２ａ，２ｂ，２ｃが形成さ
れ、また２次元ディスプレイＤＰには、前面ガラス３が
設けられている。さらにこのディスプレイ装置では、２
次元ディスプレイＤＰの各ドット２ａ，２ｂ，２ｃの前
方に、各ドット２ａ，２ｂ，２ｃに対応させて微小レン
ズ１ａ，１ｂ，１ｃが設けられている。

【００１５】微小レンズ１ａ，１ｂ，１ｃは、焦点距離
がｆのとつレンズであって、微小レンズ１ａ，１ｂ，１
ｃとドット２ａ，２ｂ，２ｃとの光路長Ｓ１は、レンズ
１ａ，１ｂ，１ｃの焦点距離ｆ以下の値に設定されてい
る。この場合、観察者は、この微小レンズ１ａ，１ｂ，
１ｃを用いて２次元ディスプレイＤＰの各ドット２ａ，
２ｂ，２ｃの正立虚像４を目５で見ることができるよう
になっている。

【００１６】さらに、図１，図２のディスプレイ装置で
は、２次元ディスプレイＤＰの前面ガラス３上に、液晶
材料６と、透明電極７，８と、保護ガラス９とからなる
層１０が形成されており、透明電極７，８間の印加電圧
を変化させることにより、液晶材料６の屈折率を変化さ
せ、この結果、レンズとドットとの間の光路長Ｓ１（レ
ンズとドットとの間の実際の距離と相違する）を変化さ
せて、レンズに対する虚像の位置Ｓ２を変化させること
ができるようになっている。すなわち、層１０は、微小
なレンズとドットとの光路長を変化させる光路長変化手
段として機能するようになっている。さらに、この実施
例では、透明電極７，８間への印加電圧を制御する電圧
制御部４０が設けられている。

【００１７】このような構成において、例えば、レンズ
（薄膜レンズとする）の焦点距離ｆを１０mmとし、層１
０の厚さを３mmとし、レンズの径ｄを１mmとし、観察者
の目５とレンズとの距離ｅを１００mmとする。この場合
に、前面ガラス３，保護ガラス９，透明電極７，８の厚
さを計算の便宜上０mmとし、層１０における屈折を考慮
しないと、レンズと虚像との距離Ｓ２は、単純に、レン
ズの焦点距離ｆと、ドットとレンズとの距離Ｓ１とによ
り、次式のように求められる。

【００１８】

【数１】１／Ｓ２＝−１／ｆ＋１／Ｓ１

【００１９】数１により、レンズとドットとの間の実際
の距離を約８mmとし、液晶材料６の屈折率を約１．５と
し、Ｓ１が９．５２３８mmとなるように液晶材料６に印
加する電圧を決定すると、Ｓ２は２００mmとなり、角倍
率Γは７．７倍となる。また、Ｓ１が９．８７６５mmと
なるように電圧を変化させると、Ｓ２は８００mmにな
り、角倍率Γは９．９倍になる。

【００２０】このときには、光路長差ΔＳ１は３５２．
７μｍであり、光路長の３５２．７μｍの変化で、虚像
の位置が６００mmも変化する。光路長Ｓ１を９．８８６
５mmと１μｍ変化させると、Ｓ２は８７１mmとなり、ま
た、光路長Ｓ１を９．８６６５mmにすると、Ｓ２は７３
９mmとなる。Ｓ１とｆとの関係にもよるが、ΔＳ１＝１
μｍでΔＳ２＝７０mmの変化が生じてしまう。このこと
からわかるように、像位置を正確に表示させるために
は、光路長を非常に高精度に制御する必要がある。

【００２１】通常の液晶ディスプレイは、液晶層の厚さ
が１０μｍ程度と薄いためスペーサにより±０．２μｍ
以内であれば光路長Ｓ１を容易に高精度に制御できる
が、この場合でも１％以下に高精度に制御することは難
しい。

【００２２】すなわち、液晶層が単純な表示用のものと
して用いられる場合には、差程の精度は要求されない
が、この液晶を用いて光路長変化手段を構成しようとす
るときには、この光路長変化手段は、液晶の屈折率の変
化と液晶の層の厚さとの積により、光路長変化を生じさ
せているので、光路長の変化が０．４mm、屈折率の変化
の割合を２０％としても、液晶材料６の厚さは最低で約
２mm必要であり、この厚さで０．１μｍ以下の精度は、
０．００５％に相当し、２００倍の精度が必要であり、
このような精度に高精度に制御することは非常に難し
い。

【００２３】図２の電圧制御部４０は、このような問題
を解決するために設けられており、電圧を印加していな
い状態での光路長またはある一定の電圧を印加したとき
の光路長を測定し、この測定値を基準に、画像情報によ
って設定したい像の位置を与える光路長Ｓ１になるよう
な電圧を決定し、これを透明電極７，８に印加するよう
に構成され、これにより、１ドットごとのバラツキに関
係なく、像位置を正確に表示することを意図している。

【００２４】図３は電圧制御部４０の構成例を示す図で
あり、電圧制御部４０は、電圧を印加していない状態で
の光路長データが記憶されているＲＯＭ等の光路長記憶
部１０１と、画像情報１０２の中の距離情報に基づい
て、レンズ面からどの位置にドットの虚像を作れば良い
かを計算する表示位置データ計算部１０３と、表示位置
データ計算部１０３で算出された表示位置に基づいて光
路長データを算出する光路長計算部１０４と、算出され
た光路長データと光路長記憶部１０１に格納されている
光路長データとに基づき印加電圧を算出する印加電圧計
算部１０５と、計算された印加電圧の値が記憶される印
加電圧記憶部１０６と、ドットが表示されている間、印
加電圧記憶部１０６に記憶された印加電圧を透明電極
７，８に印加する電圧印加部１０７とが設けられてい
る。

【００２５】このような電圧制御部４０が設けられてい
ることによって、次のような手順により、像位置の正確
な表示を行なうことができる。すなわち、先づ、透明電
極７，８に電圧を印加していない状態での光路長を予め
測定し、これを光路長記憶部１０１に予め格納してお
く。ある特定ドットの画像情報を出力させたい場合、こ
の画像情報の中の距離情報に基づいてレンズ面からどの
位置にドットの虚像４を作れば良いかを表示位置データ
計算部１０３により計算する。なお、この計算において
は、光路長の可変範囲や、光路長とレンズの焦点距離の
値や精度も考慮する。

【００２６】次いで、光路長計算部１０４では、算出さ
れた表示位置に基づいて光路長データを算出し、印加電
圧計算部１０５では、算出された光路長データと光路長
記憶部１０１に予め記憶されている光路長データとに基
づき（例えばこれらの差を求めることにより）、それに
対応した印加電圧を計算する。計算された印加電圧は、
印加電圧記憶部１０６に記憶され、電圧印加部１０７
は、ドットの表示をしている間、この印加電圧を透明電
極７，８に印加し、液晶材料６の屈折率を変化させ、光
路長を光路長計算部１０４により計算された通りのもの
に高精度に変化させる。

【００２７】これにより、像位置の正確な表示が可能と
なり、特に、１ドットごとにバラツキがある場合にも、
光路長をドットごとに高精度に変化させることにより、
ドットごとのバラツキに関係なく、像位置の正確な表示
を行なうことが可能となる。

【００２８】いま、例えば、１ドットに８ビットを割当
て、光路長の２mmからのずれを０．１μｍ単位で約±１
２．８μｍまで光路長記憶部１０１に予め記憶させてお
けば、上記の仕方で光路長のバラツキを簡単にかつ正確
に補正することができ、光路長を高精度に制御すること
ができる。また、光路長記憶部１０１としては、２次元
ディスプレイＤＰに３０万画素の高精細なものが用いら
れる場合には、３０Ｍバイト程度の容量があれば十分で
ある。

【００２９】また、電圧を印加していない状態での光路
長データを記憶する光路長記憶部１０１の他にも、電圧
印加による光路長の変化の状態を記憶する記憶部をさら
に設け、この記憶部に記憶されている光路長の変化の状
態に基づいて、設定すべき光路長や、それに必要な電圧
を計算するようにする場合には、像位置の表示をより正
確に行なうことができる。

【００３０】また、電圧の大きさを変化させるかわり
に、印加電圧のパルス密度やパルス比を変化させること
によっても光路長を変化させることができ、これらの値
を計算することによっても像位置の正確な表示ができ
る。

【００３１】図４は電圧制御部４０の他の構成例を示す
図である。図４の構成例では、画像情報１０２の中の距
離情報に基づいて、レンズ面からどの位置にドットの虚
像を作れば良いかを計算する表示位置データ計算部１１
３と、表示位置データ計算部１１３で算出された表示位
置に基づいて光路長データを算出する光路長計算部１１
４と、算出された光路長データに基づき印加電圧を算出
する印加電圧計算部１１５と、計算された印加電圧の値
が記憶される印加電圧記憶部１１６と、ドットごとの光
路長が予め測定されて記憶されている光路長記憶部１１
７と、予め測定されて記憶されているドットごとの光路
長に基づいて、印加電圧の補正値を予め計算する印加電
圧補正値計算部１１８と、印加電圧記憶部１１６に記憶
されている印加電圧の値を印加電圧補正値計算部１１８
で計算された補正値で補正する印加電圧補正部１１９
と、印加電圧補正部１１９で補正された結果の印加電圧
を透明電極７，８に印加する電圧印加部１２０とが設け
られている。

【００３２】図４の構成では、予め測定したドットごと
の光路長の値を基に、ドットごとの印加電圧の補正値を
印加電圧補正値計算部１１８で予め計算し、記憶してお
く。ある特定ドットの画像情報を出力したい場合には、
この画像情報の中の距離情報に基づき、レンズ面からの
表示位置を表示位置データ計算部１１３で計算し、この
表示位置を基に、設定すべき光路長を光路長計算部１１
４で算出する。印加電圧計算部１１５では、算出された
光路長データに基づき印加電圧を算出し、これを印加電
圧記憶部１１６に記憶させる。印加電圧補正部１１９で
は、特定のドットに対応した印加電圧の補正値を印加電
圧補正値計算部１１８から得て、この補正値により印加
電圧記憶部１１６に記憶された印加電圧を補正し、電圧
印加部１２０では、補正された結果の印加電圧を透明電
極７，８に印加する。

【００３３】これにより、図３の構成例と同様に、液晶
材料６の屈折率を変化させ、光路長Ｓ１を高精度に変化
させて像位置の正確な表示が可能となり、特に、１ドッ
トごとのバラツキがある場合にも光路長Ｓ１をドットご
とに変化させることにより、ドットごとのバラツキに関
係なく、像位置の正確な表示を行なうことが可能とな
る。さらに、図４の構成例では、図３のように毎回１ド
ットごとに印加電圧の補正値を計算する必要がないの
で、表示速度を高めることができ、また簡単にＩＣ化す
ることもできる。なお、印加電圧補正値計算部１１８
は、例えばこれを可変抵抗により構成することもできる
し、あるいは印加電圧のパルス比の選択手段により構成
することもできる。

【００３４】図５は図２の構成において焦点距離ｆより
も光路長Ｓ１を大きくして、レンズの前方に倒立実像１
０が作られる場合を示した図であり、この場合も、上述
したような正立虚像４が表示される場合と同様に、図
３，または図４に示した構成の電圧制御部４０を設ける
ことによって、像位置の表示を正確に行なうことができ
る。

【００３５】図６は本発明に係るディスプレイ装置の第
２の実施例の断面図である。図６のディスプレイ装置で
は、微小レンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃが、屈折率の比
較的大きなネマチック液晶の一種が封入されている微小
液晶レンズ３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、透明電極３２
ａ，３２ｂ，３２ｃ；３３ａ，３３ｂ，３３ｃと、平と
つガラス３４ａ，３４ｂ，３４ｃ；３５ａ，３５ｂ，３
５ｃとから構成されている。

【００３６】このような構成のディスプレイ装置では、
微小レンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃの焦点距離ｆをレン
ズとドットとの間の光路長Ｓ１以上にすることにより、
図１，図２におけると同様に、ドット２ａ，２ｂ，２ｃ
の正立虚像４を作ることができる。また、図６のディス
プレイ装置では、電極３２ａ，３２ｂ，３２ｃと電極３
３ａ，３３ｂ，３３ｃとの間に電圧を印加して微小液晶
レンズ３１ａ，３１ｂ，３１ｃの液晶分子の配向状態を
制御することにより、液晶の屈折率を変化させ、微小レ
ンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃの焦点距離ｆを連続的に変
化させることができる。なお、これは、液晶分子の長軸
方向の屈折率ｎ_eと短軸方向の屈折率ｎ₀が、液晶分子の
光学的異方性によって異なることに基づいている。この
ように微小レンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃの焦点距離を
変化させることにより、虚像４の位置を変化させること
ができる。

【００３７】ところで、この第２の実施例においても、
焦点距離が僅かに変化するだけで、虚像４の位置が大き
く変動し、ドットごとのバラツキがあると、像位置を正
確に表示することが難しい。従って、この場合にも、電
極間の印加電圧を制御する図３または図４に示したと同
様の構成の電圧制御部４１を設けることにより電極への
印加電圧を高精度に制御し、焦点距離を高精度に制御す
ることができる。これによって、ドットごとにバラツキ
があっても、像位置を正確に表示することが可能とな
る。なお、第２の実施例では、図３または図４の構成に
おいて、光路長記憶部１０１，１１７，光路長計算部１
０４，１１４のかわりに、焦点距離記憶部、，焦点距離
計算部を設け、光路長のかわりに焦点距離を記憶し計算
する必要がある。この際、特に焦点距離は収差を多く伴
ない、収差が変化しながら焦点距離が変化するので、実
際に正しい像の位置を与える焦点距離が計算と少しずれ
ることが生じ易く、このため、焦点距離の変化情報を基
にこれらを予測し、焦点距離を決定するのが効果的であ
る。

【００３８】また、図６に示すディスプレイ装置に対し
て種々の変形も可能である。例えば、図６に示すような
構成の微小レンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃのかわりに、
２つの平行電極間に液晶材料を封入し、一方の電極の各
ドットに対応した箇所を円形穴形パターンに加工し、電
極間の印加電圧によって液晶材料内の電界分布が変化し
て液晶分子の配向方向が変化することにより、微小レン
ズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃと等価な微小レンズを形成す
ることも可能である。

【００３９】上述した第１および第２の実施例では、図
１に示したように、２次元ディスプレイＤＰを形成する
１画素からなるドットごとに、ドットの前方に、微小な
レンズを設けたが、これを図７，図８に示すように変形
することも可能である。

【００４０】すなわち、図７の構成例では、Ｒ（赤），
Ｇ（緑），Ｂ（青）のＲＧＢ３画素からなるドット２ｅ
ごとに微小レンズ１ｅが設けられている。このとき、色
相情報を、ＲＧＢの３画素があってはじめて精度良く表
示できるので、カラー表示の場合には、ＲＧＢの画素そ
れぞれに微小レンズを設けた場合と比べて、性能に大き
な変化がなく、レンズの直径を大きくできる分だけ微小
なレンズを作成し易い。

【００４１】また、図８の構成例では、ＲＧＢ３画素か
らなるドットの４つの組２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉを新た
に１ドットとして、このドットごとに微小レンズ１ｆが
設けられている。この場合には、細線や輪郭の情報の表
示精度はいくらか低くなるものの、レンズの直径をさら
に大きくすることができるため、微小なレンズを作りや
すくなる。さらに、４つの組を１ドットとするかわり
に、３×３＝９組で１ドットとすることもできる。

【００４２】図９は本発明に係るディスプレイ装置の第
３の実施例の断面図である。図９のディスプレイ装置で
は、２次元ディスプレイＤＰの前面ガラス３上に、さら
に、光路長を変化させるための層１９が設けられてお
り、また、２次元ディスプレイＤＰの前方には、各ドッ
トごとに対応した前述のような微小レンズのかわりに、
ディスプレイＤＰ全面に作用するレンズ１３が設けられ
ている。なお、レンズ１３とドット２７ａ乃至２７ｉと
の光路長Ｓ１は、レンズ１３の焦点距離ｆ以下に設定さ
れている。

【００４３】光路長を変化させるための層１９は、屈折
率または光路長を電圧が加わることによって変化させる
ことの可能な材料１６と、ＩＴＯ透明電極１５，１７
と、保護ガラス１８とから形成されている。

【００４４】このような構成のディスプレイ装置におい
ても、ＩＴＯ透明電極１５，１７に電圧を印加すること
により、材料１６の屈折率または光路長を変化させ、ド
ット２７ａ乃至２７ｉとレンズ１３との光路長Ｓ１を変
化することができ、虚像２８ａ乃至２８ｉの結像距離Ｓ
２を変化させることができる。

【００４５】この第３の実施例においても、第１の実施
例と同様に、光路長Ｓ１が僅かに変化するだけで、虚像
２８ａ乃至２８ｉの位置が大きく変動し、像位置を正確
に表示することが難しい。従って、この場合にも、電極
間の印加電圧を制御する図３または図４に示したと同様
の構成の電圧制御部４２を設けることによって、光路長
変化を高精度に制御し、像位置を正確に表示することが
可能となる。

【００４６】なお、図９のディスプレイ装置では、画面
が大きく、これを少なくとも画面全面に作用する１枚の
レンズ１３で像を作っているため、周辺のドット，例え
ば２７ａ乃至２７ｉと中央部付近のドット，例えば２７
ｃ，２７ｄとでは、光路長が大きく相違する。このた
め、複数ドット単位でもよいから、何等かの補正が必要
である。

【００４７】また、上述した各実施例において、図２，
図５，図６，図９のディスプレイ装置が、各ドットごと
に光路長，または焦点距離を変化させずに、ドットより
も広い領域，例えば、図１において１列分，あるいは１
行分のドット全域にわたって光路長，または焦点距離を
変化させるようには構成されているときには、広い領域
でのゆるやかな立体感を与える用途に適している。具体
的には、遠景，中景，近景の３種類だけの変化しか与え
ないで良いような場合には、これらの構成を用いること
により、遠景用領域の全てのドットに対して、光路長，
または焦点距離を遠景用に同じに設定し、近景用領域の
全てのドットに対して、光路長，または焦点距離を近景
用に同じに設定することができる。

【００４８】一方、これらのディスプレイ装置が、各ド
ットごとに光路長，または焦点距離を変化させることが
可能な構成となっているときには（但し、図９は不
可）、画面の微細にわたって光路長，または焦点距離を
変化させるような用途に適しており、この場合には、ド
ットごとに立体感を得ることができる。

【００４９】しかしながら、上記いずれの場合において
も、各ドットに対応した微小レンズまたは２次元ディス
プレイＤＰ全面に作用するレンズの焦点距離，または、
これらのレンズとドットとの間にある層の屈折率を所定
の値に容易に設定できるので、表示する画像情報に従っ
て、上記焦点距離または屈折率を決定することにより、
２次元ディスプレイＤＰを用いる場合にも３次元表示が
可能となり、３次元ディスプレイ装置に上記ディスプレ
イ装置のいずれかを適用することにより、両眼視差によ
る立体視の場合にも注視点の距離に像を結像すること
で、目の疲労を軽減することができる。

【００５０】図１０（ａ），（ｂ）はこの様子を説明す
るための図である。例えば、２次元画面２１０上に、２
つの像Ｐ１，Ｐ２が所定間隔Ｚだけ隔てて表示されてお
り、この２つ像Ｐ１，Ｐ２を観察する場合に、図１０
（ａ）では一方の目２０１で像Ｐ２を見させる状態を示
し、図１０（ｂ）では他方の目２０２で像Ｐ１を見させ
る場合が示されている。目２０１，２０２の輻輳機構
は、図１１に示したと同時に、一方の目２０１が像Ｐ２
の方に向き、他方の目２０２が像Ｐ１の方に向くように
目２０１，２０２を制御するので、注視点は、これらの
交差位置ＣＬＳとなり、図１０（ａ），（ｂ）の例で
は、実際の画面２１０よりも手前となる。このような場
合に、本発明によるディスプレイ装置をそれぞれ左眼
用，右眼用として取付け、このディスプレイ装置を画面
２１０の画像情報に従って制御することにより、画面２
１０の像Ｐ１，Ｐ２の位置（いまの場合、実像位置）を
注視点ＣＬＳの位置まで移動させることができるので、
これにより、目２０１，２０２の調節機構は、目２０
１，２０２から注視点ＣＬＳまでの距離Ｌ２にピントを
合わすよう目２０１，２０２を制御する。この結果、目
の輻輳と調節を一致させることができて、目の疲労を軽
減することができる。

【００５１】また、上記例とは反対に、注視点ＣＬＳが
目２０１，２０２から画面２１０までの実際の距離Ｌ１
よりも遠い距離となるような像が画面２１０上に表示さ
れるときには、画面２１０の像の虚像が表示されるよう
ディスプレイ装置を構成し、注視点に虚像が表示される
ようにディスプレイ装置を制御することによって、同様
にして、目の輻輳と調節を一致させることができて、疲
労を軽減することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
ディスプレイ装置によれば、ドットごとに対応した微小
なレンズとドットとの光路長、またはその光路長の変化
状態を記憶し、記憶されている情報と画像情報に従って
光路長を変化させる量を各ドットごとに決定し、決定さ
れた量に相当する分の光路長を変化させるようになって
いるので、ドットの像の正確な表示ができて、さらに
は、このディスプレイ装置を用いて３次元ディスプレイ
を構成する場合、光路長を適宜変化させて像位置を適宜
変化させることにより、目の疲労が少なく臨場感に富ん
だ立体画像を容易に表示することができる。

【００５３】また、請求項２記載のディスプレイ装置に
よれば、ドットごとに対応した微小レンズの焦点距離長
を変化させる手段の焦点距離、またはその焦点距離の光
路長の変化状態を記憶し、記憶されている情報と画像情
報に従って各ドットごとに焦点距離を変化させる量を決
定し、決定された量に相当する分の焦点距離を変化させ
るようになっているので、ドットの像の位置の正確な表
示ができて、さらには、このディスプレイ装置を用いて
３次元ディスプレイを構成する場合、焦点距離を適宜変
化させて像位置を適宜変化させることにより、目の疲労
が少なく臨場感に富んだ立体画像を容易に表示すること
ができる。

【００５４】また、請求項３記載のディスプレイ装置に
よれば、ディスプレイ全面に作用するレンズとドットと
の光路長、またはその光路長の変化状態を記憶し、記憶
されている情報と画像情報に従って光路長を変化させる
量を決定し、決定された量に相当する分の光路長を変化
させるようになっているので、ドットの像の位置の正確
な表示ができて、さらには、このディスプレイ装置を用
いて３次元ディスプレイを構成する場合、光路長を適宜
変化させて像位置を適宜変化させることにより、目の疲
労が少なく臨場感に富んだ立体画像を容易に表示するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るディスプレイ装置の第１の実施例
の正面図である。

【図２】本発明に係るディスプレイ装置の第１の実施例
の断面図である。

【図３】像位置を正確に表示させるための構成例を示す
図である。

【図４】像位置を正確に表示させるための構成例を示す
図である。

【図５】図２の構成において、焦点距離よりも光路長を
大きくした場合の状態を示す図である。

【図６】本発明に係るディスプレイ装置の第２の実施例
の断面図である。

【図７】ドットと微小なレンズとの配置の変形例を示す
図である。

【図８】ドットと微小なレンズとの配置の変形例を示す
図である。

【図９】本発明に係るディスプレイ装置の第３の実施例
の断面図である。

【図１０】（ａ），（ｂ）は本発明によって目の輻輳と
調節とを一致させる原理を説明するための図である。

【図１１】目の輻輳と調節との一般的な関係を説明する
ための図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｅ，１ｆ
微小レンズ ２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ
ドット ３
前面ガラス ６
液晶材料 １６ 屈折率または光路長を変化させ
ることの可能な材料 ７，８，１５，１７
ＩＴＯ透明電極 ９
保護ガラス １３
レンズ １８
保護ガラス １９ 屈折率または光路長を
変化させるための層 ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ
微小レンズ ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ
微小液晶レンズ ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ
透明電極 ３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３５ａ，３５ｂ，３５ｃ
平とつレンズ １０１
光路長記憶部 １０２
画像情報 １０３ 表
示位置データ計算部 １０４
光路長計算部 １０５
印加電圧計算部 １０６
印加電圧記憶部 １０７
電圧印加部 １１３ 表
示位置データ計算部 １１４
光路長計算部 １１５
印加電圧計算部 １１６
印加電圧記憶部 １１７
光路長記憶部 １１８ 印
加電圧補正値計算部 １１９
印加電圧補正部 １２０
電圧印加部 ＤＰ
２次元ディスプレイ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元ディスプレイを形成する少なくと
   も１画素からなるドットごとにドットの前面に、微小な
   レンズがそれぞれ設けられており、さらに、前記微小な
   レンズと前記ドットとの光路長を変化させる光路長変化
   手段と、前記光路長またはその光路長の変化状態を記憶
   する光路長記憶手段と、光路長記憶手段に記憶されてい
   る情報と画像情報とに基づいて、光路長を変化させる量
   を各ドットごとに決定する決定手段とが設けられ、前記
   光路長変化手段は、前記決定手段により決定された量に
   相当する分の光路長を変化させるようになっていること
   を特徴とするディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 ２次元ディスプレイを形成する少なくと
   も１画素からなるドットごとにドットの前面に、微小な
   レンズがそれぞれ設けられており、さらに、前記微小な
   レンズの焦点距離を変化させる焦点距離変化手段と、前
   記焦点距離またはその焦点距離の光路長の変化状態を記
   憶する焦点距離記憶手段と、焦点距離記憶手段に記憶さ
   れている情報と画像情報とに基づいて、各ドットごとに
   焦点距離を変化させる量を決定する決定手段とが設けら
   れており、前記焦点距離変化手段は、前記決定手段によ
   り決定された量に相当する分の焦点距離を変化させるよ
   うになっていることを特徴とするディスプレイ装置。
3. 【請求項３】 ２次元ディスプレイを形成するドットの
   前方に、ディスプレイ全面に作用する少なくとも１枚以
   上のレンズが設けられており、さらに、前記レンズとド
   ットとの光路長をドットごとに変化させる光路長変化手
   段と、前記光路長またはその光路長の変化状態を記憶す
   る光路長記憶手段と、光路長記憶手段に記憶されている
   情報と画像情報とに基づいて、光路長を変化させる量を
   決定する決定手段とが設けられ、前記光路長変化手段
   は、決定された量に相当する分の光路長を変化させるよ
   うになっていることを特徴とするディスプレイ装置。