JPH08334730A - 3D image reproduction device - Google Patents

3D image reproduction device

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Publication number
JPH08334730A
JPH08334730A JP7162933A JP16293395A JPH08334730A JP H08334730 A JPH08334730 A JP H08334730A JP 7162933 A JP7162933 A JP 7162933A JP 16293395 A JP16293395 A JP 16293395A JP H08334730 A JPH08334730 A JP H08334730A
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JP
Japan
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image
exit pupil
display
parallax image
apertures
Prior art date
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Application number
JP7162933A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Sudo
敏行 須藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Lenses (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クロストークが少なく逆立体視を発生させな
い、視差画像の分離の優れた、メガネなし3Dディスプ
レイ式の立体像再生装置を得ること。 【構成】 照明手段により複数の開口を水平方向に配列
した開口パターンを照明し、該複数の開口に対応して設
けた複数のシリンドリカルレンズを並べて成るシリンド
リカルレンズアレイにより該複数の開口を有限距離に重
畳して第1の射出瞳として形成すると共に、該開口から
の光束により該シリンドリカルレンズアレイの近傍に設
置する空間光変調器に表示する視差画像を照明し、該視
差画像を別の視差画像に替えたときは、これに同期して
該複数の開口の位置を変え、該複数の開口の像が該第1
の射出瞳と異なる位置に重畳して第2の射出瞳として形
成するようにしたことを周期的に繰り返して該視差画像
を該第1、第2の射出瞳位置より観察している。
(57) [Abstract] [Purpose] To obtain a 3D display type stereoscopic image reproducing device without glasses, which has less crosstalk, does not generate reverse stereoscopic vision, and has excellent parallax image separation. An illuminating means illuminates an aperture pattern in which a plurality of apertures are arranged in a horizontal direction, and a plurality of cylindrical lenses provided corresponding to the plurality of apertures are arranged by a cylindrical lens array arranged in a finite distance. A parallax image displayed on a spatial light modulator installed in the vicinity of the cylindrical lens array is illuminated by the light flux from the opening so as to be superimposed to form a first exit pupil, and the parallax image is converted into another parallax image. When changed, the positions of the plurality of apertures are changed in synchronization with this, and the images of the plurality of apertures are changed to the first image.
The parallax image is observed from the positions of the first and second exit pupils by periodically repeating the process of forming the second exit pupil by superimposing it on a position different from that of the exit pupil.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は立体像再生装置に関し、
特に観察者が特殊なメガネを使用せずに良好な立体像を
観察できる立体像再生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stereoscopic image reproducing device,
In particular, the present invention relates to a stereoscopic image reproducing device that allows an observer to observe a good stereoscopic image without using special glasses.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、特殊なメガネを用いずに立体像を
再生する所謂「メガネなし3Dディスプレイ」の方法と
して次のものが公知である。
2. Description of the Related Art Conventionally, the following is known as a so-called "glasses-free 3D display" method for reproducing a stereoscopic image without using special glasses.

【0003】(1) レンチキュラレンズを用いる方法 図37は指向性の強い表示面を用いるレンチキュラ方式
の説明図である。これは半円筒状のレンズを水平方向に
多数配列したレンチキュラレンズアレイの焦点面に、左
右眼に対応した画像を縦長の帯状に分割して交互に並べ
て配置し、観察者がレンチキュラレンズ板を通して画像
を観察するとレンチキュラレンズ板の指向特性に応じて
左眼と右眼に画像が分離されて立体視が得られる。
(1) Method Using Lenticular Lens FIG. 37 is an explanatory view of a lenticular method using a display surface having a strong directivity. This is an image that corresponds to the left and right eyes is divided into vertically elongated strips and arranged alternately on the focal plane of a lenticular lens array in which a large number of semi-cylindrical lenses are arranged in the horizontal direction. When is observed, images are separated into the left eye and the right eye according to the directional characteristics of the lenticular lens plate, and stereoscopic vision is obtained.

【0004】(2) 大口径の凸レンズやシリンドリカルレ
ンズを用いる方法 特開平5-252539号公報においては指向性の強い表示面と
してレンチキュラレンズの代わりに大口径の凸レンズ或
はシリンドリカルレンズを用い、複数の視差画像を複数
の視点から観察できる立体像表示方法が開示されてい
る。
(2) Method of using large-diameter convex lens or cylindrical lens In Japanese Patent Laid-Open No. 5-252539, a large-diameter convex lens or a cylindrical lens is used instead of a lenticular lens as a display surface having a strong directivity. There is disclosed a stereoscopic image display method capable of observing a parallax image from a plurality of viewpoints.

【0005】図38は、このうち凸レンズを用いた立体
像表示方法の説明図である。図38(A) は複数の視差画
像を入力する方法の説明図である。この入力方法におい
てはa からb までの関心領域内に存在する立体物が小型
の凸レンズ群m1〜mn によって撮像面上に結像してい
る。即ち、立体物は第1 のレンズm1によって撮像面上の
a1からb1の領域に結像、第2 のレンズm2によって撮像面
上のa2からb2の領域に結像、...というように立体物は
第 n(n は自然数)のレンズmnによって撮像面上のan
らbnの領域にそれぞれ独立に結像しており、それらを記
録することにより複数の視差画像の入力を行うことが出
来る。
FIG. 38 is an explanatory view of a stereoscopic image display method using a convex lens among them. FIG. 38 (A) is an explanatory diagram of a method of inputting a plurality of parallax images. In this input method, the three-dimensional object existing in the region of interest from a to b is imaged on the imaging surface by the small convex lens groups m 1 to m n . That is, the three-dimensional object is on the imaging surface by the first lens m 1 .
An image is formed in the area from a 1 to b 1 , an image is formed in the area from a 2 to b 2 on the imaging surface by the second lens m 2 , and so on. lens m n are imaged independently in the area of the b n from a n on the image pickup plane makes it possible to input the plurality of parallax images by recording them.

【0006】図38(B) は上記の方法で得た視差画像を
用いて立体像を表示する方法を示している。上記の n枚
の視差画像をCRT 等の表示器上の同一平面上に並べて平
面画像として表示し、同様に同一平面上に並べた小型凸
レンズ群にて各々の視差画像を大型凸レンズの光学的実
効位置に結像させる。
FIG. 38B shows a method of displaying a stereoscopic image by using the parallax image obtained by the above method. The above n pieces of parallax images are arranged on the same plane on a display such as a CRT and displayed as a plane image.Each parallax image is similarly arranged on the same plane and each parallax image is converted into an optical effect of a large convex lens. Focus on the position.

【0007】さらに、この大型凸レンズの焦点距離はf
であるが、大型凸レンズの光学的実効位置と小型凸レン
ズ群の光学的実効位置とは2f離れて設定しているため、
大型凸レンズをはさんで小型凸レンズ群とは反対の方向
に2f離れた位置に隣合って並ぶ小型凸レンズ群の瞳の
像、すなわち射出瞳が形成される。
Further, the focal length of this large convex lens is f
However, since the optical effective position of the large convex lens and the optical effective position of the small convex lens group are set 2f apart,
An image of the pupils of the small convex lens groups, that is, the exit pupils, which are arranged next to each other at a position 2f apart from the small convex lens group in the direction opposite to the small convex lens group, is formed.

【0008】よって、観察者はこの射出瞳群の近傍より
大型凸レンズを観察すれば、眼の位置によって異なる視
差画像を観察することが可能となり、両眼でこの観察を
行えば立体視が得られる。
Therefore, the observer can observe a parallax image that differs depending on the position of the eyes by observing the large convex lens near the exit pupil group, and stereoscopic vision can be obtained by performing this observation with both eyes. .

【0009】(3)Travis 等の方法 上記同様凸レンズを用いて光の指向性を利用した方法と
して、Travis等が米国特許5,132,839 号明細書にて開示
した方法が公知である。
(3) Method of Travis et al. As a method of utilizing the directivity of light by using a convex lens as described above, the method disclosed by Travis et al. In US Pat. No. 5,132,839 is known.

【0010】図39、40はこの方法の説明図である。
図39は単レンズ1枚を用いて立体像再生装置を構成し
た例である。図中101は単レンズである。102は空
間光変調器であり、2次元画像を表示する。104は2
次元画像表示デバイス、103はこの表示デバイスのス
クリーンである。105はスクリーン103上に形成さ
れるスポット状の発散光源で、スクリーン103上の任
意の位置に存在し得る。5は観察者の眼である。スクリ
ーン103は単レンズ101の焦点位置に設置されてい
るので、発散光源105より発散する光は単レンズ10
1を通過した後は、平行光束106となる。
39 and 40 are explanatory views of this method.
FIG. 39 shows an example in which a stereoscopic image reproducing device is constructed by using one single lens. In the figure, 101 is a single lens. A spatial light modulator 102 displays a two-dimensional image. 104 is 2
A three-dimensional image display device 103 is a screen of this display device. Reference numeral 105 denotes a spot-like divergent light source formed on the screen 103, which can be present at any position on the screen 103. 5 is an observer's eye. Since the screen 103 is installed at the focal position of the single lens 101, the light diverging from the diverging light source 105 is emitted by the single lens 10
After passing 1, the parallel light flux 106 is formed.

【0011】発散光源105の位置はスクリーン103
上を高速で移動するので、その位置に応じて平行光束1
06の出射する方向もまた、高速で変化する。そして空
間光変調器102上に表示される2次元画像は、上記平
行光束106によって照明されるため、平行光束106
の出射方向の時間的変化に応じて、2次元画像を観察で
きる位置は変化する。従って上記2次元画像が観察者の
右眼でしか観察されない時もあれば、観察者の左眼でし
か観察されない時もある。よって、空間光変調器102
上の画像を右眼でしか観察されない時は空間光変調器1
02上に右眼用の視差画像を、左眼でしか観察されない
時は空間光変調器102上に左眼用の視差画像をと切り
替えて表示すれば、観察者は立体像を認識することがで
きる。
The divergent light source 105 is located on the screen 103.
Since it moves at a high speed above, a parallel light beam 1
The outgoing direction of 06 also changes at high speed. Since the two-dimensional image displayed on the spatial light modulator 102 is illuminated by the parallel light flux 106, the parallel light flux 106
The position at which the two-dimensional image can be observed changes according to the temporal change in the emission direction of the. Therefore, there are cases where the two-dimensional image is observed only by the right eye of the observer and cases where it is observed only by the left eye of the observer. Therefore, the spatial light modulator 102
Spatial light modulator 1 when the above image is observed only by the right eye
When the parallax image for the right eye is displayed on 02 and the parallax image for the left eye is switched and displayed on the spatial light modulator 102 when only the left eye is observed, the observer can recognize a stereoscopic image. it can.

【0012】図40は図39の単レンズ101の代わり
に、レンチキュラレンズアレイ108を用いて立体像再
生装置を構成したものである。スクリーン103をレン
チキュラレンズアレイ108の焦点位置に設置している
点は、図39の構成と同様であるが、発散光源105が
レンチキュラレンズアレイ108の各要素レンズに一対
一に対応して複数存在している。それらはすべて各要素
レンズの光軸に対して同じ位置関係に設けており、光束
106がいづれも同一の方向の平行光束となって出射す
る関係を保ちながらスクリーン103上を高速で移動す
る。そのため、観察者側から見れば図39の単レンズを
用いた構成と全く等価となり、空間光変調器102上の
画像を右眼でしか観察されない時は空間光変調器102
上に右眼用の視差画像を、左眼でしか観察されない時は
空間光変調器102上に左眼用の視差画像をと切り替え
て表示すれば、観察者は立体像を認識することができ
る。
FIG. 40 shows a stereoscopic image reproducing apparatus constructed by using a lenticular lens array 108 instead of the single lens 101 shown in FIG. Although the screen 103 is installed at the focal position of the lenticular lens array 108, it is similar to the configuration of FIG. 39, but there are a plurality of divergent light sources 105 in one-to-one correspondence with each element lens of the lenticular lens array 108. ing. All of them are provided in the same positional relationship with respect to the optical axis of each element lens, and move at a high speed on the screen 103 while maintaining the relationship that the light flux 106 is emitted as a parallel light flux in the same direction. Therefore, when viewed from the observer's side, the configuration is completely equivalent to the configuration using the single lens of FIG. 39, and when the image on the spatial light modulator 102 is observed only by the right eye, the spatial light modulator 102.
When the right-eye parallax image is displayed on the upper side and the left-eye parallax image is displayed on the spatial light modulator 102 when only the left eye is observed, the observer can recognize a stereoscopic image. .

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の「メガネな
し3Dディスプレイ」にはそれぞれ次のような問題点が
存在する。
The above-mentioned conventional "3D display without glasses" has the following problems, respectively.

【0014】(1) レンチキュラレンズを用いる方法 この方法では視差画像を縦長の帯状に分割して配置する
ため、分割数の増加につれて一視点あたりの画像の解像
度は低下する。
(1) Method Using Lenticular Lens In this method, since parallax images are divided and arranged in a vertically long strip shape, the resolution of the image per viewpoint decreases as the number of divisions increases.

【0015】さらに、視差画像形成光の射出瞳はレンチ
キュラレンズ近傍となっているため、観察位置によって
は左右の眼に対応した画像の分離がされずにクロストー
クや逆立体視が発生するケースがある。
Further, since the exit pupil of the parallax image forming light is in the vicinity of the lenticular lens, crosstalk or reverse stereoscopic vision may occur depending on the observation position without separating the images corresponding to the left and right eyes. is there.

【0016】同様の理由により、視点の移動と共にレン
ズと視差画像の対応関係がシフトするため画像の「と
び」が生じやすい。
For the same reason, since the correspondence between the lens and the parallax image shifts with the movement of the viewpoint, the image “jump” is likely to occur.

【0017】(2) 大口径の凸レンズやシリンドリカルレ
ンズを用いる方法 この場合には観察位置と凸レンズの大きさの関係から、
凸レンズの焦点距離は比較的長くなり、必然的に前記小
型凸レンズ群と凸レンズとの距離も長くなってしまうた
め、装置の奥行きが大きいものになってしまう。
(2) Method using a large-diameter convex lens or a cylindrical lens In this case, from the relationship between the observation position and the size of the convex lens,
Since the focal length of the convex lens is relatively long and the distance between the small convex lens group and the convex lens is inevitably long, the depth of the device becomes large.

【0018】(3)Travis 等の方法 空間光変調器102を照明して出射する光束106は平
行光束であるため、空間光変調器102上の2次元画像
の幅と同等の幅を持った光束となっている。このため、
画像の幅が観察者の両眼間隔以上の場合、右眼と左眼の
両方に同一画像からの光束が入射する状況が生じやすく
なり、視差画像の分離が困難となり、立体視の効果が十
分得られない。
(3) Method of Travis et al. Since the light beam 106 that illuminates and emits the spatial light modulator 102 is a parallel light beam, a light beam having a width equivalent to the width of the two-dimensional image on the spatial light modulator 102. Has become. For this reason,
When the width of the image is equal to or more than the distance between the eyes of the observer, a situation in which a light flux from the same image is incident on both the right eye and the left eye is likely to occur, separation of parallax images becomes difficult, and the effect of stereoscopic vision is sufficient. I can't get it.

【0019】また、図39、40からわかるように平行
光束で照明された空間光変調器102上の画像の周辺部
は一般に観察しにくくなる。画像の周辺部まで明るく見
えるようにするためには、画像表示面の近傍にフィール
ドレンズなどをおいて、観察者の眼の方向に光束106
が収束するような構成としなくてはならないが、上記従
来例ではそのような構成にはなされていない。
Further, as can be seen from FIGS. 39 and 40, it is generally difficult to observe the peripheral portion of the image on the spatial light modulator 102 illuminated by the parallel light flux. In order to make the peripheral portion of the image appear bright, a field lens or the like is provided near the image display surface, and the light beam 106 is directed toward the observer's eye.
Must be made to converge, but the above-mentioned conventional example does not have such a structure.

【0020】本発明は、視差画像のクロストークが少な
く、逆立体視を発生させない、視差画像の分離の優れ
た、メガネなし3Dディスプレイが可能な、薄型の立体
像再生装置の提供を目的とする。
It is an object of the present invention to provide a thin stereoscopic image reproducing device which has a small amount of crosstalk in parallax images, does not generate reverse stereoscopic vision, is excellent in parallax image separation, and is capable of a 3D display without glasses. .

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明の立体像再生装置
は、 (1−1) 照明手段により複数の開口を水平方向に配
列した開口パターンを照明し、該複数の開口に対応して
設けた複数のシリンドリカルレンズを不透明の隔壁を介
して並べて成るシリンドリカルレンズアレイにより該複
数の開口を有限距離に重畳して第1の射出瞳として形成
すると共に、該開口からの光束により該シリンドリカル
レンズアレイの近傍に設置する表示用の空間光変調器に
表示する視差画像を照明し、該視差画像を別の視差画像
に替えたときは、これに同期して該複数の開口の位置を
変え、該複数の開口の像が該第1の射出瞳と異なる位置
に重畳して第2の射出瞳として形成するようにしたこと
を周期的に繰り返して、観察者に該視差画像を該第1、
第2の射出瞳位置より観察せしめること等を特徴として
いる。
In the stereoscopic image reproducing apparatus of the present invention, (1-1) an illuminating means is used to illuminate an aperture pattern in which a plurality of apertures are arranged in the horizontal direction, and the aperture pattern is provided corresponding to the plurality of apertures. A plurality of cylindrical lenses are arranged with an opaque partition wall between them to form a first exit pupil by superimposing the plurality of openings at a finite distance, and a light flux from the openings causes the cylindrical lens array to move. When the parallax image displayed on the display spatial light modulator installed in the vicinity is illuminated and the parallax image is changed to another parallax image, the positions of the plurality of apertures are changed in synchronization with this and the plurality of parallax images are changed. The image of the aperture is overlapped at a position different from that of the first exit pupil to form the second exit pupil, which is periodically repeated, and the parallax image is displayed to the observer by the first,
The feature is that it is observed from the second exit pupil position.

【0022】特に、 (1−1−1) 前記開口パターンは空間光変調器によ
って形成している。 (1−1−2) 前記視差画像を表示する表示面は前記
シリンドリカルレンズアレイの光学的主平面に一致して
いる。 こと等を特徴としている。
In particular, (1-1-1) the aperture pattern is formed by a spatial light modulator. (1-1-2) The display surface on which the parallax image is displayed coincides with the optical principal plane of the cylindrical lens array. It is characterized by such things.

【0023】更に、本発明の立体像再生装置は、 (1−2) 照明手段により複数の開口を水平方向に配
列した開口パターンを照明し、該複数の開口に対応して
設けた複数のシリンドリカルレンズを不透明の隔壁を介
して並べて成るシリンドリカルレンズアレイと水平方向
にのみ屈折力を有する1つのシリンドリカル凸レンズを
有する投影光学系により該複数の開口を有限距離に重畳
して第1の射出瞳として形成すると共に、該開口からの
光束により該シリンドリカルレンズアレイの近傍に設置
する表示用の空間光変調器に表示する視差画像を照明
し、該視差画像を別の視差画像に替えたときは、これに
同期して該複数の開口の位置を変え、該複数の開口の像
が該第1の射出瞳と異なる位置に重畳して第2の射出瞳
として形成するようにしたことを周期的に繰り返して、
観察者に該視差画像を該第1、第2の射出瞳位置より観
察せしめること等を特徴としている。
Further, in the stereoscopic image reproducing apparatus of the present invention, (1-2) the illumination means illuminates an aperture pattern in which a plurality of apertures are arranged in the horizontal direction, and a plurality of cylindrical lenses provided corresponding to the plurality of apertures. A plurality of apertures are overlapped at a finite distance by a projection optical system having a cylindrical lens array formed by arranging lenses through an opaque partition wall and a cylindrical convex lens having a refractive power only in the horizontal direction to form a first exit pupil. At the same time, the parallax image displayed on the spatial light modulator for display installed in the vicinity of the cylindrical lens array is illuminated by the light flux from the opening, and when the parallax image is replaced with another parallax image, The positions of the plurality of apertures are changed synchronously, and the images of the plurality of apertures are superimposed on a position different from the first exit pupil to form a second exit pupil. Bet the periodically repeated,
It is characterized in that the observer can observe the parallax image from the first and second exit pupil positions.

【0024】特に、 (1−2−1) 前記開口パターンは空間光変調器によ
って形成している。 (1−2−2) 前記投影光学系は前記開口パターン側
より順に前記シリンドリカルレンズアレイ、前記シリン
ドリカル凸レンズの順に有しており、該開口パターンは
該シリンドリカルレンズアレイの焦点面にあり、個々の
シリンドリカルレンズに対応する開口は個々のシリンド
リカルレンズに対して相対的に同じ位置に位置してい
る。 (1−2−3) 前記視差画像を表示する表示面は前記
シリンドリカルレンズアレイ又は前記シリンドリカル凸
レンズの光学的主平面に一致している。 こと等を特徴としている。
In particular, (1-2-1) the aperture pattern is formed by a spatial light modulator. (1-2-2) The projection optical system has, in order from the opening pattern side, the cylindrical lens array and the cylindrical convex lens in this order, and the opening pattern is on the focal plane of the cylindrical lens array. The apertures corresponding to the lenses are located at the same position relative to the individual cylindrical lenses. (1-2-3) The display surface on which the parallax image is displayed matches the optical principal plane of the cylindrical lens array or the cylindrical convex lens. It is characterized by such things.

【0025】更に、本発明の立体像再生装置は、 (1−3) 照明手段により複数の開口を2次元的に配
列した開口パターンを照明し、該複数の開口に対応して
設けた複数の要素レンズを不透明の隔壁を介して並べて
成る蠅の眼レンズアレイにより該複数の開口を有限距離
に重畳して第1の射出瞳として形成すると共に、該開口
からの光束により該蠅の眼レンズアレイの近傍に設置す
る表示用の空間光変調器に表示する視差画像を照明し、
該視差画像を別の視差画像に替えたときは、これに同期
して該複数の開口の位置を変え、該複数の開口の像が該
第1の射出瞳と異なる位置に重畳して第2の射出瞳とし
て形成するようにしたことを周期的に繰り返して、観察
者に該視差画像を該第1、第2の射出瞳位置より観察せ
しめること等を特徴としている。
Further, according to the three-dimensional image reproducing apparatus of the present invention, (1-3) the illumination means illuminates an aperture pattern in which a plurality of apertures are two-dimensionally arranged, and a plurality of apertures are provided corresponding to the plurality of apertures. The fly's eye lens array formed by arranging element lenses through an opaque partition wall forms the first exit pupil by superimposing the plurality of apertures at a finite distance, and the light flux from the apertures forms the fly's eye lens array. Illuminates the parallax image displayed on the spatial light modulator for display installed near the
When the parallax image is replaced with another parallax image, the positions of the plurality of apertures are changed in synchronization with the parallax image, and the images of the plurality of apertures are superimposed on a position different from the first exit pupil to form a second image. It is characterized in that the parallax image is observed from the first and second exit pupil positions by periodically repeating the process of forming it as the exit pupil.

【0026】特に、 (1−3−1) 前記開口パターンは空間光変調器によ
って形成している。 (1−3−2) 前記開口の像は水平方向の幅が50mm以
下である。 (1−3−3) 前記複数の開口が周期的に位置を変
え、再び元の位置に開口を形成するまでの時間が1/30秒
以内である。 こと等を特徴としている。
In particular, (1-3-1) the aperture pattern is formed by a spatial light modulator. (1-3-2) The width of the image of the opening in the horizontal direction is 50 mm or less. (1-3-3) It takes less than 1/30 second to change the positions of the plurality of openings periodically and form the openings at the original positions again. It is characterized by such things.

【0027】更に、本発明の立体像再生装置は、 (1−4) 照明手段により開口の位置が可変の開口用
の空間光変調手段に形成する開口を照明し、複数のシリ
ンドリカルレンズを水平方向に並べて成るシリンドリカ
ルレンズアレイにより該開口を有限距離に第1の射出瞳
として結像すると共に、該シリンドリカルレンズアレイ
の近傍に該複数のシリンドリカルレンズに対応する複数
の表示領域を有する表示用の空間光変調手段を設置し、
該表示領域の1つに表示した第1の視差画像の一部を該
開口からの光束で該表示領域に対応するシリンドリカル
レンズを介して照明し、該開口の位置を変えると共に第
1の視差画像の一部を表示した表示領域に第2の視差画
像の一部を表示し、該第2の視差画像の一部を該開口か
らの光束で該表示領域に対応するシリンドリカルレンズ
を介して照明し、該開口を該シリンドリカルレンズによ
り該第1の射出瞳と異なる位置に第2の射出瞳として結
像して、観察者に該第1、第2の視差画像を該第1、第
2の射出瞳位置で観察せしめることを該表示領域を順次
変えて該複数の表示領域について行って該第1の視差画
像と該第2の視差画像を表示している。 (1−5) 照明手段により開口の位置が可変の開口用
の空間光変調手段に形成する開口を照明し、複数の要素
レンズを2次元的に並べて成る蠅の眼レンズアレイによ
り該開口を有限距離に第1の射出瞳として結像すると共
に、該蠅の眼レンズアレイの近傍に該複数の要素レンズ
に対応する複数の表示領域を有する表示用の空間光変調
手段を設置し、該表示領域の1つに表示した第1の視差
画像の一部を該開口からの光束で該表示領域に対応する
要素レンズを介して照明し、該開口の位置を変えると共
に第1の視差画像の一部を表示した表示領域に第2の視
差画像の一部を表示し、該第2の視差画像の一部を該開
口からの光束で該表示領域に対応する要素レンズを介し
て照明し、該開口を該要素レンズにより該第1の射出瞳
と異なる位置に第2の射出瞳として結像して、観察者に
該第1、第2の視差画像を該第1、第2の射出瞳位置で
観察せしめることを該表示領域を順次変えて該複数の表
示領域について行って該第1の視差画像と該第2の視差
画像を表示している。こと等を特徴としている。
Further, in the stereoscopic image reproducing apparatus of the present invention, (1-4) the illuminating means illuminates the aperture formed in the spatial light modulating means for the aperture whose position is variable, and the plurality of cylindrical lenses are arranged in the horizontal direction. A spatial light for display having a plurality of display areas corresponding to the plurality of cylindrical lenses in the vicinity of the cylindrical lens array while forming an image of the aperture as a first exit pupil by a cylindrical lens array arranged in parallel. Install modulation means,
A part of the first parallax image displayed in one of the display areas is illuminated with a light flux from the opening through a cylindrical lens corresponding to the display area, and the position of the opening is changed and the first parallax image is displayed. A part of the second parallax image is displayed in a display area displaying a part of the second parallax image, and a part of the second parallax image is illuminated with a light flux from the opening through a cylindrical lens corresponding to the display area. , The aperture is imaged by the cylindrical lens as a second exit pupil at a position different from the first exit pupil, and the first and second parallax images are projected to the observer as the first and second exit pupils. The first parallax image and the second parallax image are displayed by performing observation at the pupil position on the plurality of display regions by sequentially changing the display region. (1-5) Illuminating means illuminates the aperture formed in the spatial light modulating means for the aperture whose position is variable, and the aperture is limited by a fly-eye lens array formed by arranging a plurality of element lenses two-dimensionally. An image is formed as a first exit pupil at a distance, and a display spatial light modulator having a plurality of display areas corresponding to the plurality of element lenses is installed in the vicinity of the fly's eye lens array, and the display area is provided. Part of the first parallax image by illuminating a part of the first parallax image displayed on one of the first parallax images with a light flux from the opening through an element lens corresponding to the display area. A part of the second parallax image is displayed in the display area where is displayed, and a part of the second parallax image is illuminated by the light flux from the opening through the element lens corresponding to the display area, and the opening is displayed. To a second position different from the first exit pupil by the element lens. Of the plurality of display areas by sequentially changing the display area so that the viewer can observe the first and second parallax images at the first and second exit pupil positions. Then, the first parallax image and the second parallax image are displayed. It is characterized by such things.

【0028】特に、 (1−5−1) 前記開口の像は水平方向の幅が50mm以
下である。 (1−5−2) 前記第1の視差画像と第2の視差画像
すべてを表示する所要時間が1/30秒以内である。 こと等を特徴としている。
In particular, (1-5-1) the image of the opening has a width in the horizontal direction of 50 mm or less. (1-5-2) The time required to display all of the first parallax image and the second parallax image is within 1/30 second. It is characterized by such things.

【0029】[0029]

【実施例】図1は本発明の実施例1の要部斜視図であ
る。又、図3は本実施例の要部概略図であり、本実施例
を鉛直上方から見た図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a perspective view of the essential portions of Embodiment 1 of the present invention. Further, FIG. 3 is a schematic view of a main part of the present embodiment, which is a view of the present embodiment as viewed from vertically above.

【0030】図中、SLM1は第1の空間光変調器(表示用
の空間光変調器、以下空間光変調器をSLM と称する)で
ある。本実施例ではSLM として液晶ディスプレイ(以下
LCDと称する)を使用している。2はシリンドリカルレ
ンズアレイであり、円筒状のシリンドリカルレンズを全
面に不透明の仕切り板(隔壁)9を介して水平方向に並
べて配置している。SLM2は第2の空間光変調器(開口用
の空間光変調器)であり、LCD で構成し、その表示面に
開口パターンを形成する。4はSLM 用バックライト(照
明手段)である。
In the figure, SLM1 is a first spatial light modulator (a spatial light modulator for display, hereinafter the spatial light modulator is referred to as SLM). In this embodiment, a liquid crystal display (hereinafter referred to as SLM)
LCD) is used. Reference numeral 2 denotes a cylindrical lens array, in which cylindrical cylindrical lenses are arranged in a horizontal direction on the entire surface with an opaque partition plate (partition wall) 9 interposed therebetween. The SLM2 is a second spatial light modulator (a spatial light modulator for an aperture), which is composed of an LCD and forms an aperture pattern on its display surface. 4 is a backlight for SLM (illumination means).

【0031】第1、第2の空間光変調器SLM1,SLM2は特
にLCD である必要はないが、2次元的な広い範囲の光変
調作用を有し、かつ透過型であることが望ましい。本実
施例ではSLM1、SLM2は共に透過型のLCD を使用してい
る。
The first and second spatial light modulators SLM1 and SLM2 do not have to be LCDs in particular, but it is preferable that they have a two-dimensional wide range of light modulation action and are of a transmission type. In this embodiment, both SLM1 and SLM2 are transmissive LCDs.

【0032】SLM1は一般的な画像表示用ドットマトリク
ス型LCD とカラーフィルターとを有しており、カラー動
画像の再生が可能である。SLM2は照明光の照明範囲を制
御するのでカラー画像を再生するLCD である必要はな
い。本実施例では装置の簡略化のため、SLM2にはマトリ
クス構造の電極を持つLCD ではなく、図2に示す縦長の
セグメント電極11を多数並列配置しているモノクロの
LCD を用いている。本実施例ではSLM2として応答速度の
速い強誘電性液晶(FLC)を用いている。これは本実施例
では多量の立体画像情報を処理(表示)するために、SL
M2の時間応答性の速さが要求されるからである。
The SLM 1 has a general dot matrix LCD for image display and a color filter, and can reproduce a color moving image. The SLM2 controls the illumination range of the illumination light, so it does not need to be an LCD that reproduces a color image. In this embodiment, in order to simplify the device, the SLM 2 is not an LCD having electrodes having a matrix structure but a monochrome type in which a large number of vertically elongated segment electrodes 11 shown in FIG. 2 are arranged in parallel.
LCD is used. In this embodiment, a ferroelectric liquid crystal (FLC) having a fast response speed is used as the SLM2. In the present embodiment, this is because SL (large-scale image information) is processed (displayed).
This is because the fast time response of M2 is required.

【0033】5は観察者の両眼で、SLM1に対向する方向
から本装置を観察する。10はドライブ装置であり、SL
M1、SLM2に表示する画像の生成およびSLM 、バックライ
トの駆動、電流の供給等を行う。
Reference numeral 5 denotes both eyes of an observer, who observes the apparatus from a direction facing SLM1. 10 is a drive device, SL
It generates images to be displayed on M1 and SLM2, drives SLM and backlight, and supplies current.

【0034】以上の構成により立体像を再生する作用を
説明する。図3は立体像再生中のある瞬間の状態を示し
ている。図中6R はこの瞬間にSLM1上に表示されている
ステレオペアの内の右の視差画像(表示画像)、7はSL
M2上に表示する開口パターンである。開口パターン7は
正面からみると図4に示すように光を透過する縦長の開
口8i とそれ以外の光遮断部とからなっている。
The operation of reproducing a stereoscopic image with the above configuration will be described. FIG. 3 shows a state at a certain moment during reproduction of a stereoscopic image. In the figure, 6 R is the parallax image (display image) on the right of the stereo pair displayed on SLM1 at this moment, and 7 is SL.
It is an opening pattern displayed on M2. As shown in FIG. 4, when viewed from the front, the opening pattern 7 is composed of a vertically long opening 8 i that transmits light and the other light blocking portions.

【0035】開口8i の位置は時間的に変化するが、存
在し得る位置についてはあらかじめ定められている。従
って、前記のセグメント電極は開口8i の形状、大き
さ、形成する位置に応じて形成している。
Although the position of the opening 8 i changes with time, the position that can exist is predetermined. Therefore, the segment electrodes are formed according to the shape and size of the opening 8 i and the position where the opening 8 i is formed.

【0036】バックライト4より発する光は、SLM2上の
開口パターン7を照射し、開口パターン7の開口8R,i
を通過した光のみがシリンドリカルレンズアレイ2を介
してSLM1上の表示画像6R を照明する。そしてこのと
き、シリンドリカルレンズアレイ2の光学的パワーによ
り照明光束は図3の紙面内で指向性を持った光束とな
る。本実施例の場合、各シリンドリカルレンズによっ
て、開口パターン7が表示される面P1は有限距離の観察
位置付近の面P2に結像するように構成しており、さらに
図に示すように各開口8R,i はすべて面P2上の同じ位置
に同じ大きさで重畳する像8R'を結像するように構成し
ている。つまり8R'はこのときの各シリンドリカルレン
ズの射出瞳(第1の射出瞳)となっている。
The light emitted from the backlight 4 illuminates the aperture pattern 7 on the SLM 2, and the aperture 8 R, i of the aperture pattern 7 is emitted.
Only the light that has passed through illuminates the display image 6 R on the SLM 1 via the cylindrical lens array 2. Then, at this time, the illumination light flux becomes a light flux having directivity within the plane of the paper of FIG. 3 due to the optical power of the cylindrical lens array 2. In the case of the present embodiment, the surface P 1 on which the aperture pattern 7 is displayed is configured to form an image on the surface P 2 near the observing position at a finite distance by each cylindrical lens. All the openings 8 R, i are configured so as to form an image 8 R ′ that is superimposed at the same position on the plane P 2 with the same size. That is, 8 R 'is the exit pupil (first exit pupil) of each cylindrical lens at this time.

【0037】開口8R,i を通過した光束はすべて射出瞳
R'を通過するが、開口8R,i を通過した光束はすべて
SLM1を照明しているので、射出瞳8R'を通してSLM1を観
察すると表示画像(右画像)6R の全領域を観察するこ
とができる。ただし、射出瞳8R'の水平方向の大きさは
観察者の両眼間隔より小さく、例えば50mmに設定してい
るので、この瞬間には図に示すように観察者の右眼5R
でしか表示画像6R は観察できない。
All the light fluxes passing through the aperture 8 R, i pass through the exit pupil 8 R ', but all the light fluxes passing through the aperture 8 R, i are
Since the SLM1 is illuminated, if the SLM1 is observed through the exit pupil 8 R ′, the entire area of the display image (right image) 6 R can be observed. However, the horizontal size of the exit pupil 8 R 'is smaller than the distance between both eyes of the observer, for example because it is set to 50 mm, right eye 5 R of the observer, as shown in FIG. In this moment
The displayed image 6 R can only be observed.

【0038】なお、本実施例では隣合うシリンドリカル
レンズの境界には仕切板9を設けているので、各シリン
ドリカルレンズと開口8R,i はそれぞれ一対一に対応し
ており、この瞬間に射出瞳8R'が複数存在することはな
い。
In this embodiment, since the partition plate 9 is provided at the boundary between the adjacent cylindrical lenses, each cylindrical lens and the opening 8 R, i have a one-to-one correspondence, and at this moment, the exit pupil. There can be no multiple 8 R's .

【0039】図5は図3の状態から時間tだけ経過した
後の実施例1の要部概略図である。このとき、SLM1上に
表示する表示画像はステレオペアの内の左の視差画像に
変え、表示画像6L として表示している。そして同時に
開口パターン7中の開口8iはそれぞれ開口8L,i の位
置に変わり、各開口8L,i はすべて面P2上で射出瞳8R'
と異なる位置に同じ大きさで重畳する像8L'を結像す
る。つまり像8L'はこのときの各シリンドリカルレンズ
の射出瞳(第2の射出瞳)となっている。このとき観察
者の左眼5L は射出瞳8L'の範囲に位置し、観察者は左
眼5L でしか表示画像6L を観察することができない。
なお、開口8L,i は開口8R,i に隣接する位置に形成し
ている。
FIG. 5 is a schematic view of the essential portions of the first embodiment after a lapse of time t from the state of FIG. At this time, the display image to be displayed on the SLM1 is changed to the left parallax image of the stereo pair, it is displayed as a display image 6 L. At the same time each opening 8 i in the opening pattern 7 is changed to the position of the opening 8 L, i, each opening 8 L, i is the exit pupil 8 R 'on all surfaces P 2
An image 8 L ′ having the same size and overlapping is formed at a position different from. That is, the image 8 L 'is the exit pupil (second exit pupil) of each cylindrical lens at this time. Left eye 5 L of the observer this time is located in the range of the exit pupil 8 L ', the observer can not observe a display image 6 L only the left eye 5 L.
The opening 8 L, i is formed at a position adjacent to the opening 8 R, i .

【0040】そして、本実施例では図3の状態と図5の
状態を人間の眼の残像許容時間te(約1/30秒)以下の周
期で高速に切り替えている。これによって観察者は射出
瞳8R'←→8L'の移動を認識することができない。この
ため、観察者はあたかも両眼間隔以上の幅を持つ大きな
射出瞳(8R'+8L')を通して表示画像6R と6L (ス
テレオペア)を観察しているように感じ、立体像を認識
することができる。
In the present embodiment, the state shown in FIG. 3 and the state shown in FIG. 5 are switched at high speed at a cycle of the afterimage permissible time t e (about 1/30 seconds) of the human eye. As a result, the observer cannot recognize the movement of the exit pupil 8 R '← → 8 L '. Therefore, the observer feels as if he or she is observing the display images 6 R and 6 L (stereo pair) through the large exit pupil (8 R '+8 L ') having a width equal to or greater than the distance between the eyes, and the stereoscopic image is obtained. Can be recognized.

【0041】ここで、上記のようにシリンドリカルレン
ズアレイ2中のすべてのシリンドリカルレンズから出射
する光束が1つの射出瞳を通るように構成する条件につ
いて説明する。この条件は各シリンドリカルレンズとそ
れに対応する開口8i の相対的位置関係で決まる。
Now, the conditions for constructing the light fluxes emitted from all the cylindrical lenses in the cylindrical lens array 2 so as to pass through one exit pupil will be described. This condition is determined by the relative positional relationship between each cylindrical lens and the corresponding aperture 8 i .

【0042】図6は各シリンドリカルレンズの光軸に対
する各開口8i の相対的位置がすべて同じ場合に、射出
瞳8k'が形成される位置を示している(ただし、シリン
ドリカルレンズアレイ2と開口8i および射出瞳8k'の
関係を明らかにするため、装置を構成する部品のうち関
係のないものは省略してある。)。
FIG. 6 shows the position where the exit pupil 8 k ′ is formed when the relative positions of the openings 8 i with respect to the optical axis of each cylindrical lens are all the same (however, the cylindrical lens array 2 and the openings). In order to clarify the relationship between 8 i and the exit pupil 8 k ', irrelevant parts constituting the device are omitted.)

【0043】図中の各開口81 〜84 はそれぞれ別々の
射出瞳81'〜84'となって結像する。このとき、シリン
ドリカルレンズアレイ2中のあるシリンドリカルレンズ
とそのとなりのシリンドリカルレンズとの光軸間距離
(レンズピッチ)をΔ' とすると、それぞれの射出瞳の
中心間距離もまたΔ' となる。もしも、開口81 の像で
ある射出瞳81'を開口82 の像である射出瞳82'に一致
させたい場合は、射出瞳81'をΔ' だけ図中下方へ移動
させなければならない。このシリンドリカルレンズアレ
イ2による開口8i →射出瞳8k'の結像倍率をβとする
と、射出瞳81'を射出瞳82'に一致させる為には開口8
1 を図7に示すように、元の位置81aよりΔ=Δ'/βだ
け図中上方へ移動して81bに開口を形成すればよい。こ
のような修正をすべての開口について行えば、すべての
シリンドリカルレンズから出射する光束が1つの射出瞳
を通るように構成することができる。
The respective apertures 8 1 to 8 4 in the figure are imaged as separate exit pupils 8 1 ′ to 8 4 ′. At this time, if the optical axis distance (lens pitch) between a certain cylindrical lens in the cylindrical lens array 2 and the cylindrical lens next to it is Δ ′, the center distance between the respective exit pupils is also Δ ′. If, when you want to match 'the exit pupil 82 is an image of the opening 82' exit pupil 8 1 which is an image of the aperture 81, the be moved 'a delta' exit pupil 81 downward in the figure by I have to. 'When the imaging magnification of the beta, the exit pupil 8 1' opening 8 i → exit pupil 8 k by the cylindrical lens array 2 in order to match the exit pupil 82 'is opening 8
As shown in FIG. 7, 1 may be moved upward from the original position 8 1a by Δ = Δ ′ / β to form an opening at 8 1b . If such a correction is performed for all the apertures, it is possible to configure the light fluxes emitted from all the cylindrical lenses to pass through one exit pupil.

【0044】さらに、射出瞳を第1の射出瞳から第2の
射出瞳に移動する場合は、すべての開口8i について上
記の手順で修正を行えば、やはりすべてのシリンドリカ
ルレンズからの出射光束を1つの射出瞳即ち第2の射出
瞳に通すよう構成できる。
Furthermore, when the exit pupil is moved from the first exit pupil to the second exit pupil, if all the apertures 8 i are corrected by the above-mentioned procedure, the exit light flux from all the cylindrical lenses is also changed. It can be configured to pass through one exit pupil, the second exit pupil.

【0045】なお、実施例1においては表示画像6を表
示する表示面はシリンドリカルレンズアレイ2の主平面
に略一致することが望ましい。2つの面が大きく離れる
と、シリンドリカルレンズアレイ2の光学的パワーによ
り表示画像6が各シリンドリカルレンズに対応する領域
毎に独立に拡大または縮小されてしまい、本来1枚の画
像であるべき表示画像6がバラバラに分割された表示と
なってしまうので、上記2つの面を略一致させ、シリン
ドリカルレンズアレイ2の光学的パワーの影響を受けな
いようにする。
In the first embodiment, it is desirable that the display surface on which the display image 6 is displayed substantially coincides with the main plane of the cylindrical lens array 2. When the two surfaces are greatly separated, the display image 6 is independently enlarged or reduced for each region corresponding to each cylindrical lens by the optical power of the cylindrical lens array 2, and the display image 6 which should be originally one image is displayed. Is displayed separately, so that the above two surfaces are made to substantially coincide with each other so as not to be affected by the optical power of the cylindrical lens array 2.

【0046】次に、上記ステレオペアを得る方法を図8
を用いて説明する。図8は立体物Xを2台のカメラCR
CLで撮像する様子を表している。図中には再生時の表示
画像6と射出瞳8R'、8L'の位置関係を重畳して示して
いる。OR,OL はそれぞれ表示画像6の中心OCと射出瞳8
R'、8L'の中心を通る軸である。カメラCR、CLの入射瞳
中心CPR 、CPL は常にそれぞれ軸OR,OL 上にあり、かつ
立体物の中心OCから等距離となっている。
Next, a method for obtaining the above stereo pair will be described with reference to FIG.
Will be explained. FIG. 8 shows a three-dimensional object X with two cameras C R ,
Represents a state in which the imaging at C L. In the figure, the positional relationship between the display image 6 and the exit pupils 8 R ′ and 8 L ′ at the time of reproduction is superimposed and shown. O R and O L are the center O C of the display image 6 and the exit pupil 8 respectively.
R ', 8 L' is an axis passing through the center of. The entrance pupil centers C PR and C PL of the cameras C R and C L are always on the axes O R and O L , respectively, and are equidistant from the center O C of the three-dimensional object.

【0047】本来ならば、観察時の射出瞳8R'と8L'の
位置に合わせて2台のカメラを図8(B) の状態に設定す
るのが最も自然であるが、図8(A) 、(C) の状態のよう
に若干前後しても上記の条件を満たしていれば問題はな
い。ただし、射出瞳8R'、8L'の位置に両眼をおいて立
体物Xを観察するときと、同じ条件で表示画像6を見た
ときの画像の倍率(見た目の大きさ)に著しい差異が生
じると、両眼視差量が不自然になり見にくい立体像とな
る恐れがあるため、カメラの焦点距離を適切に選択して
立体像が自然に見えるようにする。
Originally, it would be most natural to set the two cameras in the state of FIG. 8 (B) according to the positions of the exit pupils 8 R 'and 8 L ' during observation. There is no problem if the above conditions are satisfied even if the conditions are slightly changed as in the cases of A) and (C). However, when viewing the three-dimensional object X with both eyes at the positions of the exit pupils 8 R 'and 8 L ', the image magnification (visual size) when viewing the display image 6 under the same conditions is remarkable. If there is a difference, the binocular parallax amount may be unnatural and a stereoscopic image may be difficult to see. Therefore, the focal length of the camera is appropriately selected so that the stereoscopic image looks natural.

【0048】なお、上記ステレオペアは必ずしもカメラ
にて撮像する実画像である必要はない。コンピューター
を用いて、任意の3次元物体をあたかも上記の配置の2
台のカメラにて撮像したような画像を生成することによ
りステレオペアを得て、本実施例で再生することもでき
る。
The stereo pair does not necessarily have to be a real image captured by a camera. Use a computer to set an arbitrary 3D object as if
It is also possible to obtain a stereo pair by generating an image captured by a single camera and reproduce the stereo pair.

【0049】実施例1の効果を説明する。本実施例は従
来のレンチキュラ方式と異なって左右の視差画像を観察
する光束の射出瞳が観察者近傍に分かれてあるため、そ
れぞれの光束が効率よく分離され、クロストーク、逆立
体視、画像の「とび」が発生しにくくなる。また、視差
画像表示時に従来のレンチキュラレンズを用いる方法の
ような画像の面積分割表示を行わないため、一視点あた
りの画像の解像度低下がない。
The effects of the first embodiment will be described. In this embodiment, unlike the conventional lenticular method, the exit pupils of the light flux for observing the left and right parallax images are divided near the observer, so that the respective light fluxes are efficiently separated, and crosstalk, reverse stereoscopic vision, and image "Skip" is less likely to occur. Moreover, since the area division display of the image unlike the conventional method using the lenticular lens is not performed at the time of displaying the parallax image, the resolution of the image per viewpoint does not decrease.

【0050】また、Travis等の方法と違い、画像形成光
(照明光)が観察者の眼の方向に収束する構成となって
いるため、左右画像の分離が確実になされ、かつ周辺部
まで明るい画像を観察することができる。
Further, unlike the method of Travis or the like, since the image forming light (illumination light) is converged in the direction of the observer's eye, the left and right images are surely separated and the peripheral portion is bright. You can observe the image.

【0051】さらに、本実施例は大凸レンズ方式と異な
ってシリンドリカルレンズの焦点距離を短くできるの
で、装置の薄型化が達成できる。この効果はレンズアレ
イを構成するシリンドリカルレンズの個数に比例する。
図9を用いてその理由を説明する。
Further, in this embodiment, unlike the large convex lens system, the focal length of the cylindrical lens can be shortened, so that the device can be made thin. This effect is proportional to the number of cylindrical lenses forming the lens array.
The reason will be described with reference to FIG.

【0052】図9(A) に示す構成は所謂大凸レンズ方式
に相当するもので、シリンドリカルレンズアレイの代わ
りに1個の凸レンズL を置いている。この場合、凸レン
ズLの径はSLM1の大きさと同程度になり、必然的に焦点
距離も長くなるため表示装置の奥行きが必要となる。
The configuration shown in FIG. 9 (A) corresponds to a so-called large convex lens system, and one convex lens L is placed instead of the cylindrical lens array. In this case, the diameter of the convex lens L is about the same as the size of the SLM 1, and the focal length is inevitably long, which requires the depth of the display device.

【0053】しかし、図9(B) に示すように2個のレン
ズアレイL2を用いるとレンズ1個あたりの焦点距離が短
くなるため、同じ条件の射出瞳を結像するのに装置の奥
行きは約半分で済む。さらに、図9(C) に示すように4
個のレンズアレイL4を用いると、同様に装置の奥行きは
図9(B) の場合の約半分、図9(A) の場合の約4分の1
で済むことになる。
However, if two lens arrays L2 are used as shown in FIG. 9 (B), the focal length per lens becomes short, so that the depth of the apparatus is large to form an exit pupil under the same conditions. It takes about half. Furthermore, as shown in FIG.
When the lens array L4 is used, the depth of the device is about half that of FIG. 9 (B) and about one quarter of that of FIG. 9 (A).
Will be enough.

【0054】このように、レンズアレイがn個のレンズ
で構成されているとすると、装置の奥行きはレンズアレ
イの代わりに大凸レンズ1枚を用いた場合に比べて約n
分の1とすることができる。
As described above, assuming that the lens array is composed of n lenses, the depth of the device is about n as compared with the case where one large convex lens is used instead of the lens array.
It can be reduced to one part.

【0055】図10〜15は実施例1の派生例の要部概
略図である。本派生例は実施例1の射出瞳の形成範囲8
R'と8L'の夫々の範囲に幅の狭い射出瞳を3個形成し、
より多くの視差画像を入力することにより、より多視点
からの視差画像観察が出来るようにしたものである。
10 to 15 are schematic views of the essential parts of a derivative of the first embodiment. This derived example is the exit pupil forming range 8 of the first embodiment.
R 'and 8 L' narrow exit pupil range of the width of each of the three pieces form,
By inputting more parallax images, it is possible to observe parallax images from multiple viewpoints.

【0056】これらの図は本派生例の時間的経過に応じ
てその要部を図示している。図10はその第1の状態を
示している。第1の状態においては表示画像として第1
の視差画像61 を表示し、この時、第1の射出瞳81'を
図中の位置に形成する。これは例えば、実施例1の射出
瞳8R'を水平方向に3等分した最も外側の領域にあたる
(以下、ここでは前記射出瞳8' を3等分した場合につ
いて説明を行うが、これに限られるものではない。)。
These figures show the main parts of this derivative according to the passage of time. FIG. 10 shows the first state. In the first state, the display image is the first
The parallax image 6 1 is displayed, and at this time, the first exit pupil 8 1 ′ is formed at the position in the figure. This corresponds to, for example, the outermost region obtained by dividing the exit pupil 8 R ′ in Example 1 into three equal parts in the horizontal direction (hereinafter, the case where the exit pupil 8 ′ is divided into three parts will be described. It is not limited.)

【0057】図11は第2の状態を示している。第2の
状態においては表示画像として第2の視差画像62 を表
示し、この時、第2の射出瞳82'を図中の位置に形成す
る。これは実施例1の射出瞳8R'を水平方向に3等分し
た真ん中の領域にあたる。
FIG. 11 shows the second state. In the second state, the second parallax image 6 2 is displayed as a display image, and at this time, the second exit pupil 8 2 ′ is formed at the position in the figure. This corresponds to the center area obtained by dividing the exit pupil 8 R ′ of Example 1 into three equal parts in the horizontal direction.

【0058】図12は第3の状態を示している。第3の
状態においては表示画像として第3の視差画像63 を表
示し、この時、第3の射出瞳83'を図中の位置に形成す
る。これは実施例1の射出瞳8R'を水平方向に3等分し
た最も左寄りの領域にあたる。 図13は第4の状態を
示している。第4の状態においては表示画像として第4
の視差画像64 を表示し、この時、第4の射出瞳84'を
図中の位置に形成する。これは実施例1の射出瞳8L'を
水平方向に3等分した最も右寄りの領域にあたる。
FIG. 12 shows the third state. In the third state, the third parallax image 6 3 is displayed as a display image, and at this time, the third exit pupil 8 3 ′ is formed at the position in the figure. This corresponds to the leftmost region obtained by horizontally dividing the exit pupil 8 R 'of the first embodiment into three equal parts. FIG. 13 shows the fourth state. In the fourth state, the display image is the fourth
The parallax image 6 4 is displayed, and at this time, the fourth exit pupil 8 4 ′ is formed at the position in the figure. This corresponds to the rightmost region obtained by horizontally dividing the exit pupil 8 L 'of the first embodiment into three equal parts.

【0059】図14は第5の状態を示している。第5の
状態においては表示画像として第5の視差画像65 を表
示し、この時、第5の射出瞳85'を図中の位置に形成す
る。これは実施例1の射出瞳8L'を水平方向に3等分し
た真ん中の領域にあたる。
FIG. 14 shows the fifth state. In the fifth state, the fifth parallax image 6 5 is displayed as a display image, and at this time, the fifth exit pupil 8 5 ′ is formed at the position in the figure. This corresponds to the center area obtained by dividing the exit pupil 8 L 'of Example 1 into three equal parts in the horizontal direction.

【0060】図15は第6の状態を示している。第6の
状態においては表示画像として第6の視差画像66 を表
示し、この時、第6の射出瞳86'を図中の位置に形成す
る。これは実施例1の射出瞳8L'を水平方向に3等分し
た最も外側の領域にあたる。
FIG. 15 shows the sixth state. In the sixth state, the sixth parallax image 6 6 is displayed as a display image, and at this time, the sixth exit pupil 8 6 ′ is formed at the position shown in the figure. This corresponds to the outermost region obtained by horizontally dividing the exit pupil 8 L 'of the first embodiment into three equal parts.

【0061】光学的な結像関係より各状態でのSLM2上の
開口パターン中の各開口8i,j の大きさもまた、実施例
1の時の1/3 となっている。そして、開口8i+1,j は開
口8i,j に隣接する位置に形成している。
The size of each aperture 8 i, j in the aperture pattern on the SLM 2 in each state is also 1/3 of that in the first embodiment due to the optical image formation relationship. The opening 8 i + 1, j is formed at a position adjacent to the opening 8 i, j .

【0062】第1の状態〜第6の状態は人間の眼の残像
許容時間te(約1/30秒)以下の周期で高速に切り替わっ
ており、観察者は射出瞳8k'の移動を認識することがで
きない。このため、観察者はあたかも両眼間隔以上の幅
を持つ大きな瞳を通して表示画像6を観察しているよう
に感じる。
The first state to the sixth state are switched at high speed in a cycle of the afterimage permissible time t e of the human eye (about 1/30 second) or less, and the observer moves the exit pupil 8 k '. I can't recognize. Therefore, the observer feels as if he or she is observing the display image 6 through a large pupil having a width equal to or greater than the distance between the eyes.

【0063】本実施例においては、以上のように各射出
瞳81'〜86'の位置に対応した視差画像61 〜66 を用
意し、各状態にあわせてSLM1上の表示画像を順次高速に
切り替えて表示している。これにより観察者は射出瞳8
1'〜86'の夫々において視差のある別々の画像を両眼で
観察することになるので、立体像を認識することができ
る。
In this embodiment, parallax images 6 1 to 6 6 corresponding to the positions of the exit pupils 8 1 ′ to 8 6 ′ are prepared as described above, and the display images on the SLM 1 are displayed according to each state. The images are switched and displayed at high speed. This allows the observer to exit the exit pupil 8
It means to observe different images with parallax in both eyes in each of the 1 '8 6', it is possible to recognize a stereoscopic image.

【0064】図16はそれらの視差画像61 〜66 を得
る方法の説明図である。図8の場合と同様に立体物Xを
複数のカメラで撮像するが、カメラの台数はC1〜C6
6台に増えている。図中に再生時の表示画像6i 及び射
出瞳8k'の位置関係を重畳して示してある。O1〜O6
それぞれ表示画像6i の中心OCと射出瞳8k'の中心を通
る軸である。カメラC1〜C6 の入射瞳中心Cp1〜Cp6 は、
常にそれぞれ軸O1〜O6上にあり、かつ立体物Xの中心OC
から等距離となっている。観察時の立体像の自然さを損
なわないカメラ配置・焦点距離等についてはカメラが2
台の場合に準ずる。各カメラC1〜C6 で撮像した6つの
視差画像がそれぞれ表示画像61 〜66となる。 この
様に視差画像6枚を使用して6通りの射出瞳位置に対応
する画像を表示する本実施例では、視差画像2枚を使用
して2通りの射出瞳位置に対応する立体像を再生する実
施例1よりも、実在感の高い立体像再生が可能となる。
FIG. 16 is an explanatory diagram of a method for obtaining those parallax images 6 1 to 6 6 . Imaging as in the case of the three-dimensional object X by a plurality of cameras of Figure 8, but the number of cameras has increased to six C 1 -C 6. In the figure, the positional relationship between the display image 6 i and the exit pupil 8 k ′ at the time of reproduction is superimposed and shown. O 1 ~ O 6 is an axis respectively passing through the center of the center O C of the display image 6 i exit pupil 8 k '. The entrance pupil centers C p1 to C p6 of the cameras C 1 to C 6 are
Always on the axes O 1 to O 6 respectively, and at the center O C of the three-dimensional object X
It is equidistant from. For the camera placement and focal length that do not impair the naturalness of the stereoscopic image during observation,
Same as for a stand. The six parallax images captured by the cameras C 1 to C 6 become the display images 6 1 to 6 6 , respectively. Thus, in the present embodiment in which six parallax images are used to display images corresponding to six exit pupil positions, two parallax images are used to reproduce a stereoscopic image corresponding to two exit pupil positions. It becomes possible to reproduce a stereoscopic image having a higher sense of reality than the first embodiment.

【0065】例えば、射出瞳が8R'と8L'の2通りの位
置にしか存在しない場合は、観察者の右眼が8R'の水平
方向の範囲内で水平方向に移動しても、観察される表示
画像6は変化しなかった。しかし、本派生例のように射
出瞳の存在位置が6通りもある構成の場合は、射出瞳8
1'〜83'の範囲内で眼が水平方向に移動する間に、3枚
の視差画像が順番に切り替わって観察される。射出瞳8
4'〜86'の範囲内でも、同様に3枚の視差画像が順番に
切り替わる。本来、立体物を観察しながら視点を移動す
る場合は、その移動量に応じた画像の変化(単眼視差)
が連続的に生じるはずであるから、前者よりも本実施例
の方がより実際の立体物観察に近い状況を生み出せるこ
とになる。
For example, when the exit pupil exists only in two positions of 8 R 'and 8 L ', even if the right eye of the observer moves horizontally within the range of 8 R'in the horizontal direction. The observed display image 6 did not change. However, in the case of a configuration in which there are six exit pupil positions as in this derivation example, the exit pupil 8
While the eye is moving in the horizontal direction within the range of 1 ′ to 8 3 ′, three parallax images are sequentially switched and observed. Exit pupil 8
Even in the range of 4 '8 6', likewise three parallax images are switched in sequence. Originally, when moving the viewpoint while observing a three-dimensional object, the image changes according to the amount of movement (monocular parallax).
Therefore, the present embodiment can create a situation closer to the actual three-dimensional object observation than the former case.

【0066】このように射出瞳の存在位置(射出瞳総
数)がより多い方が実際の立体物観察に近い状況を生み
出せるが、SLM1にて単位時間あたりに表示すべき画像枚
数が増加し、SLM2のセグメント電極数も増加することか
ら、SLM の性能やコストに応じて現実的な射出瞳総数を
選択する。
As described above, a situation in which the number of exit pupils existing (total number of exit pupils) is closer to that of an actual three-dimensional object can be produced, but the number of images to be displayed per unit time in SLM1 increases, and SLM2 Since the number of segment electrodes for the SLM also increases, select a realistic total number of exit pupils according to the performance and cost of the SLM.

【0067】ただし、SLM1、SLM2共に、空間光変調領域
を分割して並列駆動すれば分割数に応じた空間光変調の
高速化が図れる場合がある。例えば、 STN型液晶やFLC
等はマトリクス型の表示素子として使用する場合、表示
する画素数(走査線数)と1画面の画像表示速度がほぼ
比例する。よって図17に示すように1つの画面全部を
x方向の画素データとy方向の画素データを制御する1
組のドライバx0、y0で駆動する時に1画面あたり s秒か
かったとすると、図18に示すように画面を2つの領域
D1とD2に分割し、領域D1をドライバx1とy1で、領域D2
ドライバx2とy2で並列駆動すると、1画面あたりの画像
表示速度がs/2 秒で済む。
However, in both SLM1 and SLM2, if the spatial light modulation area is divided and driven in parallel, the spatial light modulation can be speeded up in accordance with the number of divisions. For example, STN type LCD and FLC
When used as a matrix type display element, etc., the number of pixels to be displayed (the number of scanning lines) and the image display speed of one screen are substantially proportional to each other. Therefore, as shown in FIG. 17, the pixel data in the x-direction and the pixel data in the y-direction are controlled for one screen 1
If it takes s seconds per screen when driving with a pair of drivers x 0 and y 0 , the screen is divided into two areas as shown in FIG.
When divided into D 1 and D 2 , the region D 1 is driven in parallel by the drivers x 1 and y 1 , and the region D 2 is driven in parallel by the drivers x 2 and y 2 , the image display speed per screen is s / 2 seconds.

【0068】本派生例においても、シリンドリカルレン
ズアレイ2の個々のレンズで区切られる領域毎にSLM1や
SLM2を並列駆動する構成にしているため、画像表示や開
口の移動をより高速に行い、射出瞳総数の多い、つま
り、より実際の立体物観察に近い状況を生み出すことが
可能となっている。
Also in the present derivative example, the SLM 1 and the SLM 1 are provided for each region of the cylindrical lens array 2 which is divided by the individual lenses.
Since the SLM2 is configured to be driven in parallel, it is possible to display images and move the apertures at a higher speed, and to create a situation with a large number of exit pupils, that is, a situation closer to actual three-dimensional object observation.

【0069】なお、開口8i 、射出瞳8k'、シリンドリ
カルレンズアレイ2のレンズピッチは全て一定である必
要は無い。一個の射出瞳8k'に対し、対応する開口8
i 、シリンドリカルレンズアレイ2は複数存在し、それ
ぞれの相対的位置は異なっている。さらに射出瞳8k'は
時間的に変化していくから、それに追従する必要があ
る。よって、射出瞳8k'の存在すべき場所に応じて、対
応する開口8i 、シリンドリカルレンズアレイ2のレン
ズピッチを変えることで、複数の開口8i の像である射
出瞳8k'を同一の位置に結像しやすく設定することがで
きる。例えば、図19に示すようにシリンドリカルレン
ズアレイ2の個々のシリンドリカルレンズの幅を不等間
隔としたり、図20に示すように射出瞳8k'をその存在
する位置毎に幅を変えて設定して上記の目的を達成する
こともできる。
The aperture 8 i , the exit pupil 8 k ′, and the lens pitch of the cylindrical lens array 2 do not all need to be constant. For one exit pupil 8 k ', the corresponding aperture 8
There are a plurality of i and cylindrical lens arrays 2 and their relative positions are different. Furthermore, since the exit pupil 8 k 'changes with time, it is necessary to follow it. Therefore, the same exit pupil 8 k 'depending on the location to be in the corresponding openings 8 i, by changing the lens pitch of the cylindrical lens array 2, the exit pupil 8 k is an image of a plurality of openings 8 i' a The image can be easily set at the position of. For example, as shown in FIG. 19, the widths of the individual cylindrical lenses of the cylindrical lens array 2 are made unequal, or as shown in FIG. 20, the exit pupil 8 k 'is set by changing the width for each existing position. It is also possible to achieve the above object.

【0070】図21は実施例1の派生例の要部概略図で
ある。本派生例は実施例1のシリンドリカルレンズアレ
イ2とSLM1の位置関係を入れ換えたものである。本派生
例は実施例1の仕切板9をSLM1の背面側に残したままシ
リンドリカルレンズアレイ2をSLM1の前面に配置する構
成であるが、出射光束の指向性は実施例1と同様である
ので、観察者からみればこの構成でも実施例1と全く等
価な装置となる。
FIG. 21 is a schematic view of the essential parts of a derivative of the first embodiment. In this derived example, the positional relationship between the cylindrical lens array 2 and the SLM 1 of Example 1 is exchanged. In this derived example, the cylindrical lens array 2 is arranged on the front surface of the SLM1 while the partition plate 9 of the first embodiment is left on the back side of the SLM1, but the directivity of the emitted light beam is the same as that of the first embodiment. From the observer's point of view, even with this configuration, the device is completely equivalent to that of the first embodiment.

【0071】ただこのとき、シリンドリカルレンズアレ
イ2の主平面と表示画像6とが大きく離れると、シリン
ドリカルレンズアレイ2の光学的パワーにより表示画像
6が各分割領域毎に独立に拡大または縮小されてしま
い、本来1枚の画像であるべき表示画像6がバラバラに
分割された表示となってしまうので、これを防ぐために
表示画像6を表示する表示面の位置をシリンドリカルレ
ンズアレイ2の主平面とほぼ一致させ、シリンドリカル
レンズアレイ2の光学的パワーの影響を受けないような
構成とすることが望ましい。
At this time, however, if the main plane of the cylindrical lens array 2 and the display image 6 are greatly separated from each other, the display image 6 is enlarged or reduced independently for each divided area by the optical power of the cylindrical lens array 2. Since the display image 6 which should originally be one image is divided into pieces, the position of the display surface on which the display image 6 is displayed is substantially aligned with the main plane of the cylindrical lens array 2 in order to prevent this. Therefore, it is desirable that the cylindrical lens array 2 is not affected by the optical power of the cylindrical lens array 2.

【0072】図22は実施例1の派生例の要部概略図で
ある。本派生例は観察者の観察位置に応じて、シリンド
リカルレンズアレイ2とSLM2との間隔を変化させて、射
出瞳8k'を形成する面P2の位置を変化する実施例1の派
生例である。
FIG. 22 is a schematic view of the essential portions of a derivative of the first embodiment. This derived example is a derived example of Example 1 in which the position of the plane P 2 forming the exit pupil 8 k 'is changed by changing the distance between the cylindrical lens array 2 and the SLM 2 according to the observation position of the observer. is there.

【0073】具体的には図に示すように実施例1をSLM2
とシリンドリカルレンズアレイ2との境界で分割し、ど
ちらかの側に1軸方向の移動が可能なステージ12を取
付け、観察者の位置に応じて、シリンドリカルレンズア
レイ2とSLM2の間隔を変化する。このとき、観察者の観
察位置は自動検出カメラシステム(観察距離検出手段)
13によって自動的に検出し、その位置に追従して適宜
ステージの駆動を行って、射出瞳の形成される平面P2
移動する。これによって常に観察者の位置する所に射出
瞳が形成されるので最良に分離された視差像を観察する
ことができる。以上のように、実施例1及びその派生例
は視差画像である表示画像6の切り替えと同期して射出
瞳8k'の形成位置を変化させることで立体像の観察を可
能にしている。
Specifically, as shown in FIG.
And the cylindrical lens array 2 are divided, and a stage 12 capable of uniaxial movement is attached to either side, and the spacing between the cylindrical lens array 2 and the SLM 2 is changed according to the position of the observer. At this time, the observation position of the observer is automatically detected by the camera system (observation distance detection means).
The position is automatically detected by 13, and the stage is appropriately driven in accordance with the position to move the plane P 2 on which the exit pupil is formed. As a result, the exit pupil is always formed at the position where the observer is located, so that the best separated parallax image can be observed. As described above, in the first embodiment and its derivatives, the formation position of the exit pupil 8 k ′ is changed in synchronization with the switching of the display image 6 which is a parallax image, thereby enabling observation of a stereoscopic image.

【0074】なお、本装置を場合に応じて従来のディス
プレイのごとく2次元画像の表示装置として使用するこ
とにはまったく問題はない。その場合はSLM2上で形成す
る開口8i の大きさを最大限にし、(つまりSLM2を「全
透過」の状態にして)SLM1上には従来通りの2次元画像
を表示すれば、本実施例にて2次元画像の表示も行え
る。なおこのとき、立体像再生時に比してバックライト
照明の利用効率が大幅に増加するため、観察者がその差
異を感じないようにバックライトを減光したり、SLM2の
透過率を調整したりして、「明るさ合わせ」を行っても
良い。
It should be noted that there is no problem in using this apparatus as a two-dimensional image display apparatus like a conventional display, depending on the case. In this case, if the size of the opening 8 i formed on the SLM2 is maximized (that is, the SLM2 is in the “total transmission” state) and the conventional two-dimensional image is displayed on the SLM1, the present embodiment is possible. You can also display a two-dimensional image. At this time, since the utilization efficiency of the backlight illumination is significantly increased compared to when reproducing a stereoscopic image, the backlight is dimmed or the transmittance of the SLM2 is adjusted so that the observer does not feel the difference. Then, "brightness adjustment" may be performed.

【0075】また、前述したようにSLM2は図2に示すよ
うな縦長のセグメント電極を持つ構成としたが、マトリ
クス構造の電極構成のSLM2にすれば、図23に示すよう
に一つの画面の任意の領域を2次元画像再生領域(2D
領域)と3次元画像再生領域(3D領域)とに分割する
ことができる(縦長のセグメント電極構成のSLM2でも2
次元画像と3次元画像を混在させて表示することは可能
であるが、各領域を縦に分割することはできない。)。
Further, as described above, the SLM2 has the vertically long segment electrodes as shown in FIG. 2. However, if the SLM2 having the electrode structure of the matrix structure is used, as shown in FIG. Area of 2D image reproduction area (2D
Area) and a 3D image reproduction area (3D area).
It is possible to display a three-dimensional image and a three-dimensional image in a mixed manner, but it is not possible to vertically divide each region. ).

【0076】図24は本発明の実施例2の要部概略図で
ある。実施例1ではシリンドリカルレンズアレイ2中の
すべてのシリンドリカルレンズからの出射光束が1つの
射出瞳を通過するよう各開口8i の位置を調整する必要
があった。本実施例はこの各開口の存在すべき位置条件
を単純化する構成を有している。本実施例は実施例1の
SLM1とシリンドリカルレンズアレイ2の間にシリンドリ
カル凸レンズを設置した構成となっている。
FIG. 24 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention. In the first embodiment, it was necessary to adjust the positions of the openings 8 i so that the light fluxes emitted from all the cylindrical lenses in the cylindrical lens array 2 pass through one exit pupil. The present embodiment has a configuration that simplifies the positional condition that each opening should exist. This embodiment is the same as the first embodiment.
A cylindrical convex lens is installed between the SLM1 and the cylindrical lens array 2.

【0077】図中、14は水平方向のみが焦点距離fの
屈折力を持つシリンドリカル凸レンズであり、SLM1とシ
リンドリカルレンズアレイ2との間に設置してSLM1の全
領域をカバーしている。なお、焦点距離fはシリンドリ
カル凸レンズ14から射出瞳形成面P2までの距離であ
る。本実施例は更に、SLM2の表示面、即ち開口パターン
7をシリンドリカルレンズアレイ2の焦点位置に設置し
ている点が本実施例の特徴である。その他の構成は実施
例1と同じである。なお、シリンドリカルレンズアレイ
2とシリンドリカル凸レンズ14は投影光学系の一要素
を構成している。
In the figure, 14 is a cylindrical convex lens having a refractive power of the focal length f only in the horizontal direction, and is installed between the SLM1 and the cylindrical lens array 2 to cover the entire area of the SLM1. The focal length f is the distance from the cylindrical convex lens 14 to the exit pupil forming plane P 2 . The present embodiment is further characterized in that the display surface of the SLM 2, that is, the aperture pattern 7 is installed at the focal position of the cylindrical lens array 2. Other configurations are the same as those in the first embodiment. The cylindrical lens array 2 and the cylindrical convex lens 14 constitute one element of the projection optical system.

【0078】図25を用いて本実施例の投影光学系と開
口8i 、射出瞳8' の関係を説明する。なお、この図で
は光学系に関係のない部品を省略している。図25にお
いて、各開口8i は各々に対応するシリンドリカルレン
ズの光軸上の焦点に位置している。よって、各開口の中
心からの光束はもしもシリンドリカル凸レンズ14がな
ければ、図中実線で示すようにすべてのレンズからの出
射光は同じ方向への平行光となって出射する。
The relationship between the projection optical system of this embodiment and the aperture 8 i and exit pupil 8 ′ will be described with reference to FIG. 25. It should be noted that components not related to the optical system are omitted in this figure. In FIG. 25, each opening 8 i is located at the focal point on the optical axis of the corresponding cylindrical lens. Therefore, if the cylindrical convex lens 14 is not provided, the luminous flux from the center of each aperture will be the collimated light emitted from all the lenses as shown by the solid line in the figure.

【0079】本実施例の投影光学系は、上記の状態にシ
リンドリカル凸レンズ14を挿入するのと等価であるか
ら、実際には図中点線で示すようにシリンドリカル凸レ
ンズ14の焦点距離fだけ離れた位置に射出瞳8' が形
成されることになる。
Since the projection optical system of this embodiment is equivalent to inserting the cylindrical convex lens 14 in the above-mentioned state, it is actually located at a position separated by the focal length f of the cylindrical convex lens 14 as shown by the dotted line in the figure. The exit pupil 8'is formed at.

【0080】この結像関係は、各開口8i が各々に対応
するレンズの光軸上に位置している場合に限らない。図
26に示すように各開口8i が各々に対応するレンズの
光軸との相対的位置関係を同じに保ったまま移動した場
合、もしもシリンドリカル凸レンズ14がなければ、図
中実線で示すようにすべてのレンズからの出射光は斜め
方向への平行光となって出射するが、実際にはシリンド
リカル凸レンズ14の作用により図中点線で示すよう
に、シリンドリカル凸レンズ14の焦点距離fだけ離
れ、かつ図25の場合よりも紙面下寄りの位置に射出瞳
8' が形成されることになる。
This image formation relationship is not limited to the case where each aperture 8 i is located on the optical axis of the corresponding lens. As shown in FIG. 26, when each aperture 8 i is moved while maintaining the same relative positional relationship with the optical axis of the corresponding lens, if there is no cylindrical convex lens 14, as shown by the solid line in the figure, The light emitted from all the lenses is emitted as parallel light in an oblique direction, but in reality, due to the action of the cylindrical convex lens 14, as shown by the dotted line in the figure, the focal length f of the cylindrical convex lens 14 is separated and The exit pupil 8'is formed at a position closer to the bottom of the paper than the case of No. 25.

【0081】このように本実施例は投影光学系の近傍に
SLM1を設け、開口パターンをシリンドリカルレンズアレ
イ2の焦点面に設けることにより、各開口8i の間隔を
等しくしたままその位置を全体的にシフトするだけで、
共通の射出瞳8' の形成およびその移動を達成すること
ができる。
As described above, this embodiment is arranged near the projection optical system.
By providing the SLM1 and providing the aperture pattern on the focal plane of the cylindrical lens array 2, it is possible to shift the position as a whole while keeping the intervals of the apertures 8 i equal.
The formation of a common exit pupil 8'and its movement can be achieved.

【0082】なお、本実施例ではシリンドリカル凸レン
ズ14の主平面と表示画像6とが離れすぎると、レンズ
の光学的パワーにより表示画像6が拡大または縮小され
不自然な画像となってしまうので、これを防ぐために表
示画像6の位置をシリンドリカル凸レンズ14の主平面
とほぼ一致させ、シリンドリカル凸レンズ14の光学的
パワーの影響を受けないような構成としておく。
In the present embodiment, if the principal plane of the cylindrical convex lens 14 and the display image 6 are too far apart, the display image 6 will be enlarged or reduced by the optical power of the lens, resulting in an unnatural image. In order to prevent this, the position of the display image 6 is made to substantially coincide with the main plane of the cylindrical convex lens 14 so that it is not affected by the optical power of the cylindrical convex lens 14.

【0083】図27は実施例2の派生例の要部概略図で
ある。シリンドリカル凸レンズ14は実施例2の位置に
配置するのが望ましいが、SLM1とレンズアレイ2との間
に挿入するのが困難な場合は同図に示すようにSLM1の前
面側に配置する、即ちSLM1を投影光学系の中に配置して
もよい。なお、本派生例でも実施例2と同様な理由から
シリンドリカル凸レンズ14の主平面と表示画像6の位
置をほぼ一致させ、シリンドリカル凸レンズ14の光学
的パワーの影響を受けないような構成としておく。
FIG. 27 is a schematic view of the essential portions of a derivative of the second embodiment. It is desirable to arrange the cylindrical convex lens 14 at the position of the second embodiment, but if it is difficult to insert it between the SLM1 and the lens array 2, as shown in the figure, it is arranged on the front side of the SLM1, that is, SLM1. May be arranged in the projection optical system. For the same reason as in the second embodiment, the main plane of the cylindrical convex lens 14 and the position of the display image 6 are made to substantially coincide with each other in the present derivative example so that the optical power of the cylindrical convex lens 14 is not affected.

【0084】又、開口8i 、表示画像6に対する光学的
作用さえ図25や図27の場合と等しい状態に保ってい
れば、投影光学系の各構成要素及びSLM1を図28に示す
ように観察者側からシリンドリカルレンズアレイ2、SL
M1、シリンドリカル凸レンズ14、の順で配置したり、
図29に示すように観察者側からSLM1、シリンドリカル
レンズアレイ2、シリンドリカル凸レンズ14、の順で
配置して構成してもよい。
Further, as long as the aperture 8 i and the optical action on the display image 6 are kept in the same states as those in FIGS. 25 and 27, the respective components of the projection optical system and the SLM1 are observed as shown in FIG. Cylindrical lens array 2, SL from the person side
Place M1 and cylindrical convex lens 14 in this order,
As shown in FIG. 29, the SLM 1, the cylindrical lens array 2, and the cylindrical convex lens 14 may be arranged in this order from the viewer side.

【0085】また、図30に示すようにシリンドリカル
レンズアレイ2とシリンドリカル凸レンズ14を、同等
の結像作用を有する1枚の変形シリンドリカルレンズア
レイ15で置き換えることも出来、このようにすれば本
実施例の効果を損ねずに構成をより単純にできる。
Further, as shown in FIG. 30, it is possible to replace the cylindrical lens array 2 and the cylindrical convex lens 14 with one deformed cylindrical lens array 15 having an equivalent image forming action. The structure can be simplified without impairing the effect of.

【0086】図31は本発明の実施例3の要部概略図で
ある。実施例1、2の場合、水平方向の視差のみで立体
像再生を行っていたが、本実施例では上下方向の視差情
報をも含む立体像再生装置の実施例である。本実施例で
は実施例1、2のうちのシリンドリカルレンズアレイ2
を蝿の眼レンズアレイ22に置き換え、SLM2(開口用の
空間光変調器)をマトリクス構造の電極構成にしたもの
である。その他の部分の構成は同じである。
FIG. 31 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention. In the case of the first and second embodiments, the stereoscopic image reproduction is performed only with the horizontal parallax, but the present embodiment is an example of the stereoscopic image reproducing device including the vertical parallax information. In this embodiment, the cylindrical lens array 2 of the first and second embodiments is used.
Is replaced by a fly's eye lens array 22, and the SLM2 (spatial light modulator for aperture) is made into an electrode structure of a matrix structure. The configuration of the other parts is the same.

【0087】蝿の眼レンズアレイとは、図32に示すよ
うに複数(m×n)の軸対称型の要素レンズ(フレネル
レンズ、非球面レンズ、偏心レンズ含む)を不透明の仕
切り板(隔壁)を介して1つの平面上に隙間無く並べて
配置したものである。シリンドリカルレンズアレイを蝿
の眼レンズアレイ22に置き換える目的は、実施例1、
2では射出瞳8k'が水平方向にのみ分かれて形成されて
いたのを、上下方向にも分かれて形成する為である。
As shown in FIG. 32, the fly's eye lens array is an opaque partition plate (partition wall) formed of a plurality (m × n) of axially symmetric element lenses (including Fresnel lenses, aspherical lenses and decentering lenses). Are arranged side by side on one plane without gaps. The purpose of replacing the cylindrical lens array with the fly's eye lens array 22 is the first embodiment,
This is because the exit pupil 8 k 'is formed separately in the horizontal direction in the case of No. 2 but is also formed in the vertical direction.

【0088】つまり、開口パターン7を表示する面P1
観察位置付近の面P2に結像する点では実施例1、2と同
様であるが、蠅の眼レンズアレイ22のパワーが上下方
向にもあるため各開口8i,j が上に移動すれば射出瞳8
p,q'は下に、各開口8i,j が下に移動すれば射出瞳8
p,q'は上に移動する。そして開口8i,j 及び射出瞳8p,
q'の形状も縦長ではなく縦横の長さが同程度の長方形と
している。
That is, the point is the same as in Examples 1 and 2 in that the surface P 1 displaying the aperture pattern 7 is imaged on the surface P 2 near the observation position, but the power of the fly-eye lens array 22 is vertical. Therefore, if each aperture 8 i, j moves upward, the exit pupil 8 i
p, q 'is downward, and if each aperture 8 i, j moves downward, exit pupil 8
p, q 'moves up. And the aperture 8 i, j and the exit pupil 8 p,
The shape of q 'is not a vertically long rectangle, but a rectangle with the same vertical and horizontal lengths.

【0089】従って開口8i,j は蠅の眼レンズアレイ2
2を構成する要素レンズの数だけ、即ちm×n個存在す
る。ただし、SLM1に表示する表示画像6を介して面P2
に結像する各開口8i,j の像はすべて同じ位置に同じ大
きさの8p,q'に重畳して結像するよう各開口8i,j の位
置・大きさを設定しているのは実施例1、2と同様であ
る。
Therefore, the openings 8 i, j are the fly's eye lens array 2
There are the same number of element lenses that make up two, that is, m × n. However, all the images of the openings 8 i, j formed on the plane P 2 via the display image 6 displayed on the SLM 1 are formed so as to be superimposed on the same position at the same size 8 p, q ′. Similar to the first and second embodiments , the position and size of each opening 8 i, j are set.

【0090】さらに本実施例においては、図31に示す
射出瞳81、1 〜83、3'は、人間の眼の残像許容時間t
e(約1/30秒)以下のうちに上下左右に移動し、2次元
的な一定領域8’をスキャンする。このため、観察者は
あたかも上下左右に広い射出瞳8’を通して表示画像6
を観察しているように認識する。
Further, in this embodiment, the exit pupils 8 1, 1 to 8 3 and 3 ′ shown in FIG.
It moves up, down, left and right within e (about 1/30 second) and scans the two-dimensional constant area 8 '. Therefore, the observer sees the display image 6 through the wide exit pupil 8 ′ as if vertically and horizontally.
Recognize as you are observing.

【0091】上記の構成によれば、実施例1、2に示し
たように水平方向に視差のある視差画像を用いた立体像
再生だけでなく、上下方向に視差のある視差画像を用い
た立体像再生が可能となる。本実施例は図31に示すよ
うに、射出瞳を形成する位置は81,1'〜83,3'の9通り
であり、これらが全体で射出瞳8’を構成する。この場
合、表示画像としてはあらかじめ61、1 〜63、3 の9枚
の視差画像を用意し、各状態にあわせてSLM1上に順次高
速に切り替えて表示する。これにより観察者の両眼は射
出瞳8' 中で左右上下に動いても視差のある別々の表示
画像を観察することになるので、より立体感の自然な立
体像を認識することができる。
According to the above configuration, as shown in the first and second embodiments, not only the stereoscopic image reproduction using the parallax image having the horizontal parallax but also the stereoscopic image using the parallax image having the vertical parallax are performed. Image reproduction becomes possible. In this embodiment, as shown in FIG. 31, there are nine positions 8 1,1 ′ to 8 3,3 ′ that form the exit pupil, and these constitute the exit pupil 8 ′ as a whole. In this case, it prepared 9 parallax images in advance 6 1,1 6 3,3 as a display image, sequentially displaying is switched to a high speed on the SLM1 in accordance with the respective states. As a result, since both eyes of the observer observe different display images with parallax even if they move vertically and horizontally in the exit pupil 8 ′, it is possible to recognize a stereoscopic image with a more stereoscopic effect.

【0092】図33はそれらの表示画像61、1 〜63、3
を得る方法の説明図である。この場合図8、16同様、
立体物Xを複数のカメラで撮像するが、カメラは2次元
的に9台配置する。図中に再生時の表示画像6及び射出
瞳8p,q'の位置関係を重畳して示してある。O1,1〜O3,3
はそれぞれ表示画像6の中心OCと射出瞳81,1'〜
3,3'の中心を通る軸である。カメラC1,1〜C3,3 の入
射瞳中心CP1,1〜Cp3,3 は、常にそれぞれ軸O1,1〜O3,3
上にあり、かつ立体物Xの中心OCから等距離となってい
る。各カメラC1,1〜C3,3 で撮像した視差画像がそれぞ
れ表示画像61、1 〜63、3 となり、再生時にはSLM1上に
表示する表示画像6p,q を変えるのと同期して開口パタ
ーン7上の開口8p,q の位置をすべて同時に変えて、こ
れにより射出瞳8p,q の位置を変える。
FIG. 33 shows those display images 6 1, 1 to 6 3, 3.
It is explanatory drawing of the method of obtaining. In this case, as in FIGS.
The three-dimensional object X is imaged by a plurality of cameras, but nine cameras are arranged two-dimensionally. In the figure, the positional relationship between the display image 6 and the exit pupil 8 p, q 'during reproduction is shown in a superimposed manner. O 1,1 ~ O 3,3
Exit pupil 8 and the center O C of the display image 6 respectively 1,1 '-
It is an axis passing through the center of 8 3,3 '. The entrance pupil centers C P1,1 to C p3,3 of the cameras C 1,1 to C 3,3 are always the axes O 1,1 to O 3,3 respectively.
It is above and equidistant from the center O C of the three-dimensional object X. The parallax images captured by the cameras C 1,1 to C 3,3 become the display images 6 1, 1 to 63, 3 respectively, and are synchronized with changing the display image 6 p, q displayed on the SLM1 during playback. All the positions of the openings 8 p, q on the opening pattern 7 are changed at the same time, whereby the position of the exit pupil 8 p, q is changed.

【0093】この様に2次元的な射出瞳移動に対応して
視差画像表示を行うと、観察者の両眼が上下方向に移動
したときの運動視差表現が可能で、観察者が顔を傾けた
際の観察にも対応できるので、より実際の立体物を見て
いる状態に近い立体像再生が行える。
When the parallax image is displayed corresponding to the two-dimensional movement of the exit pupil in this way, motion parallax can be expressed when the eyes of the observer move vertically, and the observer tilts his face. Since it can also be used for observation when a stereoscopic object is viewed, it is possible to reproduce a stereoscopic image that more closely resembles the state of actually viewing a stereoscopic object.

【0094】図34は本発明の実施例4の要部概略図で
ある。本実施例は実施例1、2の観察可能域を更に拡大
する実施例である。本実施例が実施例1、2と異なる点
はシリンドリカルレンズアレイに仕切り板がないこと
と、SLM1(表示用の空間光変調器)の表示面がシリンド
リカルレンズアレイ2を構成する個々のシリンドリカル
レンズに対応する複数の表示領域16i に分かれ、表示
領域16i 毎に画像の表示を制御できる点である。従っ
てシリンドリカルレンズの数をm個とすれば表示領域も
m個存在する。
FIG. 34 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the present invention. This example is an example in which the observable range of Examples 1 and 2 is further expanded. This embodiment is different from Embodiments 1 and 2 in that there is no partition plate in the cylindrical lens array and that the display surface of SLM1 (spatial light modulator for display) is an individual cylindrical lens that constitutes the cylindrical lens array 2. It is divided into a plurality of corresponding display areas 16 i , and the display of an image can be controlled for each display area 16 i . Therefore, assuming that the number of cylindrical lenses is m, there are also m display areas.

【0095】本実施例のシリンドリカルレンズアレイ2
は仕切板がないので、これによって、1つの開口8i
通った光束がその開口の正面のシリンドリカルレンズを
通って射出瞳を形成するだけでなく、隣のシリンドリカ
ルレンズにも入射して別の位置に射出瞳を形成する。こ
うした系はレンチキュラレンズの光学系などに類似して
いるので、1つの開口8i の正面のレンズを通った光束
が観察される領域を主ローブ、正面のレンズ以外のレン
ズを通った光束が観察される領域を副ローブと呼ぶこと
とする。
Cylindrical lens array 2 of this embodiment
Since there is no partition plate, this not only allows the light flux passing through one aperture 8 i to form an exit pupil through the cylindrical lens in front of that aperture, but also to enter the adjacent cylindrical lens and cause another Form an exit pupil at the position. Since such a system is similar to the optical system of a lenticular lens, the area where the light flux passing through the front lens of one aperture 8 i is observed is the main lobe, and the light flux passing through lenses other than the front lens is observed. The area to be filled is called a side lobe.

【0096】図35は主ローブ、副ローブの説明図であ
る。シリンドリカルレンズアレイ2の各レンズ間に仕切
がある場合、図中Aの範囲内にある開口8の集合は、そ
の正面のシリンドリカルレンズ2A によって射出瞳8'
中の領域A’に結像する。このときの領域A’がAの範
囲内に在る開口8の集合の主ローブ領域である。主ロー
ブ領域はごく狭い領域A' の範囲に限られる。
FIG. 35 is an explanatory diagram of the main lobe and the sub lobe. When there is a partition between the respective lenses of the cylindrical lens array 2, the set of apertures 8 within the range A in the drawing shows the exit pupil 8 ′ by the cylindrical lens 2 A in front of it.
An image is formed in the inner area A ′. The area A ′ at this time is the main lobe area of the set of the openings 8 within the range of A. The main lobe region is confined to the very narrow region A '.

【0097】これに対し、本実施例の如くシリンドリカ
ルレンズアレイ2の各シリンドリカルレンズ間に仕切が
無い場合は、図中BやCの範囲内にある開口8の集合が
隣のシリンドリカルレンズ2A によって射出瞳群(B'
、C' )として結像する。これらの射出瞳群(B' 、
C' )が副ローブ領域の射出瞳群である。これら副ロー
ブ領域と主ローブ領域を合わせると、射出瞳の存在範囲
は極めて広くなる。
On the other hand, when there is no partition between the cylindrical lenses of the cylindrical lens array 2 as in the present embodiment, the set of apertures 8 within the range of B and C in the figure is formed by the adjacent cylindrical lens 2 A. Exit pupil group (B '
, C ′). These exit pupil groups (B ',
C ') is the exit pupil group in the side lobe region. When these sub-lobe area and main lobe area are combined, the existence range of the exit pupil becomes extremely wide.

【0098】本実施例では2つのSLM の駆動方法を工夫
し、上記副ローブを有効に利用して観察可能領域の拡大
を行う。図36はその具体的方法の説明図である。これ
について説明する。本実施例のSLM 駆動方法はステップ
A〜Cの3つのステップからなる。
In this embodiment, two SLM driving methods are devised, and the observable region is enlarged by effectively utilizing the above-mentioned sublobe. FIG. 36 is an explanatory diagram of the specific method. This will be described. The SLM driving method according to this embodiment includes three steps A to C.

【0099】図36(A) は「ステップA」の状態を示し
ている。ステップAではSLM2(開口用の空間光変調器)
のAの範囲に開口8A,1 が形成され、SLM1のシリンドリ
カルレンズ2A に対応する表示領域16A のみに表示画
像6A、1 (第1の視差画像)の一部分を表示している。
SLM1およびSLM2のそれ以外の部分はすべて光を「不透
過」の状態となっている。そしてシリンドリカルレンズ
A は開口8A,1 を有限距離に射出瞳8A,1'(第1の射
出瞳)として結像する。観察者の右眼がここにあれば、
右眼は表示画像6A,1 の一部分を視認する。
FIG. 36 (A) shows the state of "step A". In step A, SLM2 (spatial light modulator for aperture)
The opening 8 A, 1 is formed in the range A, and a part of the display image 6 A, 1 (first parallax image) is displayed only in the display area 16 A corresponding to the cylindrical lens 2 A of the SLM1.
All other parts of SLM1 and SLM2 are in a state of “opaque” to light. Then, the cylindrical lens 2 A forms an image of the aperture 8 A, 1 at a finite distance as an exit pupil 8 A, 1 ′ (first exit pupil). If the observer's right eye is here,
The right eye visually recognizes a part of the display image 6 A, 1 .

【0100】次いで開口はSLM2の8A,2 に位置を変え、
同時にSLM1の表示領域16A のみに表示画像6A、2 (第
2の視差画像)の一部分を表示する。SLM1およびSLM2の
それ以外の部分はすべて光を「不透過」の状態となって
いる。そしてシリンドリカルレンズ2A は開口8A,2
有限距離に射出瞳8A,2'(第2の射出瞳)として結像す
る。観察者の左眼がここにあれば、左眼は表示画像6
A,2 の一部分を視認する。
Then, the aperture is repositioned to 8 A, 2 of SLM2,
At the same time, a part of the display images 6 A, 2 (second parallax image) is displayed only on the display area 16 A of the SLM 1. All other parts of SLM1 and SLM2 are in a state of “opaque” to light. Then, the cylindrical lens 2 A forms an image of the aperture 8 A, 2 at a finite distance as an exit pupil 8 A, 2 ′ (second exit pupil). If the observer's left eye is here, the left eye will display image 6
Visualize a part of A, 2 .

【0101】以上の開口の位置変更と表示画像の切り替
えとをAの範囲の中で繰り返して行き、A' の範囲の射
出瞳形成を終わる。
The above-described position change of the aperture and switching of the display image are repeated in the range A, and the formation of the exit pupil in the range A'is completed.

【0102】図36(B) は「ステップB」の状態を示し
ている。ステップBではまずSLM2のBの範囲に開口8
B,1 が形成され、SLM1のシリンドリカルレンズ2A に対
応する表示領域16A のみに表示画像6B、1 の一部分を
表示している。SLM1およびSLM2のそれ以外の部分はすべ
て光を「不透過」の状態となっている。そしてシリンド
リカルレンズ2A は開口8B,1 を有限距離に射出瞳8
B,1'として結像する。
FIG. 36 (B) shows the state of "step B". In step B, first open 8 in the area B of SLM2.
B, 1 is formed, and displaying a portion of the display image 6 B, 1 only in the display region 16 A corresponding to the cylindrical lens 2 A of SLM 1. All other parts of SLM1 and SLM2 are in a state of “opaque” to light. Then, the cylindrical lens 2 A has an exit pupil 8 at a finite distance through the aperture 8 B, 1.
Image as B, 1 '.

【0103】次いで開口はSLM2の8B,2 に位置を変え、
同時にSLM1の表示領域16A のみに表示画像6B、2 の一
部分を表示する。SLM1およびSLM2のそれ以外の部分はす
べて光を「不透過」の状態となっている。そしてシリン
ドリカルレンズ2A は開口8B,2 を有限距離に射出瞳8
B,2'として結像する。
Then, the opening is repositioned to 8 B, 2 of SLM2,
To show only part of the display image 6 B, 2 simultaneously SLM1 display area 16 A. All other parts of SLM1 and SLM2 are in a state of “opaque” to light. Then, the cylindrical lens 2 A has an exit pupil 8 at a finite distance through the aperture 8 B, 2.
Image as B, 2 '.

【0104】以上の開口の位置変更と表示画像の切り替
えとをBの範囲の中で繰り返して行き、B' の範囲の射
出瞳形成を終わる。
The above-described position change of the aperture and switching of the display image are repeated in the range B to complete the formation of the exit pupil in the range B '.

【0105】図36(C) は「ステップC」の状態を示し
ている。ステップCではまずSLM2のCの範囲に開口8
C,1 が形成され、SLM1のシリンドリカルレンズ2A に対
応する表示領域16A のみに表示画像6C、1 の一部分を
表示している。SLM1およびSLM2のそれ以外の部分はすべ
て光を「不透過」の状態となっている。そしてシリンド
リカルレンズ2A は開口8C,1 を有限距離に射出瞳8
C,1'として結像する。
FIG. 36C shows the state of "step C". In step C, first open 8 in the area C of SLM2.
C, 1 is formed, and displaying a portion of the display image 6 C, 1 only in the display region 16 A corresponding to the cylindrical lens 2 A of SLM 1. All other parts of SLM1 and SLM2 are in a state of “opaque” to light. Then, the cylindrical lens 2 A has an exit pupil 8 at a finite distance through the aperture 8 C, 1.
Image as C, 1 '.

【0106】次いで開口はSLM2の8C,2 に位置を変え、
同時にSLM1の表示領域16A のみに表示画像6C、2 の一
部分を表示する。SLM1およびSLM2のそれ以外の部分はす
べて光を「不透過」の状態となっている。そしてシリン
ドリカルレンズ2A は開口8C,2 を有限距離に射出瞳8
C,2'として結像する。
Then, the opening is repositioned to 8 C, 2 of SLM2,
To show only part of the display image 6 C, 2 simultaneously SLM1 display area 16 A. All other parts of SLM1 and SLM2 are in a state of “opaque” to light. And the cylindrical lens 2 A has an exit pupil 8 A at a finite distance through the aperture 8 C, 2.
Image as C, 2 '.

【0107】以上の開口の位置変更と表示画像の切り替
えとをCの範囲の中で繰り返して行き、C' の範囲の射
出瞳形成を終わる。
The above-described position change of the aperture and switching of the display image are repeated in the range of C, and the formation of the exit pupil in the range of C'is completed.

【0108】次いで、以上の3ステップを次のシリンド
リカルレンズ2B に対応する表示領域16B のみに表示
画像の一部を表示しながら実行する。これをm個の表示
領域の夫々について実行して、各射出瞳に対応する視差
画像1枚分がすべて表示される。
Then, the above three steps are executed while displaying a part of the display image only in the display area 16 B corresponding to the next cylindrical lens 2 B. This is executed for each of the m display areas, and all the parallax images corresponding to each exit pupil are displayed.

【0109】上記のステップA〜Cはきわめて短時間の
うちに実行する。上記の3つのステップはSLM1の総数m
個の表示領域中のある1つの表示領域16i の駆動法で
ある。SLM1のすべての表示領域について上記ステップA
〜Cを繰り返して、射出瞳の数だけある表示画像6全体
の再生が達成できる。
The above steps A to C are executed within an extremely short time. The above three steps are the total number of SLM1 m
This is a driving method of one display area 16 i in each display area. Step A above for all display areas of SLM1
The reproduction of the entire display image 6 having the number of exit pupils can be achieved by repeating steps C to C.

【0110】本実施例は副ローブを利用しているので、
他の実施例のように主ローブのみを使った再生方法に比
べて水平方向にはるかに広い領域から、表示画像6の全
体像が観察できる。尚、このSLM1のすべての表示領域に
ついてのステップA〜Cの駆動は人間の眼の残像許容時
間(約1/30秒)以内にすべて行われ、繰り返される。こ
れによりフリッカーのない立体像の再生が可能となる。
Since the present embodiment uses the side lobe,
As compared with the reproducing method using only the main lobe as in the other embodiments, the entire image of the display image 6 can be observed from a much wider area in the horizontal direction. It should be noted that the driving of steps A to C for all the display areas of the SLM1 is all performed and repeated within the afterimage permissible time of the human eye (about 1/30 second). This makes it possible to reproduce a stereoscopic image without flicker.

【0111】尚、副ローブ再生のステップは上記のよう
に3段階に限らない。上記の例ではSLM1の1つの表示領
域16i に対し、対応する開口8i の存在範囲を3つの
表示領域にまたがって存在させていたので3段階のステ
ップとなったが、SLM1の1つの表示領域に対し、対応す
る開口8i の存在範囲をk個(kは自然数)の表示領域
にまたがって存在させれば上記のステップはk段階とな
り、観察可能領域をさらに拡大することができる。
The steps for reproducing the sub-lobe are not limited to three steps as described above. In the above example, for one display area 16 i of the SLM1, the corresponding range of the opening 8 i is made to exist over three display areas, so three steps are required, but one display of the SLM1 is displayed. If the corresponding range of the openings 8 i is present over k (k is a natural number) display regions, the above steps become k steps, and the observable region can be further expanded.

【0112】又、こうした副ローブを利用した観察可能
領域拡大は実施例3でも応用できる。この場合も蠅の眼
レンズ22を構成するレンズを仕切っている仕切り板を
排除し、SLM1の表面を各要素レンズに対応する複数の表
示領域に分割し、実施例4と同様の駆動を行えば、2次
元的な上下左右の表示領域すべてについて副ローブを利
用した観察可能領域拡大を達成することができる。
Further, the expansion of the observable area using the side lobe can be applied to the third embodiment. Also in this case, if the partition plate partitioning the lenses forming the fly-eye lens 22 is eliminated, the surface of the SLM1 is divided into a plurality of display areas corresponding to the respective element lenses, and the same driving as in Example 4 is performed. It is possible to increase the observable area using the side lobes for all of the two-dimensional upper, lower, left and right display areas.

【0113】[0113]

【発明の効果】本発明は以上の構成により、視差画像の
クロストークが少なく逆立体視を発生させない、視差画
像の分離の優れた、メガネなし3Dディスプレイが可能
な、薄型の立体像再生装置を達成する。
EFFECT OF THE INVENTION The present invention provides a thin stereoscopic image reproducing apparatus having the above structure, which has a small amount of crosstalk in parallax images, does not generate reverse stereoscopic vision, is excellent in parallax image separation, and enables a 3D display without glasses. To achieve.

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

【図1】 本発明の実施例1の要部斜視図FIG. 1 is a perspective view of a main part of a first embodiment of the present invention.

【図2】 実施例1のSLM2のセグメント電極の図FIG. 2 is a diagram of a segment electrode of SLM2 of Example 1.

【図3】 実施例1による立体像再生のある瞬間の説明
FIG. 3 is an explanatory diagram at a certain moment of reproducing a stereoscopic image according to the first embodiment.

【図4】 開口パターン7の例FIG. 4 Example of opening pattern 7

【図5】 実施例1による立体像再生のある瞬間の説明
図(図3より時間tだけ経過)
FIG. 5 is an explanatory view at a certain moment of reproducing a stereoscopic image according to the first embodiment (elapsed time t from FIG. 3).

【図6】 射出瞳を重ねる為の開口の移動の説明図1 シリンドリカルレンズの光軸に対する開口の相対的位置
が同じ場合に形成される射出瞳の説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram of movement of an aperture for overlapping the exit pupil. FIG. 1 is an explanatory diagram of an exit pupil formed when the relative position of the aperture with respect to the optical axis of the cylindrical lens is the same.

【図7】 射出瞳を重ねる為の開口の移動の説明図2FIG. 7 is an explanatory diagram 2 of movement of an aperture for overlapping exit pupils.

【図8】 実施例1のステレオペアを得る方法の説明図FIG. 8 is an explanatory diagram of a method for obtaining a stereo pair according to the first embodiment.

【図9】 実施例1においてシリンドリカルレンズアレ
イの個数と表示装置の厚さとの関係の説明図
FIG. 9 is an explanatory diagram of the relationship between the number of cylindrical lens arrays and the thickness of the display device in the first embodiment.

【図10】 実施例1の派生例の要部概略図(第1の状
態)
FIG. 10 is a schematic view of a main part of a derived example of the first embodiment (first state).

【図11】 実施例1の派生例の要部概略図(第2の状
態)
FIG. 11 is a schematic view of a main part of a derived example of the first embodiment (second state).

【図12】 実施例1の派生例の要部概略図(第3の状
態)
FIG. 12 is a schematic diagram of a main part of a derivative of the first embodiment (third state).

【図13】 実施例1の派生例の要部概略図(第4の状
態)
FIG. 13 is a schematic view of a main part of a derived example of the first embodiment (fourth state).

【図14】 実施例1の派生例の要部概略図(第5の状
態)
FIG. 14 is a schematic view of a main part of a derived example of the first embodiment (fifth state).

【図15】 実施例1の派生例の要部概略図(第6の状
態)
FIG. 15 is a schematic view of a main part of a derivative of Embodiment 1 (sixth state).

【図16】 実施例1の派生例に表示する視差画像を得
る方法の説明図
FIG. 16 is an explanatory diagram of a method of obtaining a parallax image displayed in a derivative example of the first embodiment.

【図17】 1つの画面を1組のドライバでマトリック
ス駆動する液晶素子
FIG. 17 is a liquid crystal element in which one screen is matrix-driven by one set of drivers.

【図18】 1つの画面を2組のドライバでマトリック
ス駆動する液晶素子
FIG. 18 is a liquid crystal element in which one screen is matrix-driven by two sets of drivers.

【図19】 シリンドリカルレンズアレイの個々のレン
ズの幅が不等間隔の例
FIG. 19 shows an example in which the individual lens widths of the cylindrical lens array are unequal intervals.

【図20】 射出瞳8k'の幅が等しくない例FIG. 20 shows an example in which the widths of the exit pupils 8 k 'are not equal.

【図21】 実施例1の派生例の要部概略図 シリンドリカルレンズアレイをSLM1の前側に配置した例FIG. 21 is a schematic view of a main part of a derivative of Example 1; an example in which a cylindrical lens array is arranged in front of SLM1.

【図22】 実施例1の派生例の要部概略図 観察者の位置に応じてシリンドリカルレンズアレイとSL
M2の間隔を変化する例
FIG. 22 is a schematic view of a main part of a derivative of the first embodiment. The cylindrical lens array and the SL are arranged according to the position of the observer.
Example of changing the interval of M2

【図23】 1つの画面を3次元画像再生領域と2次元
画像再生領域に分割する場合の電極構成例
FIG. 23 is an electrode configuration example in the case where one screen is divided into a three-dimensional image reproduction area and a two-dimensional image reproduction area.

【図24】 本発明の実施例2の要部概略図FIG. 24 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 2 of the present invention.

【図25】 実施例2の作用説明図FIG. 25 is an operation explanatory view of the second embodiment.

【図26】 実施例2の作用説明図FIG. 26 is an operation explanatory view of the second embodiment.

【図27】 実施例2の派生例の要部概略図FIG. 27 is a schematic diagram of a main part of a derivative example of the second embodiment.

【図28】 実施例2の派生例の要部概略図FIG. 28 is a schematic diagram of a main part of a derivative of the second embodiment.

【図29】 実施例2の派生例の要部概略図FIG. 29 is a schematic diagram of a main part of a derivative example of the second embodiment.

【図30】 実施例2の派生例の要部概略図FIG. 30 is a schematic diagram of a main part of a derivative example of the second embodiment.

【図31】 本発明の実施例3の要部概略図FIG. 31 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 3 of the present invention.

【図32】 蠅の眼レンズアレイの斜視図FIG. 32 is a perspective view of a fly-eye lens array.

【図33】 実施例3で使用する視差画像を得る方法の
説明図
FIG. 33 is an explanatory diagram of a method of obtaining a parallax image used in Example 3.

【図34】 本発明の実施例4の要部概略図FIG. 34 is a schematic view of the essential portions of Embodiment 4 of the present invention.

【図35】 主ローブ、副ローブの説明図FIG. 35 is an explanatory diagram of a main lobe and a sub lobe.

【図36】 実施例4のSLM 駆動の説明図FIG. 36 is an explanatory diagram of SLM drive according to the fourth embodiment.

【図37】 レンティキュラ方式による立体像表示方法FIG. 37: Method for displaying stereoscopic image by lenticular method

【図38】 大型凸レンズを用いる立体像表示方法FIG. 38: Stereoscopic image display method using large convex lens

【図39】 単レンズを用いる立体像再生装置FIG. 39 is a stereoscopic image reproducing device using a single lens.

【図40】 レンティキュラレンズアレイを用いる立体
像再生装置
FIG. 40: Stereoscopic image reproducing device using lenticular lens array

【符号の説明】[Explanation of symbols]

SLM1 第1の空間光変調器(表示用の空間光変調器) SLM2 第2の空間光変調器(開口用の空間光変調器) 2 シリンドリカルレンズアレイ 4 バックライト 5R 観察者の右眼 5L 観察者の左眼 6 表示画像 7 SLM2に表示する開口パターン 8 開口 8' 射出瞳 9 仕切り板 10 ドライブ手段 11 セグメント電極 12 ステージ 13 自動検出カメラシステム 14 シリンドリカル凸レンズ 15 変形シリンドリカルレンズアレイ 16 表示領域 22 蠅の眼レンズアレイSLM1 First spatial light modulator (display spatial light modulator) SLM2 Second spatial light modulator (aperture spatial light modulator) 2 Cylindrical lens array 4 Backlight 5 R Observer's right eye 5 L Left eye of observer 6 Display image 7 Aperture pattern displayed on SLM2 8 Aperture 8'Exit pupil 9 Partition plate 10 Drive means 11 Segment electrode 12 Stage 13 Automatic detection camera system 14 Cylindrical convex lens 15 Deformed cylindrical lens array 16 Display area 22 Fly Eye lens array

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 13/04 H04N 13/04 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location H04N 13/04 H04N 13/04

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 照明手段により複数の開口を水平方向に
配列した開口パターンを照明し、該複数の開口に対応し
て設けた複数のシリンドリカルレンズを不透明の隔壁を
介して並べて成るシリンドリカルレンズアレイにより該
複数の開口を有限距離に重畳して第1の射出瞳として形
成すると共に、該開口からの光束により該シリンドリカ
ルレンズアレイの近傍に設置する表示用の空間光変調器
に表示する視差画像を照明し、 該視差画像を別の視差画像に替えたときは、これに同期
して該複数の開口の位置を変え、該複数の開口の像が該
第1の射出瞳と異なる位置に重畳して第2の射出瞳とし
て形成するようにしたことを周期的に繰り返して、観察
者に該視差画像を該第1、第2の射出瞳位置より観察せ
しめることを特徴とする立体像再生装置。
1. A cylindrical lens array in which an illuminating means illuminates an aperture pattern in which a plurality of apertures are arranged in a horizontal direction, and a plurality of cylindrical lenses provided corresponding to the plurality of apertures are arranged via opaque partition walls. The plurality of apertures are overlapped with each other at a finite distance to form a first exit pupil, and the parallax image displayed on the spatial light modulator for display installed near the cylindrical lens array is illuminated by the light flux from the apertures. Then, when the parallax image is replaced with another parallax image, the positions of the plurality of apertures are changed in synchronization with this, and the images of the plurality of apertures are superimposed at a position different from that of the first exit pupil. A stereoscopic image reproducing apparatus, characterized in that the formation of the second exit pupil is periodically repeated to allow an observer to observe the parallax image from the first and second exit pupil positions.
【請求項2】 前記開口パターンは空間光変調器によっ
て形成していることを特徴とする請求項1の立体像再生
装置。
2. The stereoscopic image reproducing device according to claim 1, wherein the aperture pattern is formed by a spatial light modulator.
【請求項3】 前記視差画像を表示する表示面は前記シ
リンドリカルレンズアレイの光学的主平面に一致してい
ることを特徴とする請求項1又は2の立体像再生装置。
3. The stereoscopic image reproducing device according to claim 1, wherein a display surface for displaying the parallax image is aligned with an optical principal plane of the cylindrical lens array.
【請求項4】 照明手段により複数の開口を水平方向に
配列した開口パターンを照明し、該複数の開口に対応し
て設けた複数のシリンドリカルレンズを不透明の隔壁を
介して並べて成るシリンドリカルレンズアレイと水平方
向にのみ屈折力を有する1つのシリンドリカル凸レンズ
を有する投影光学系により該複数の開口を有限距離に重
畳して第1の射出瞳として形成すると共に、該開口から
の光束により該シリンドリカルレンズアレイの近傍に設
置する表示用の空間光変調器に表示する視差画像を照明
し、 該視差画像を別の視差画像に替えたときは、これに同期
して該複数の開口の位置を変え、該複数の開口の像が該
第1の射出瞳と異なる位置に重畳して第2の射出瞳とし
て形成するようにしたことを周期的に繰り返して、観察
者に該視差画像を該第1、第2の射出瞳位置より観察せ
しめることを特徴とする立体像再生装置。
4. A cylindrical lens array in which an illuminating means illuminates an opening pattern in which a plurality of openings are arranged in a horizontal direction, and a plurality of cylindrical lenses provided corresponding to the plurality of openings are arranged with an opaque partition between them. The projection optical system having one cylindrical convex lens having a refracting power only in the horizontal direction forms the first exit pupil by superimposing the plurality of apertures at a finite distance, and the light flux from the apertures causes the cylindrical lens array to move. When the parallax image displayed on the display spatial light modulator installed in the vicinity is illuminated and the parallax image is changed to another parallax image, the positions of the plurality of apertures are changed in synchronization with this and the plurality of parallax images are changed. The image of the aperture of is formed as a second exit pupil by being superimposed at a position different from that of the first exit pupil, and this is repeated cyclically to the observer. The first, a stereoscopic image reproducing apparatus characterized by allowed to observe from the second exit pupil position.
【請求項5】 前記開口パターンは空間光変調器によっ
て形成していることを特徴とする請求項4の立体像再生
装置。
5. The stereoscopic image reproducing device according to claim 4, wherein the aperture pattern is formed by a spatial light modulator.
【請求項6】 前記投影光学系は前記開口パターン側よ
り順に前記シリンドリカルレンズアレイ、前記シリンド
リカル凸レンズの順に有しており、該開口パターンは該
シリンドリカルレンズアレイの焦点面にあり、個々のシ
リンドリカルレンズに対応する開口は個々のシリンドリ
カルレンズに対して相対的に同じ位置に位置しているこ
とを特徴とする請求項4又は5の立体像再生装置。
6. The projection optical system has, in order from the opening pattern side, the cylindrical lens array and the cylindrical convex lens in order, and the opening pattern is on the focal plane of the cylindrical lens array, and 6. The stereoscopic image reproducing device according to claim 4, wherein the corresponding apertures are located at the same position relative to the individual cylindrical lenses.
【請求項7】 前記視差画像を表示する表示面は前記シ
リンドリカルレンズアレイ又は前記シリンドリカル凸レ
ンズの光学的主平面に一致していることを特徴とする請
求項4,5又は6の立体像再生装置。
7. The stereoscopic image reproducing device according to claim 4, wherein a display surface for displaying the parallax image is aligned with an optical principal plane of the cylindrical lens array or the cylindrical convex lens.
【請求項8】 照明手段により複数の開口を2次元的に
配列した開口パターンを照明し、該複数の開口に対応し
て設けた複数の要素レンズを不透明の隔壁を介して並べ
て成る蠅の眼レンズアレイにより該複数の開口を有限距
離に重畳して第1の射出瞳として形成すると共に、該開
口からの光束により該蠅の眼レンズアレイの近傍に設置
する表示用の空間光変調器に表示する視差画像を照明
し、 該視差画像を別の視差画像に替えたときは、これに同期
して該複数の開口の位置を変え、該複数の開口の像が該
第1の射出瞳と異なる位置に重畳して第2の射出瞳とし
て形成するようにしたことを周期的に繰り返して、観察
者に該視差画像を該第1、第2の射出瞳位置より観察せ
しめることを特徴とする立体像再生装置。
8. A fly's eye formed by illuminating an aperture pattern in which a plurality of apertures are two-dimensionally arranged by an illumination means, and arranging a plurality of element lenses provided corresponding to the plurality of apertures through an opaque partition wall. A plurality of apertures are superposed at a finite distance by a lens array to form a first exit pupil, and a light beam from the apertures is displayed on a spatial light modulator for display installed near the fly's eye lens array. When the parallax image is illuminated and the parallax image is changed to another parallax image, the positions of the plurality of apertures are changed in synchronization with this and the images of the plurality of apertures are different from the first exit pupil. Stereoscopically characterized in that the parallax image is observed from the first and second exit pupil positions by periodically repeating the process of forming the second exit pupil by superimposing it on the position. Image reproduction device.
【請求項9】 前記開口パターンは空間光変調器によっ
て形成していることを特徴とする請求項8の立体像再生
装置。
9. The stereoscopic image reproducing device according to claim 8, wherein the aperture pattern is formed by a spatial light modulator.
【請求項10】 前記開口の像は水平方向の幅が50mm以
下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項
に記載の立体像再生装置。
10. The stereoscopic image reproducing device according to claim 1, wherein the image of the opening has a horizontal width of 50 mm or less.
【請求項11】 前記複数の開口が周期的に位置を変
え、再び元の位置に開口を形成するまでの時間が1/30秒
以内であることを特徴とする請求項10の立体像再生装
置。
11. The stereoscopic image reproducing apparatus according to claim 10, wherein the positions of the plurality of openings are periodically changed and the time until the openings are formed again at the original positions is within 1/30 seconds. .
【請求項12】 照明手段により開口の位置が可変の開
口用の空間光変調手段に形成する開口を照明し、複数の
シリンドリカルレンズを水平方向に並べて成るシリンド
リカルレンズアレイにより該開口を有限距離に第1の射
出瞳として結像すると共に、該シリンドリカルレンズア
レイの近傍に該複数のシリンドリカルレンズに対応する
複数の表示領域を有する表示用の空間光変調手段を設置
し、該表示領域の1つに表示した第1の視差画像の一部
を該開口からの光束で該表示領域に対応するシリンドリ
カルレンズを介して照明し、 該開口の位置を変えると共に第1の視差画像の一部を表
示した表示領域に第2の視差画像の一部を表示し、該第
2の視差画像の一部を該開口からの光束で該表示領域に
対応するシリンドリカルレンズを介して照明し、該開口
を該シリンドリカルレンズにより該第1の射出瞳と異な
る位置に第2の射出瞳として結像して、観察者に該第
1、第2の視差画像を該第1、第2の射出瞳位置で観察
せしめることを該表示領域を順次変えて該複数の表示領
域について行って該第1の視差画像と該第2の視差画像
を表示していることを特徴とする立体像再生装置。
12. An illumination means illuminates the aperture formed in the spatial light modulating means for the aperture whose position is variable, and a cylindrical lens array formed by arranging a plurality of cylindrical lenses in the horizontal direction makes the aperture a finite distance. An image is formed as one exit pupil, and a spatial light modulator for display having a plurality of display areas corresponding to the plurality of cylindrical lenses is installed in the vicinity of the cylindrical lens array, and display is performed in one of the display areas. A part of the first parallax image is illuminated with a light beam from the aperture through a cylindrical lens corresponding to the display region, the position of the aperture is changed, and a part of the first parallax image is displayed. A part of the second parallax image is displayed on the screen, and a part of the second parallax image is illuminated by a light flux from the opening through a cylindrical lens corresponding to the display area. , The aperture is imaged by the cylindrical lens as a second exit pupil at a position different from the first exit pupil, and the first and second parallax images are projected to the observer as the first and second exit pupils. A stereoscopic image reproducing apparatus characterized in that observing at a pupil position is performed for a plurality of display areas by sequentially changing the display areas to display the first parallax image and the second parallax image.
【請求項13】 照明手段により開口の位置が可変の開
口用の空間光変調手段に形成する開口を照明し、複数の
要素レンズを2次元的に並べて成る蠅の眼レンズアレイ
により該開口を有限距離に第1の射出瞳として結像する
と共に、 該蠅の眼レンズアレイの近傍に該複数の要素レンズに対
応する複数の表示領域を有する表示用の空間光変調手段
を設置し、該表示領域の1つに表示した第1の視差画像
の一部を該開口からの光束で該表示領域に対応する要素
レンズを介して照明し、 該開口の位置を変えると共に第1の視差画像の一部を表
示した表示領域に第2の視差画像の一部を表示し、該第
2の視差画像の一部を該開口からの光束で該表示領域に
対応する要素レンズを介して照明し、該開口を該要素レ
ンズにより該第1の射出瞳と異なる位置に第2の射出瞳
として結像して、観察者に該第1、第2の視差画像を該
第1、第2の射出瞳位置で観察せしめることを該表示領
域を順次変えて該複数の表示領域について行って該第1
の視差画像と該第2の視差画像を表示していることを特
徴とする立体像再生装置。
13. An illuminating means illuminates the aperture formed in the spatial light modulating means for the aperture whose position is variable, and the fly's eye lens array formed by arranging a plurality of element lenses two-dimensionally limits the aperture. An image is formed as a first exit pupil at a distance, and a display spatial light modulator having a plurality of display areas corresponding to the plurality of element lenses is installed in the vicinity of the fly's eye lens array, and the display area is provided. Part of the first parallax image by illuminating a part of the first parallax image displayed on one of the first parallax images with a luminous flux from the opening through an element lens corresponding to the display area. A part of the second parallax image is displayed in the display area where is displayed, and a part of the second parallax image is illuminated by the light flux from the opening through the element lens corresponding to the display area, and the opening is displayed. A position different from that of the first exit pupil by the element lens Forming a second exit pupil so that an observer can observe the first and second parallax images at the first and second exit pupil positions by sequentially changing the display area. Go to the area and
The stereoscopic image reproducing device displaying the parallax image and the second parallax image.
【請求項14】 前記開口の像は水平方向の幅が50mm以
下であることを特徴とする請求項12又は13の立体像
再生装置。
14. The stereoscopic image reproducing apparatus according to claim 12, wherein the image of the opening has a width in the horizontal direction of 50 mm or less.
【請求項15】 前記第1の視差画像と第2の視差画像
すべてを表示する所要時間が1/30秒以内であることを特
徴とする請求項14の立体像再生装置。
15. The stereoscopic image reproducing apparatus according to claim 14, wherein the time required to display all of the first parallax image and the second parallax image is within 1/30 seconds.
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