JPH10268805A - 2d/3d画像表示装置 - Google Patents

2d/3d画像表示装置

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JPH10268805A
JPH10268805A JP9089928A JP8992897A JPH10268805A JP H10268805 A JPH10268805 A JP H10268805A JP 9089928 A JP9089928 A JP 9089928A JP 8992897 A JP8992897 A JP 8992897A JP H10268805 A JPH10268805 A JP H10268805A
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JP
Japan
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image
diffuser
lenticular lens
displaying
image display
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JP9089928A
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Shinichi Hirabayashi
真一 平林
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  • Liquid Crystal (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高輝度の2D表示が可能な2D/3D画像表
示装置を提供する。 【解決手段】 平行光線を発する光源1と、この平行光
線を集光するレンチキュラーレンズ15と、このレンチキ
ュラーレンズから入射した光線を僅かに拡散するディフ
ューザ5と、このディフューザからの光線が入射するL
CD6とを設け、レンチキュラーレンズが、2次元画像
を表示する場合と3次元画像を表示する場合とでディフ
ューザとの間の距離を変えるように構成する。レンチキ
ュラーレンズは3次元画像表示の場合、ディフューザ上
に焦点を結ぶように平行光線を集光し、2次元画像表示
の場合、ディフューザの手前に焦点を結ぶように集光
し、輝度の低下をもたらすこと無く、2次元画像を表示
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノートパソコン、
液晶モニタ、パチンコを始めとするゲーム機などのディ
スプレイとして使用する画像表示装置に関し、特に、高
輝度の2次元画像と3次元立体画像とを切り換えて表示
できるようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】3次元立体画像は、2次元画像では得ら
れないZ軸(奥行き)を表示することができ、各対象物
の位置関係を明確に判断、識別できる利点がある。従来
から、3次元立体を表示するディスプレイとしては、メ
ガネを掛けて見るタイプのものが広く知られている。こ
の装置では、左右のそれぞれの目で眺めるのと同じ位置
から写した左画像と右画像とを用意し、鏡やプリズムを
用いて、左画像を左目だけで、右画像を右目だけで見る
ように構成している。
【0003】しかし、この装置は、メガネを掛ける煩雑
さ等、問題点が多い。そこで、メガネなしで見ることが
できる3D(3ディメンジョン)画像表示装置の開発・
商品化が進められている。
【0004】メガネなしで3D画像と2D画像とを切り
換えて表示することができる画像表示装置がUSP.
5,410,345(Apr.25,1995)に記載
されている。この装置は、液晶表示装置に複眼レンズの
一種であるレンチキュラーレンズを用いて3D画像を表
示するものであり、図4に示すように、バックライト用
の光源ランプ1と、光源位置に細長い溝を有するスロッ
トマスク2と、電気制御に応じて入射光線を透過し、ま
たは拡散する2D/3Dディフューザ3と、平行な多数
のカマボコ状凸部レンズを有するレンチキュラーレンズ
4と、入射光線を僅かに拡散するディフューザ5と、2
枚の偏光板7、8の間に液晶物質が配置された液晶装置
(LCD)6とを備えている。
【0005】2D/3Dディフューザ3は、3D表示の
場合に、印加電圧がオンされて透明になり、光源1から
の光線をそのまま透過する。一方、2D表示の場合に
は、印加電圧がオフにされ、光源1から入射する光線を
拡散する。図4は3D表示の場合を示している。
【0006】また、LCD6は、多数のピクセル(画
素)9を有し、映像信号により所定の電界が印加された
ピクセル9では、偏光板7と偏光板8との間を、液晶を
介して光が通過し、また、その電界が印加されないピク
セル9では、液晶が光の通過を阻止する(液晶物質によ
っては逆に作用する場合もある)。LCD6は、この原
理によって映像信号に応じた画像を表示する。また、カ
ラーを表示するLCD6は、それぞれのピクセルの前に
赤、緑または青のカラーフィルタを備えており、ピクセ
ル9を光が通過するとき、その前に配置されたカラーフ
ィルタの色を表示する(カラー方式としては、その他の
方式を用いることもできる)。
【0007】この2D/3D画像表示装置は、3D画像
を次のように表示する。
【0008】前述するように、3D画像表示の場合、2
D/3Dディフューザ3は電圧が印加されて透明にな
る。そのため、光源1から出射された光線は、図4に示
すように、2D/3Dディフューザ3を透過してレンチ
キュラーレンズ4に入射する。レンチキュラーレンズ4
は、この光線を集光し、ディフューザ5上に焦点を結ぶ
複数本の光線に変える。ディフューザ5は、入射したこ
の光線の角度を僅かに拡げてLCD6に出射する。これ
は、画面を見る人のために、画像が見える領域を拡げ、
また、LCD6表面上の輝きを、より一様化するためで
ある。
【0009】ディフューザ5から出射された各々の光線
は、LCD6の異なるピクセル9を通過して、一方は右
目11に入射し、他方は左目10に入射する。
【0010】このように、この画像表示装置では、3D
画像表示の場合に、右目11で見るピクセル9の列(LC
D6の縦方向のピクセルの並び)と左目10で見るピクセ
ル9の列とが違ってくる。言い換えれば、右目11で見え
るピクセル列と左目10で見えるピクセル列とが異なるよ
うに、レンチキュラーレンズ4、ディフューザ5及びL
CD6の位置関係を規定している。
【0011】このとき、LCD6には3D用の映像信号
が供給される。この3D用映像信号は、左右のそれぞれ
の目の位置で写した左画像及び右画像の映像信号を用意
し、左目10で見えるLCD6ピクセル列に左画像の映像
信号が供給され、右目11で見えるピクセル列に右画像の
映像信号が供給されるように、2つの映像信号をインタ
ーリーブして作られる。このインターリーブした映像信
号をLCD6に供給することにより、右目11で見える各
ピクセル列に右画像が表示され、左目10で見える各ピク
セル列に左画像が表示される。その結果、画面を見る人
は、右目で右画像、左目で左画像を見ることになり、L
CD6に表示された画像を立体的に知覚することができ
る。
【0012】一方、この2D/3D画像表示装置では、
2D画像表示の場合に、2D/3Dディフューザ3の電
圧印加をオフにする。そのため、図5に示すように、2
D/3Dディフューザ3は、光源1から入射した光線を
拡散し、方向が揃っていない、ランダムな方向を向く光
線がレンチキュラーレンズ4に入射する。レンチキュラ
ーレンズ4は、これらの光線を集光することができず、
ランダムな方向を向く光線をディフューザ5に入射す
る。
【0013】同様に、ディフューザ5からの出射光の方
向もランダムになり、その結果、右目11及び左目10によ
って見ることができるLCD6のピクセル9の区別は無
くなり、左右の目で全てのピクセル9を同じように見る
ようになる。
【0014】このとき、LCD6に通常の2D用の映像
信号を供給することにより、LCD画面を見る人は、2
次元の画像を知覚する。
【0015】このように、この2D/3D画像表示装置
は、2D画像と3D画像とを選択的に表示することがで
き、2D画像または3D画像が記録された記録媒体を再
生するときに、記録画像に合わせて画像表示の設定を切
換えたり、2D画像の再生中に、特殊なシーンを3D画
像で表示したりすることが可能になる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この2D/3
D画像表示装置では、2D画像表示に切り換えた場合
に、表示画面の輝度が低下するという問題点がある。
【0017】これは、3D画像表示のときは、バックラ
イトの光源1からの光線がレンチキュラーレンズ4で集
光されてディフューザ5に入射し、そのままLCD6に
達するため、光量の不足は生じないが、2D画像表示の
ときは、光源1からの光線が2D/3Dディフューザ3
で拡散されるため、最終的にLCD6に達する光量が少
なくなるからである。
【0018】従来の装置では、これを補うため、2D表
示の場合に光源1の出力を上げるなどの措置が取られて
いるが、こうした手段では、回路構成が複雑になり、消
費電力が増加するなどの欠点がある。
【0019】本発明は、こうした従来の問題点を解決す
るものであり、高輝度の2D表示が可能な2D/3D画
像表示装置を提供することを目的としている。
【0020】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明の2D/
3D画像表示装置では、平行光線を発する光源と、この
平行光線を集光するレンチキュラーレンズと、このレン
チキュラーレンズから入射した光線を僅かに拡散するデ
ィフューザと、このディフューザからの光線が入射する
LCDとを設け、レンチキュラーレンズが、2次元画像
を表示する場合と3次元画像を表示する場合とでディフ
ューザとの間の距離を変えるように構成している。
【0021】この装置では、レンチキュラーレンズが、
3次元画像を表示する場合に、ディフューザ上に焦点を
結ぶように平行光線を集光し、2次元画像を表示する場
合に、ディフューザの手前に焦点を結ぶように平行光線
を集光する。
【0022】そのため、輝度の低下をもたらすこと無
く、2次元画像を表示することができる。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態の2D/3D画
像表示装置は、図1に示すように、サイドライト方式の
バックライト光源1と、前後への移動が可能なレンチキ
ュラーレンズ15と、入射光線を僅かに拡散するディフュ
ーザ5と、画像を表示するLCD6とを備えている。
【0024】サイドライト方式のバックライト光源1
は、図2に示すように枠状に形成された蛍光ランプ12
と、蛍光ランプ12の枠内に入る導光板14と、導光板14の
背面に設けられた反射板13とから成り、蛍光ランプ12か
らの光が導光板14に導かれ、反射板13で反射されて、導
光板14の前面よりほぼ平行な光線となって出射される。
【0025】レンチキュラーレンズ15は、3D画像表示
の場合と2D画像表示の場合とで異なる位置に置かれ
る。レンチキュラーレンズ15を移動するために、ここで
は、マグネットを利用した移動手段を設けており、レン
チキュラーレンズ15に固定した磁性片がケース側に設置
した電磁石に引き付けられて、レンチキュラーレンズ15
を所定距離だけ移動し、位置固定する。移動手段として
は、モータを利用するなど、他の手段を用いることが勿
論可能である。
【0026】レンチキュラーレンズ15は、移動手段によ
り、3D画像表示の場合に、図1に示すように、バック
ライト光源1からの平行光をディフューザ5の表面にフ
ォーカスする位置に配置される。このときのレンチキュ
ラーレンズ15とディフューザ5とLCD6との位置関係
は図4の場合と同じである。そのため、ディフューザ5
表面に集光された各光線は、ディフューザ5によってそ
の角度が僅かに拡げられてLCD6に入射し、LCD6
の異なるピクセル9を通過して、一方は右目11に、他方
は左目10に入射する。つまり、この場合には、右目11で
見るLCD6のピクセル列と左目10で見るピクセル列と
が違ってくる。
【0027】一方、2D画像表示のときは、図3に示す
ように、レンチキュラーレンズ15は、3D画像表示の場
合よりも、バックライト光源1に近い位置に、従って、
レンチキュラーレンズ15とディフューザ5との距離が3
D画像表示のときよりも長くなるように、配置される。
そのため、バックライト光源1の平行光は、レンチキュ
ラーレンズ15によりディフューザ5の前方で焦点を結ぶ
ことになり、ディフューザ5には、焦点を結んだ後の拡
散状態の光束が入射する。
【0028】ディフューザ5は、この光束をさらに拡散
してLCD6に出射する。その結果、ディフューザ5か
ら入射する光線とそれが通過するLCD6のピクセル9
との間の固定した対応関係が解消し、右目11及び左目10
によって見ることができるLCD6のピクセル9の区別
が無くなる。従って、画面を見る人は、左右の目で全て
のピクセル9を同じように見て、2D画像を知覚するこ
とになる。
【0029】このように、この装置では、レンチキュラ
ーレンズ3を機械的に移動することによって、2D画像
表示と3D画像表示とを切り換えている。
【0030】この装置では、2D画像表示の場合であっ
ても、3D画像表示のときと同じように、バックライト
光源1からの光線の殆どがLCD6に達するため、高輝
度の2D画像を表示することができる。
【0031】この装置は、例えば、3D画像表示のとき
のレンチキュラーレンズ15の位置、即ち、光源1からの
光線をディフューザ5上にフォーカスするためのレンチ
キュラーレンズ15の位置を許容誤差±0.36mmの範
囲に設定し、3D画像表示から2D画像表示に切り換え
たときのレンチキュラーレンズ15の移動距離を、1.5
mmに設定する。この設定条件を満たす装置では、2D
画像表示における輝度が、3D画像表示の輝度と殆ど変
わらないことが確かめられている。
【0032】なお、レンチキュラーレンズの移動方向
は、この実施の形態では、ディフューザ5から離れる方
向に動かしているが、逆に、2D画像表示の場合に、デ
ィフューザ5の方に近づけてもよい。
【0033】また、この装置では、従来のものに比べ
て、2D/3Dディフューザを必要としないため、薄型
形状に形成できる。また、バックライト光源をサイドラ
イト方式とすることによって、さらに薄型化が可能とな
り、装置全体の厚さを6〜7mmに構成することができ
る。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の2D/3D画像表示装置は、2D画像及び3D画像を
切り換えて表示することができ、また、複雑な回路構成
や消費電力の増加を伴うこと無く、2D画像の高輝度化
を図ることができる。
【0035】また、この装置は、薄型に構成することが
できるため、機器への組み込みが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態における2D/3D画像表示
装置の構成を示す説明図(3D画像表示の場合)、
【図2】実施形態の2D/3D画像表示装置で用いた光
源用蛍光ランプ、
【図3】実施形態の2D/3D画像表示装置の構成を示
す説明図(2D画像表示の場合)、
【図4】従来の2D/3D画像表示装置の構成を示す説
明図(3D画像表示の場合)、
【図5】従来の2D/3D画像表示装置の構成を示す説
明図(2D画像表示の場合)である。
【符号の説明】
1 光源 2 スロットマスク 3 2D/3Dディフューザ 4、15 レンチキュラーレンズ 5 ディフューザ 6 LCD 7、8 偏光板 9 ピクセル 10 左目 11 右目 12 蛍光ランプ 13 反射板 14 導光板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G09F 9/00 328 G09F 9/00 328

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2次元画像及び3次元画像を切り換えて
    表示する2D/3D画像表示装置において、 平行光線を発する光源と、 前記平行光線を集光するレンチキュラーレンズと、 前記レンチキュラーレンズから入射した光線を僅かに拡
    散するディフューザと、 前記ディフューザからの光線が入射するLCDとを備
    え、前記レンチキュラーレンズが、2次元画像を表示す
    る場合と3次元画像を表示する場合とで前記ディフュー
    ザとの間の距離を変えることを特徴とする2D/3D画
    像表示装置。
  2. 【請求項2】 前記レンチキュラーレンズが、3次元画
    像を表示する場合に、前記ディフューザ上に焦点を結ぶ
    ように前記平行光線を集光し、2次元画像を表示する場
    合に、前記ディフューザの手前に焦点を結ぶように前記
    平行光線を集光することを特徴とする請求項1に記載の
    2D/3D画像表示装置。
  3. 【請求項3】 前記レンチキュラーレンズが、2次元画
    像を表示する場合に、3次元画像を表示するときの位置
    より、前記ディフューザから離れる方向に移動すること
    を特徴とする請求項1または2に記載の2D/3D画像
    表示装置。
  4. 【請求項4】 前記光源が、サイドライト方式の光源で
    あることを特徴とする請求項1に記載の2D/3D画像
    表示装置。
JP9089928A 1997-03-26 1997-03-26 2d/3d画像表示装置 Pending JPH10268805A (ja)

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