JP6832064B2

JP6832064B2 - Stereoscopic image display device

Info

Publication number: JP6832064B2
Application number: JP2016004174A
Authority: JP
Inventors: 洗井　淳; 淳洗井; 直人岡市; 河北　真宏; 真宏河北; 一宏原; 人誌日浦; 隼人渡邉; 三浦　雅人; 雅人三浦; 健佑池谷; 正規加納; 片山　美和; 美和片山; 三科　智之; 智之三科
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2016-01-13
Filing date: 2016-01-13
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2036-01-13
Also published as: JP2017125906A

Description

本願発明は、インテグラルフォトグラフィ方式又は多眼方式で立体像を表示する立体像表示装置に関する。 The present invention relates to a stereoscopic image display device that displays a stereoscopic image by an integral photography method or a multi-eye method.

インテグラルフォトグラフィ（以下、ＩＰ）方式は、レンズアレイや空間フィルタを通して、被写体が存在する空間の情報を取得する手法のうち、微小な光学素子アレイを用いて、立体像を撮像及び表示する方式である（非特許文献１）。 The integral photography (hereinafter referred to as IP) method is a method of acquiring information on the space in which a subject exists through a lens array or a spatial filter, and is a method of capturing and displaying a stereoscopic image using a minute optical element array. (Non-Patent Document 1).

図１５を参照し、従来のＩＰ立体像撮影装置１１０について説明する。
図１５のように、ＩＰ立体像撮影装置１１０は、一平面状に凸レンズが配列されたレンズ群１１２と、撮像素子１１３とを備える。また、図１５には、被写体１１１と、撮影方向１１４と、レンズ群１１２によって結像される被写体１１１の像１１５とを図示した。 The conventional IP stereoscopic image photographing apparatus 110 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 15, the IP stereoscopic image photographing apparatus 110 includes a lens group 112 in which convex lenses are arranged in a plane, and an image pickup element 113. Further, FIG. 15 shows a subject 111, a shooting direction 114, and an image 115 of the subject 111 imaged by the lens group 112.

ＩＰ立体像撮影装置１１０は、レンズ群１１２を通して、被写体１１１を撮影する。撮像素子１１３には、レンズ群１１２を構成する凸レンズと同じ数だけ被写体１１１の像１１５が撮影される。以下、被写体１１１の像１１５を「要素画像」と呼ぶ。 The IP stereoscopic image photographing apparatus 110 photographs the subject 111 through the lens group 112. The image sensor 113 captures the same number of images 115 of the subject 111 as the convex lenses constituting the lens group 112. Hereinafter, the image 115 of the subject 111 is referred to as an "element image".

図１６を参照し、従来のＩＰ立体像表示装置１２０について説明する。
図１６のように、ＩＰ立体像表示装置１２０は、一平面状に凸レンズを配列したレンズ群１２２と、表示素子１２３とを備える。また、図１６には、立体像１２１と、観察方向１２４と、レンズ群１２２の像１２５と、像点１２６とを図示した。 The conventional IP stereoscopic image display device 120 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 16, the IP stereoscopic image display device 120 includes a lens group 122 in which convex lenses are arranged in a plane and a display element 123. Further, FIG. 16 shows a stereoscopic image 121, an observation direction 124, an image 125 of the lens group 122, and an image point 126.

表示素子１２３は、ＩＰ立体像撮影装置１１０で撮影された要素画像１１５に対応する要素画像１２５を表示する。この結果、図１６のように、ＩＰ立体像表示装置１２０は、被写体１１１が存在した場所と同じ位置に立体像１２１を生成する。 The display element 123 displays the element image 125 corresponding to the element image 115 photographed by the IP stereoscopic image photographing apparatus 110. As a result, as shown in FIG. 16, the IP stereoscopic image display device 120 generates the stereoscopic image 121 at the same position where the subject 111 exists.

ただし、図１５のように、撮影方向１１４から見た場合、被写体１１１の円柱が角柱に対して手前に存在する。一方、図１６のように、被写体１１１に対応する立体像１２１は、観察方向１２４から見て、角柱が円柱の手前に生成される。つまり、被写体１１１と比較して奥行きが反転した逆視像が生成される。この逆視像を回避するためには、個々の要素画像１１５を点対称に反転した上で、表示素子１２３に表示すればよいことが知られている。 However, as shown in FIG. 15, when viewed from the shooting direction 114, the cylinder of the subject 111 exists in front of the prism. On the other hand, as shown in FIG. 16, in the stereoscopic image 121 corresponding to the subject 111, a prism is generated in front of the cylinder when viewed from the observation direction 124. That is, a retrospective image whose depth is inverted as compared with the subject 111 is generated. It is known that in order to avoid this retrospective image, the individual element images 115 may be inverted point-symmetrically and then displayed on the display element 123.

また、ＩＰとは別の立体像表示方式として、多眼立体方式が知られている。
図１７を参照し、従来の多眼立体像表示装置１５０について説明する。
図１７のように、多眼立体像表示装置１５０は、複数の視点画像の内の１つの視点画像を表示する表示素子１５１と、アフォーカル光学系を構成する第１の凸レンズ１５２及び第２の凸レンズ１５４と、光の進行方向（光線の幅）を制御するピンホール１５３と、垂直方向に光を拡散する拡散板１５５とを備える。また、図１７には、観察方向１５６を図示した。 Further, as a stereoscopic image display method different from IP, a multi-lens stereoscopic method is known.
A conventional multi-lens stereoscopic image display device 150 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 17, the multi-lens stereoscopic image display device 150 includes a display element 151 for displaying one viewpoint image among a plurality of viewpoint images, and a first convex lens 152 and a second convex lens 152 constituting an afocal optical system. It includes a convex lens 154, a pinhole 153 that controls the traveling direction of light (width of light rays), and a diffuser plate 155 that diffuses light in the vertical direction. Further, FIG. 17 shows the observation direction 156.

多眼立体像表示装置１５０では、表示素子１５１に表示された視点画像の光が出射される。このため、観察方向１５６から眺めると、表示素子１５１に表示された視点画像を見ることができる。 In the multi-eye stereoscopic image display device 150, the light of the viewpoint image displayed on the display element 151 is emitted. Therefore, when viewed from the observation direction 156, the viewpoint image displayed on the display element 151 can be seen.

図１８を参照し、従来の多眼立体像表示装置１６０の第２例について説明する。
図１８のように、多眼立体像表示装置１６０は、図１７の多眼立体像表示装置１５０を視点数だけ配列したものであり、表示素子アレイ１６１と、アフォーカル光学系を構成する凸レンズアレイ１６２及び凸レンズ１６４と、光の進行方向（光線の幅）を制御するピンホールアレイ１６３と、垂直方向に光を拡散する拡散板１６５とを備える。 A second example of the conventional multi-lens stereoscopic image display device 160 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 18, the multi-lens stereoscopic image display device 160 is an array of the multi-lens stereoscopic image display device 150 of FIG. 17 for the number of viewpoints, and is a display element array 161 and a convex lens array constituting an afocal optical system. It includes 162, a convex lens 164, a pinhole array 163 that controls the traveling direction (width of light rays) of light, and a diffuser plate 165 that diffuses light in the vertical direction.

この多眼立体像表示装置１６０では、表示素子１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃに表示された異なる視点画像の光が、それぞれ異なる方向１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃに向けて出射される。このため，観察者が方向１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃの反対方向から眺めると、対応する表示素子１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃに表示された視点画像を見ることができる。このとき、実物を異なる方向から眺めた際に見える様子と、表示素子１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃに表示される視点画像とが対応づけられていれば、観察者は立体像を観察することができる。 In this multi-eye stereoscopic image display device 160, the light of different viewpoint images displayed on the display elements 161a, 161b, 161c is emitted in different directions 165a, 165b, 165c, respectively. Therefore, when the observer looks from the opposite direction of the directions 165a, 165b, 165c, he / she can see the viewpoint image displayed on the corresponding display elements 161a, 161b, 161c. At this time, the observer can observe the stereoscopic image as long as the appearance when the real object is viewed from different directions is associated with the viewpoint image displayed on the display elements 161a, 161b, 161c.

「変形２次元配置した多重テレセントリック光学系を用いた３次元ディスプレイ」、高木康博、映像情報メディア学会誌、Vol.57、No.2、pp.293-300(2003)"Three-dimensional display using multiple telecentric optical system arranged in two-dimensional deformation", Yasuhiro Takagi, Journal of Video Information Media Society, Vol.57, No.2, pp.293-300 (2003)

ここで、ＩＰ方式では、表示素子１２３は、図１９のように、例えば液晶パネルなど、有限の大きさを有する画素１４１が２次元状に配置された画素構造１３１を有する。図１９では、１個の画素１４１から出射される光線が、１本の光線として図示されており、立体像の像点１２６が複数の光線によって生成されている。
なお、図１９は、２次元状の画素構造１３１の一部だけを図示している。 Here, in the IP system, as shown in FIG. 19, the display element 123 has a pixel structure 131 in which pixels 141 having a finite size, such as a liquid crystal panel, are arranged two-dimensionally. In FIG. 19, the light rays emitted from one pixel 141 are shown as one light ray, and the image points 126 of the stereoscopic image are generated by the plurality of light rays.
Note that FIG. 19 illustrates only a part of the two-dimensional pixel structure 131.

しかし、図２０のように、実際には画素１４１は有限の大きさを持っているため、１個の画素１４１から出射した光は、対応するレンズ１４２を出射した後、光の広がり１４３を有することになる。つまり、画素１４１の上側から出射した光線（破線で図示）と、この画素１４１の下側から出射した光線（実線で図示）との幅により、光の広がり１４３（ドットで図示）が形成される。このように光線の幅が狭いほど、小さな像点１２６を表現することが可能となるが、光の広がり１４３を有するために、立体像の解像度を劣化させる要因となっていた。 However, as shown in FIG. 20, since the pixel 141 actually has a finite size, the light emitted from one pixel 141 has a light spread 143 after emitting the corresponding lens 142. It will be. That is, the width of the light beam emitted from the upper side of the pixel 141 (shown by the broken line) and the light ray emitted from the lower side of the pixel 141 (shown by the solid line) forms a light spread 143 (shown by the dots). .. As described above, the narrower the width of the light beam, the smaller the image point 126 can be expressed. However, since the light spreads 143, it is a factor that deteriorates the resolution of the stereoscopic image.

また、多眼方式では、表示素子１５１は、図２１のように、例えば液晶パネルなど、有限の大きさを有する画素１７１が２次元状に配置された画素構造を有する。このように、実際には画素１７１は有限の大きさを持っているため、１個の画素１７１から出射して、アフォーカル光学系を構成する凸レンズ１７２，１７４及びピンホール１７３を通過すると、光の広がり１７５を有することになる。複数の視点画像を表示する際の指向性が高いほど、多くの視点画像を表示でき、立体像の品質を高めることができるが、光の広がり１７５（ドットで図示）を有するため、立体像の品質を劣化させる要因となっていた。
なお、図２１では、２次元状の画素構造の一部だけを図示している。 Further, in the multi-lens system, as shown in FIG. 21, the display element 151 has a pixel structure in which pixels 171 having a finite size, such as a liquid crystal panel, are arranged two-dimensionally. As described above, since the pixel 171 actually has a finite size, when the pixel 171 is emitted from one pixel 171 and passes through the convex lenses 172 and 174 and the pinhole 173 constituting the afocal optical system, light is emitted. Will have a spread of 175. The higher the directivity when displaying a plurality of viewpoint images, the more viewpoint images can be displayed and the quality of the stereoscopic image can be improved. However, since the light spread 175 (shown by dots), the stereoscopic image can be displayed. It was a factor that deteriorated the quality.
Note that FIG. 21 illustrates only a part of the two-dimensional pixel structure.

本願発明は、立体像の解像度や品質の劣化を抑えた立体像表示装置を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a stereoscopic image display device in which deterioration of resolution and quality of stereoscopic images is suppressed.

前記した課題に鑑みて、本願発明に係る立体像表示装置は、複数の光学素子が２次元状に配列された光学素子アレイと、光学素子に対応する画像を表示する表示素子とを備えるインテグラルフォトグラフィ方式又は多眼方式の立体像表示装置であって、表示素子は、所定の大きさを有する画素で構成され、表示素子の画素から光学素子に到る光線の光路上に配置され、所定の大きさを有する画素からの光線の広がりを抑制する光線幅抑制部材を画素毎に備え、光線幅抑制部材は、画素に隣接配置され、画素からの光の一部を遮光する遮光マスクであり、遮光マスクの開口部は、光学素子の回折限界まで小さくした構成とした。 In view of the above-mentioned problems, the stereoscopic image display device according to the present invention is integral including an optical element array in which a plurality of optical elements are arranged in a two-dimensional manner and a display element for displaying an image corresponding to the optical elements. A three-dimensional image display device of a photography type or a multi-lens type , the display element is composed of pixels having a predetermined size, and is arranged on the optical path of light rays from the pixels of the display element to the optical element, and is predetermined. Each pixel is provided with a light width suppressing member that suppresses the spread of light from a pixel having the size of , and the light width suppressing member is a light-shielding mask that is arranged adjacent to the pixel and blocks a part of the light from the pixel. The opening of the light-shielding mask is made as small as the diffraction limit of the optical element.

かかる構成によれば、立体像表示装置は、光線幅抑制部材が光線の広がりを抑制するので、ＩＰ方式では像点が小さくなり、多眼方式では光の指向性が向上する。 According to such a configuration, in the stereoscopic image display device, since the light beam width suppressing member suppresses the spread of light rays, the image point becomes smaller in the IP method, and the directivity of light improves in the multi-eye method.

本願発明によれば、以下のような優れた効果を奏する。
本願発明に係る立体像表示装置は、光線幅抑制部材が光線の広がりを抑制するので、ＩＰ方式では像点が小さくなり、多眼方式では光の指向性が向上し、立体像の解像度や品質の劣化が抑えられる。 According to the invention of the present application, the following excellent effects are obtained.
In the stereoscopic image display device according to the present invention, since the light beam width suppressing member suppresses the spread of light rays, the image point becomes smaller in the IP method, the directivity of light is improved in the multi-eye method, and the resolution and quality of the stereoscopic image are improved. Deterioration is suppressed.

本願発明の第１実施形態に係るＩＰ立体像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the IP stereoscopic image display device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１のＩＰ立体像表示装置における光の広がりを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the spread of light in the IP stereoscopic image display device of FIG. 本願発明の第２実施形態に係るＩＰ立体像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the IP stereoscopic image display device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図３のＩＰ立体像表示装置の画素構造を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the pixel structure of the IP stereoscopic image display device of FIG. 図３のＩＰ立体像表示装置による光線幅の抑制を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the suppression of the light ray width by the IP stereoscopic image display device of FIG. 本願発明の第３実施形態に係るＩＰ立体像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the IP stereoscopic image display device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 図６のＩＰ立体像表示装置の画素構造を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the pixel structure of the IP stereoscopic image display device of FIG. 本願発明の第４実施形態に係る多眼立体像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the multi-eye stereoscopic image display device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 図８の多眼立体像表示装置の画素構造を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the pixel structure of the multi-eye stereoscopic image display device of FIG. 本願発明の第５実施形態に係る多眼立体像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the multi-eye stereoscopic image display device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 図１０の多眼立体像表示装置の画素構造を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the pixel structure of the multi-eye stereoscopic image display device of FIG. 図１０の多眼立体像表示装置による光線幅の抑制を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the suppression of the light ray width by the multi-eye stereoscopic image display device of FIG. 本願発明の第６実施形態に係る多眼立体像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the multi-eye stereoscopic image display device which concerns on 6th Embodiment of this invention. 図１３の多眼立体像表示装置の画素構造を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the pixel structure of the multi-eye stereoscopic image display device of FIG. 従来のＩＰ立体像撮影装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional IP stereoscopic image photographing apparatus. 従来のＩＰ立体像表示装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the conventional IP stereoscopic image display device. 従来の多眼立体像表示装置の第１例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the 1st example of the conventional multi-eye stereoscopic image display device. 従来の多眼立体像表示装置の第２例の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the 2nd example of the conventional multi-eye stereoscopic image display apparatus. 従来のＩＰ立体像表示装置の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional IP stereoscopic image display device. 図１９の立体像表示装置における光の広がりを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the spread of light in the stereoscopic image display device of FIG. 従来の多眼立体像表示装置における光の広がりを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the spread of light in the conventional multi-eye stereoscopic image display device.

以下、本願発明の各実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各実施形態において、同一の部材には同一の符号を付し、説明を省略した。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In each embodiment, the same members are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

（第１実施形態、ＩＰ方式、遮光マスク）
図１を参照し、本願発明の第１実施形態に係るＩＰ立体像表示装置（立体像表示装置）１０の構成について、説明する。
ＩＰ立体像表示装置１０は、ＩＰ方式で立体像を表示するものであり、図１のように、表示素子１と、レンズアレイ（光学素子アレイ）４とを備える。 (First embodiment, IP method, shading mask)
The configuration of the IP stereoscopic image display device (stereoscopic image display device) 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The IP stereoscopic image display device 10 displays a stereoscopic image by an IP method, and includes a display element 1 and a lens array (optical element array) 4 as shown in FIG.

表示素子１は、一般的なＩＰ立体像撮像装置（例えば、図１５）で撮像された要素画像群を表示するものである。この表示素子１は、画素２と、遮光マスク（光線幅抑制部材）３を備える。本実施形態では、表示素子１は、自発光型又は受光型の何れであってもよい。例えば、表示素子１は、画素２が配列された液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等のディスプレイである。 The display element 1 displays a group of element images captured by a general IP stereoscopic image imaging device (for example, FIG. 15). The display element 1 includes pixels 2 and a light-shielding mask (light ray width suppressing member) 3. In the present embodiment, the display element 1 may be either a self-luminous type or a light receiving type. For example, the display element 1 is a display such as a liquid crystal display, an organic EL display, or a plasma display in which pixels 2 are arranged.

遮光マスク３は、画素２から凸レンズ（光学素子）４ａに到る光線の光路上に配置され、光線の広がりを抑制するものである。本実施形態では、遮光マスク３は、画素２に隣接配置され、画素２からの光の一部を遮光する。つまり、遮光マスク３は、その中央に開口部が形成され、この開口部に入射した光を通過させると共に、開口部以外に入射した光を遮蔽する。この遮光マスク３は、画素２からの光を遮光できるものであればよい。例えば、遮光マスク３は、遮光フィルム、又は、金属、プラスチック等の遮光板に開口部を形成したものである。ここで、遮光マスク３の開口部は、その大きさが特に制限されないが、凸レンズ４ａの回折限界まで小さくすることが好ましい。 The light-shielding mask 3 is arranged on the optical path of the light beam from the pixel 2 to the convex lens (optical element) 4a, and suppresses the spread of the light beam. In the present embodiment, the shading mask 3 is arranged adjacent to the pixel 2 and blocks a part of the light from the pixel 2. That is, the light-shielding mask 3 has an opening formed in the center thereof, allows light incident on the opening to pass through, and shields light incident on other than the opening. The shading mask 3 may be any as long as it can block the light from the pixel 2. For example, the light-shielding mask 3 has an opening formed in a light-shielding film or a light-shielding plate made of metal, plastic, or the like. Here, the size of the opening of the light-shielding mask 3 is not particularly limited, but it is preferable to reduce the opening to the diffraction limit of the convex lens 4a.

レンズアレイ４は、凸レンズ４ａが２次元状に配列された凸レンズアレイである。このレンズアレイ４は、表示素子１の要素画像に対応する凸レンズ４ａが、像点５に立体像を結像させる。本実施形態では、レンズアレイ４は、凸レンズ４ａの焦平面上に表示素子１が位置するように、配置されている。また、凸レンズ４ａは、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。 The lens array 4 is a convex lens array in which convex lenses 4a are arranged two-dimensionally. In the lens array 4, the convex lens 4a corresponding to the element image of the display element 1 forms a stereoscopic image at the image point 5. In the present embodiment, the lens array 4 is arranged so that the display element 1 is located on the focal plane of the convex lens 4a. Further, the convex lens 4a is a general convex lens made of optical glass or optical plastic.

＜光線幅の抑制＞
以下、ＩＰ立体像表示装置１０による光線幅の抑制について説明する。
図２のように、ＩＰ立体像表示装置１０は、遮光マスク３を配置することで、遮光マスク３の開口部上側から出射した光線（破線で図示）と、遮光マスク３の開口部下側から光線（実線で図示）との幅により、光の広がり６（淡いドットで図示）が形成される。このように、ＩＰ立体像表示装置１０は、遮光マスク３を配置しない場合の光の広がり１４３と比べて、光の広がり６を抑えることができる。 <Suppression of ray width>
Hereinafter, suppression of the light beam width by the IP stereoscopic image display device 10 will be described.
As shown in FIG. 2, in the IP stereoscopic image display device 10, by arranging the light-shielding mask 3, the light rays emitted from the upper side of the opening of the light-shielding mask 3 (shown by the broken line) and the light rays from the lower side of the opening of the light-shielding mask 3 The width with (shown by solid line) forms a light spread 6 (shown by light dots). As described above, the IP stereoscopic image display device 10 can suppress the light spread 6 as compared with the light spread 143 when the light-shielding mask 3 is not arranged.

図１，図２では画素２及び遮光マスク３を１個のみ図示したが、実際には表示素子１が複数の画素２で構成され、画素２のそれぞれに遮光マスク３が配置される。そして、ＩＰ立体像表示装置１０は、複数の画素２から出射した光線により立体像を生成する。このとき、ＩＰ立体像表示装置１０は、遮光マスク３により光線の広がり６を狭くできるため、立体像の解像度の劣化を抑えることができる。 Although only one pixel 2 and one light-shielding mask 3 are shown in FIGS. 1 and 2, the display element 1 is actually composed of a plurality of pixels 2, and the light-shielding mask 3 is arranged in each of the pixels 2. Then, the IP stereoscopic image display device 10 generates a stereoscopic image from the light rays emitted from the plurality of pixels 2. At this time, since the IP stereoscopic image display device 10 can narrow the spread 6 of the light beam by the shading mask 3, it is possible to suppress the deterioration of the resolution of the stereoscopic image.

（第２実施形態、ＩＰ方式、ピンホール）
図３を参照し、本願発明の第２実施形態に係るＩＰ立体像表示装置１０Ｂの構成について、第１実施形態と異なる点を説明する。
ＩＰ立体像表示装置１０Ｂは、ＩＰ方式で立体像を表示するものであり、図３のように、表示素子１Ｂと、レンズアレイ４とを備える。 (Second embodiment, IP method, pinhole)
With reference to FIG. 3, the configuration of the IP stereoscopic image display device 10B according to the second embodiment of the present invention will be described as being different from the first embodiment.
The IP stereoscopic image display device 10B displays a stereoscopic image by an IP method, and includes a display element 1B and a lens array 4 as shown in FIG.

表示素子１Ｂは、複数の画素ユニット（画素）７が２次元状に配列されたものである。この画素ユニット７は、図４のように、光源７ａと、集光光学系７ｂと、ピンホール（光線幅抑制部材）７ｃとを備える。 The display element 1B is a two-dimensional array of a plurality of pixel units (pixels) 7. As shown in FIG. 4, the pixel unit 7 includes a light source 7a, a condensing optical system 7b, and a pinhole (light ray width suppressing member) 7c.

光源７ａは、レーザ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の自発光型の光源である。
集光光学系７ｂは、光源７ａからの光を集光するものである。例えば、集光光学系７ｂは、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。 The light source 7a is a self-luminous light source such as a laser or an LED (Light Emitting Diode).
The condensing optical system 7b collects the light from the light source 7a. For example, the condensing optical system 7b is a general convex lens made of optical glass or optical plastic.

ピンホール７ｃは、光源７ａから凸レンズ（光学素子）４ａに到る光線の光路上に配置され、光線の広がりを抑制するものである。本実施形態では、ピンホール７ｃは、集光光学系７ｂの焦点位置（集光点）に配置されている。つまり、ピンホール７ｃは、その中央に開口部が形成され、この開口部に入射した光を通過させると共に、開口部以外に入射した光を遮蔽する。このピンホール７ｃは、集光光学系７ｂを通過した光を遮光できるものであればよい。例えば、ピンホール７ｃは、遮光フィルム、又は、金属、プラスチック等の遮光板に開口部を形成したものである。ここで、ピンホール７ｃの開口部の大きさは、図１の遮光マスク３の開口部と同等とすることが好ましい。
本実施形態では、ＩＰ立体像表示装置１０Ｂは、光源７ａと凸レンズ４ａの主点とを結んだ線分上に、集光光学系７ｂ及びピンホール７ｃが配置されている。 The pinhole 7c is arranged on the optical path of the light beam from the light source 7a to the convex lens (optical element) 4a, and suppresses the spread of the light beam. In the present embodiment, the pinhole 7c is arranged at the focal position (condensing point) of the condensing optical system 7b. That is, the pinhole 7c has an opening formed in the center thereof, allows light incident on the opening to pass through, and shields light incident on other than the opening. The pinhole 7c may be any as long as it can block the light that has passed through the condensing optical system 7b. For example, the pinhole 7c has an opening formed in a light-shielding film or a light-shielding plate made of metal, plastic, or the like. Here, it is preferable that the size of the opening of the pinhole 7c is the same as the opening of the light-shielding mask 3 of FIG.
In the present embodiment, in the IP stereoscopic image display device 10B, the condensing optical system 7b and the pinhole 7c are arranged on a line segment connecting the light source 7a and the principal point of the convex lens 4a.

＜光線幅の抑制＞
図４，図５を参照し、ＩＰ立体像表示装置１０Ｂによる光線幅の抑制について説明する。
図４のように、ＩＰ立体像表示装置１０Ｂは、ピンホール７ｃを通過した後の光の広がりを、レンズアレイ４を構成する凸レンズ４ａの直径以下にする必要がある。 <Suppression of ray width>
With reference to FIGS. 4 and 5, the suppression of the light beam width by the IP stereoscopic image display device 10B will be described.
As shown in FIG. 4, the IP stereoscopic image display device 10B needs to make the spread of light after passing through the pinhole 7c less than the diameter of the convex lens 4a constituting the lens array 4.

このため、図５のように、集光光学系７ｂの直径Ｗ１と、集光光学系７ｂからピンホール７ｃまでの距離Ｌ１と、ピンホール７ｃから凸レンズ４ａまでの距離Ｌ２と、凸レンズ４ａの直径Ｗ２とを適切に設定する必要がある。具体的には、直径Ｗ１，Ｗ２及び距離Ｌ１，Ｌ２は、式（１）を満たすことが好ましく、式（２）を満たす必要がある。 Therefore, as shown in FIG. 5, the diameter W1 of the condensing optical system 7b, the distance L1 from the condensing optical system 7b to the pinhole 7c, the distance L2 from the pinhole 7c to the convex lens 4a, and the diameter of the convex lens 4a. It is necessary to set W2 appropriately. Specifically, the diameters W1 and W2 and the distances L1 and L2 preferably satisfy the formula (1), and need to satisfy the formula (2).

図３，図４では画素ユニット７を１個のみ図示したが、実際には表示素子１Ｂが複数の画素ユニット７で構成され、画素ユニット７のそれぞれにピンホール７ｃが配置される。そして、ＩＰ立体像表示装置１０Ｂは、複数の光源７ａから出射した光線により立体像を生成する。このとき、ＩＰ立体像表示装置１０Ｂは、ピンホール７ｃにより光線の広がりを狭くできるため、立体像の解像度の劣化を抑えることができる。
なお、図４では、ピンホール７ｃを通過する光線のみを図示したが、実際にはピンホール７ｃで遮光される光線が存在する。 Although only one pixel unit 7 is shown in FIGS. 3 and 4, the display element 1B is actually composed of a plurality of pixel units 7, and pinholes 7c are arranged in each of the pixel units 7. Then, the IP stereoscopic image display device 10B generates a stereoscopic image by the light rays emitted from the plurality of light sources 7a. At this time, since the IP stereoscopic image display device 10B can narrow the spread of light rays by the pinhole 7c, deterioration of the resolution of the stereoscopic image can be suppressed.
Although only the light rays passing through the pinhole 7c are shown in FIG. 4, there are actually light rays blocked by the pinhole 7c.

（第３実施形態、ＩＰ方式、コリメータ）
図６を参照し、本願発明の第３実施形態に係るＩＰ立体像表示装置１０Ｃの構成について、第２実施形態と異なる点を説明する。
ＩＰ立体像表示装置１０Ｃは、ＩＰ方式で立体像を表示するものであり、図６のように、表示素子１Ｃと、レンズアレイ４とを備える。 (Third embodiment, IP method, collimator)
With reference to FIG. 6, the configuration of the IP stereoscopic image display device 10C according to the third embodiment of the present invention will be described as being different from the second embodiment.
The IP stereoscopic image display device 10C displays a stereoscopic image by an IP method, and includes a display element 1C and a lens array 4 as shown in FIG.

表示素子１Ｃは、複数の画素ユニット（画素）８が２次元状に配列されたものである。この画素ユニット８は、図７のように、光源８ａと、コリメータ８Ｃと、集光光学系（第１集光光学系）８ｅと、ピンホール（第１ピンホール）８ｆとを備える。
光源８ａは、レーザ、ＬＥＤ等の自発光型の光源である。 The display element 1C is a two-dimensional array of a plurality of pixel units (pixels) 8. As shown in FIG. 7, the pixel unit 8 includes a light source 8a, a collimator 8C, a condensing optical system (first condensing optical system) 8e, and a pinhole (first pinhole) 8f.
The light source 8a is a self-luminous light source such as a laser or an LED.

コリメータ８Ｃは、光源８ａからの光を平行光に変換するものである。このコリメータ８Ｃは、集光光学系（第２集光光学系）８ｂと、ピンホール（第２ピンホール）８ｃと、コリメータレンズ８ｄとを備える。
集光光学系８ｂは、光源８ａからの光を集光するものである。例えば、集光光学系８ｂは、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。 The collimator 8C converts the light from the light source 8a into parallel light. The collimator 8C includes a condensing optical system (second condensing optical system) 8b, a pinhole (second pinhole) 8c, and a collimator lens 8d.
The condensing optical system 8b collects the light from the light source 8a. For example, the condensing optical system 8b is a general convex lens made of optical glass or optical plastic.

ピンホール８ｃは、光源８ａから凸レンズ（光学素子）４ａに到る光線の光路上に配置され、光線の広がりを抑制するものである。本実施形態では、ピンホール８ｃは、集光光学系８ｂの焦点位置に光線幅抑制部材として配置されている。つまり、ピンホール８ｃは、その中央に開口部が形成され、この開口部に入射した光を通過させると共に、開口部以外に入射した光を遮蔽する。このピンホール８ｃは、集光光学系８ｂを通過した光を遮光できるものであればよい。例えば、ピンホール８ｃは、遮光フィルム、又は、金属、プラスチック等の遮光板に開口部を形成したものである。ここで、ピンホール８ｃの開口部の大きさは、図１の遮光マスク３の開口部と同等とすることが好ましい。 The pinhole 8c is arranged on the optical path of the light beam from the light source 8a to the convex lens (optical element) 4a, and suppresses the spread of the light beam. In the present embodiment, the pinhole 8c is arranged as a light width suppressing member at the focal position of the condensing optical system 8b. That is, the pinhole 8c has an opening formed in the center thereof, allows light incident on the opening to pass through, and shields light incident on other than the opening. The pinhole 8c may be any as long as it can block the light that has passed through the condensing optical system 8b. For example, the pinhole 8c has an opening formed in a light-shielding film or a light-shielding plate made of metal, plastic, or the like. Here, the size of the opening of the pinhole 8c is preferably the same as the opening of the light-shielding mask 3 of FIG.

コリメータレンズ８ｄは、焦点位置にピンホール８ｃが位置するように配置され、ピンホール８ｃを通過した光を平行光に変換するものである。
集光光学系８ｅは、コリメータ８Ｃを通過した光を集光するものである。
本実施形態では、コリメータレンズ８ｄ及び集光光学系８ｅは、集光光学系８ｂと同様の凸レンズである。 The collimator lens 8d is arranged so that the pinhole 8c is located at the focal position, and converts the light that has passed through the pinhole 8c into parallel light.
The condensing optical system 8e condenses the light that has passed through the collimator 8C.
In the present embodiment, the collimator lens 8d and the condensing optical system 8e are convex lenses similar to the condensing optical system 8b.

ピンホール８ｆは、光源８ａから凸レンズ（光学素子）４ａに到る光線の光路上に配置され、光線の広がりを抑制するものである。本実施形態では、ピンホール８ｆは、集光光学系８ｅの焦点位置に光線幅抑制部材として配置されている。このピンホール８ｆの構造及び素材は、ピンホール８ｃと同様のため、説明を省略する。 The pinhole 8f is arranged on the optical path of the light beam from the light source 8a to the convex lens (optical element) 4a, and suppresses the spread of the light beam. In the present embodiment, the pinhole 8f is arranged as a light beam width suppressing member at the focal position of the condensing optical system 8e. Since the structure and material of the pinhole 8f are the same as those of the pinhole 8c, the description thereof will be omitted.

本実施形態では、ＩＰ立体像表示装置１０Ｃは、光源８ａと凸レンズ４ａの主点とを結んだ線分上に、コリメータ８Ｃと、集光光学系８ｅと、ピンホール８ｆとが配置されている。 In the present embodiment, in the IP stereoscopic image display device 10C, the collimator 8C, the condensing optical system 8e, and the pinhole 8f are arranged on a line segment connecting the light source 8a and the principal point of the convex lens 4a. ..

＜光線幅の抑制＞
図５，図７を参照し、ＩＰ立体像表示装置１０Ｃによる光線幅の抑制について説明する。
図７のように、ＩＰ立体像表示装置１０Ｃは、ピンホール８ｆを通過した後の光の広がりを、レンズアレイ４を構成する凸レンズ４ａの直径以下にする必要がある。 <Suppression of ray width>
With reference to FIGS. 5 and 7, the suppression of the light beam width by the IP stereoscopic image display device 10C will be described.
As shown in FIG. 7, the IP stereoscopic image display device 10C needs to make the spread of light after passing through the pinhole 8f smaller than the diameter of the convex lens 4a constituting the lens array 4.

このため、図５のように、集光光学系８ｅの直径Ｗ１と、集光光学系８ｅからピンホール８ｆまでの距離Ｌ１と、ピンホール８ｆから凸レンズ４ａまでの距離Ｌ２と、凸レンズ４ａの直径Ｗ２とを適切に設定する必要がある。具体的には、直径Ｗ１，Ｗ２及び距離Ｌ１，Ｌ２は、前記した式（１）を満たすことが好ましく、前記した式（２）を満たす必要がある。 Therefore, as shown in FIG. 5, the diameter W1 of the condensing optical system 8e, the distance L1 from the condensing optical system 8e to the pinhole 8f, the distance L2 from the pinhole 8f to the convex lens 4a, and the diameter of the convex lens 4a. It is necessary to set W2 appropriately. Specifically, the diameters W1 and W2 and the distances L1 and L2 preferably satisfy the above formula (1), and need to satisfy the above formula (2).

図６，図７では画素ユニット８を１個のみ図示したが、実際には表示素子１Ｃが複数の画素ユニット８で構成され、画素ユニット８のそれぞれにピンホール８ｃ，８ｆが配置される。そして、ＩＰ立体像表示装置１０Ｃは、複数の光源８ａから出射した光線により立体像を生成する。このとき、ＩＰ立体像表示装置１０Ｃは、ピンホール８ｃ，８ｆにより光線の広がりを狭くできるため、立体像の解像度の劣化を抑えることができる。
なお、図７では、ピンホール８ｃ，８ｆを通過する光線のみを図示したが、実際にはピンホール８ｃ，８ｆで遮光される光線が存在する。 Although only one pixel unit 8 is shown in FIGS. 6 and 7, the display element 1C is actually composed of a plurality of pixel units 8, and pinholes 8c and 8f are arranged in each of the pixel units 8. Then, the IP stereoscopic image display device 10C generates a stereoscopic image by the light rays emitted from the plurality of light sources 8a. At this time, since the IP stereoscopic image display device 10C can narrow the spread of light rays by the pinholes 8c and 8f, deterioration of the resolution of the stereoscopic image can be suppressed.
Although only the light rays passing through the pinholes 8c and 8f are shown in FIG. 7, there are actually light rays blocked by the pinholes 8c and 8f.

ここで、ＩＰ立体像表示装置１０，１０Ｂ，１０Ｃの違いについて説明を補足する。
図２のように、ＩＰ立体像表示装置１０は、遮光マスク３を画素２に隣接配置するだけなので、構成が簡易になる。一方、ＩＰ立体像表示装置１０は、遮光マスク３の遮光量が多くなるので、立体像が暗くなる。
図４のように、ＩＰ立体像表示装置１０Ｂは、集光光学系７ｂが必要となるので、構成が複雑になる。一方、ＩＰ立体像表示装置１０Ｂは、集光光学系７ｂがピンホール７ｃの開口部に集光するので遮光量が少なくなり、立体像が明るくなる。
図７のように、ＩＰ立体像表示装置１０Ｃは、コリメータ８Ｃ及び集光光学系８ｅが必要となるので、構成がさらに複雑になる。一方、ＩＰ立体像表示装置１０Ｃは、集光光学系８ｂがピンホール８ｃの開口部に集光した後、集光光学系８ｅがピンホール８ｆの開口部に再度集光するので、遮光量がさらに少なくなり、立体像がより明るくなる。 Here, the description of the difference between the IP stereoscopic image display devices 10, 10B, and 10C will be supplemented.
As shown in FIG. 2, since the IP stereoscopic image display device 10 only arranges the light-shielding mask 3 adjacent to the pixel 2, the configuration is simplified. On the other hand, in the IP stereoscopic image display device 10, the shading amount of the shading mask 3 increases, so that the stereoscopic image becomes dark.
As shown in FIG. 4, the IP stereoscopic image display device 10B requires a condensing optical system 7b, which complicates the configuration. On the other hand, in the IP stereoscopic image display device 10B, since the condensing optical system 7b condenses light on the opening of the pinhole 7c, the amount of shading is reduced and the stereoscopic image becomes brighter.
As shown in FIG. 7, the IP stereoscopic image display device 10C requires a collimator 8C and a condensing optical system 8e, so that the configuration is further complicated. On the other hand, in the IP stereoscopic image display device 10C, after the condensing optical system 8b condenses light on the opening of the pinhole 8c, the condensing optical system 8e condenses light again on the opening of the pinhole 8f, so that the amount of shading is reduced. It becomes even less and the stereoscopic image becomes brighter.

（第４実施形態、多眼方式、遮光マスク）
図８を参照し、本願発明の第４実施形態に係る多眼立体像表示装置（立体像表示装置）２０について、説明する。
多眼立体像表示装置２０は、多眼方式で立体像を表示するものであり、図８のように、表示素子アレイ２１と、レンズアレイ（光学素子アレイ）２５と、ピンホールアレイ２６と、凸レンズ２７と、拡散板２８とを備える。 (4th embodiment, multi-eye method, shading mask)
The multi-eye stereoscopic image display device (stereoscopic image display device) 20 according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The multi-lens stereoscopic image display device 20 displays a stereoscopic image in a multi-eye system, and as shown in FIG. 8, the display element array 21, the lens array (optical element array) 25, the pinhole array 26, and the pinhole array 26. A convex lens 27 and a diffuser plate 28 are provided.

表示素子アレイ２１は、複数の視点画像を表示するため、表示素子２２が２次元状に配列されたものである。
表示素子２２は、視点画像を表示するものであり、図９のように、画素２３と、遮光マスク（光線幅抑制部材）２４を備える。本実施形態では、表示素子２２は、自発光型又は受光型の何れであってもよい。例えば、表示素子２２は、画素２３が配列された液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ等のディスプレイである。 The display element array 21 is a two-dimensional arrangement of display elements 22 in order to display a plurality of viewpoint images.
The display element 22 displays a viewpoint image, and includes a pixel 23 and a light-shielding mask (light ray width suppressing member) 24 as shown in FIG. In the present embodiment, the display element 22 may be either a self-luminous type or a light receiving type. For example, the display element 22 is a display such as a liquid crystal display, an organic EL display, or a plasma display in which pixels 23 are arranged.

なお、図９では、表示素子２２、凸レンズ２５ａ及びピンホール２６ａの１個だけを図示した。また、図９では、表示素子２２に備えられた画素２３及び遮光マスク２４の１個だけを図示すると共に、拡散板２８の図示を省略した。 In FIG. 9, only one of the display element 22, the convex lens 25a, and the pinhole 26a is shown. Further, in FIG. 9, only one of the pixels 23 and the light-shielding mask 24 provided in the display element 22 is shown, and the diffusion plate 28 is not shown.

遮光マスク２４は、画素２３から凸レンズ（光学素子）２５ａに到る光線の光路上に配置され、光線の広がりを抑制するものである。本実施形態では、遮光マスク２４は、画素２３に隣接配置され、画素２３からの光の一部を遮光する。つまり、遮光マスク２４は、その中央に開口部が形成され、この開口部に入射した光を通過させると共に、開口部以外に入射した光を遮蔽する。この遮光マスク２４は、画素２３からの光を遮光できるものであればよい。例えば、遮光マスク２４は、遮光フィルム、又は、金属、プラスチック等の遮光板に開口部を形成したものである。ここで、遮光マスク２４の開口部は、その大きさが特に制限されないが、表示素子２２で出射される光の波長と同程度とすることが好ましい。 The light-shielding mask 24 is arranged on the optical path of the light beam from the pixel 23 to the convex lens (optical element) 25a, and suppresses the spread of the light beam. In the present embodiment, the shading mask 24 is arranged adjacent to the pixel 23 and blocks a part of the light from the pixel 23. That is, the light-shielding mask 24 has an opening formed in the center thereof, allows light incident on the opening to pass through, and shields light incident on other than the opening. The shading mask 24 may be any as long as it can block the light from the pixels 23. For example, the light-shielding mask 24 has an opening formed in a light-shielding film or a light-shielding plate made of metal, plastic, or the like. Here, the size of the opening of the light-shielding mask 24 is not particularly limited, but it is preferably about the same as the wavelength of the light emitted by the display element 22.

レンズアレイ２５は、凸レンズ２５ａが２次元状に配列された凸レンズアレイである。このレンズアレイ２５は、表示素子２２に対応させて、凸レンズ２５ａが備えられる。本実施形態では、レンズアレイ２５は、凸レンズ２５ａの焦点に表示素子２２が位置するように、配置されている。また、凸レンズ２５ａは、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。 The lens array 25 is a convex lens array in which convex lenses 25a are arranged two-dimensionally. The lens array 25 is provided with a convex lens 25a corresponding to the display element 22. In the present embodiment, the lens array 25 is arranged so that the display element 22 is located at the focal point of the convex lens 25a. Further, the convex lens 25a is a general convex lens made of optical glass or optical plastic.

ピンホールアレイ２６は、ピンホール２６ａが２次元状に配列されたものである。このピンホールアレイ２６は、凸レンズ２５ａに対応させて、ピンホール２６ａが備えられる。本実施形態では、ピンホールアレイ２６は、凸レンズ２５ａの焦点にピンホール２６ａが位置するように、配置されている。このピンホール２６ａは、画素２３からの光を遮光できるものであればよい。例えば、ピンホール２６ａは、遮光フィルム、又は、金属、プラスチック等の遮光板に開口部を形成したものである。 The pinhole array 26 is a two-dimensional arrangement of pinholes 26a. The pinhole array 26 is provided with a pinhole 26a corresponding to the convex lens 25a. In the present embodiment, the pinhole array 26 is arranged so that the pinhole 26a is located at the focal point of the convex lens 25a. The pinhole 26a may be any as long as it can block the light from the pixel 23. For example, the pinhole 26a has an opening formed in a light-shielding film or a light-shielding plate made of metal, plastic, or the like.

凸レンズ２７は、ピンホールアレイ２６を通過した光を平行光に変換するものである。つまり、凸レンズ２５ａ，２７は、アフォーカル光学系を構成する。本実施形態では、凸レンズ２７は、その焦平面にピンホールアレイ２６が位置するように、配置されている。凸レンズ２７は、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。
拡散板２８は、凸レンズ２７からの光を拡散させるものである。本実施形態では、拡散板２８は、凸レンズ２７からの光を垂直方向に拡散させる指向性拡散板である。 The convex lens 27 converts the light that has passed through the pinhole array 26 into parallel light. That is, the convex lenses 25a and 27 form an afocal optical system. In the present embodiment, the convex lens 27 is arranged so that the pinhole array 26 is located on the focal plane thereof. The convex lens 27 is a general convex lens made of optical glass or optical plastic.
The diffuser plate 28 diffuses the light from the convex lens 27. In the present embodiment, the diffuser plate 28 is a directional diffuser plate that diffuses the light from the convex lens 27 in the vertical direction.

本実施形態では、多眼立体像表示装置２０は、図８のように、+凸レンズ２５ａの光軸上に表示素子２２と、ピンホール２６ａとが配置されている。 In the present embodiment, in the multi-lens stereoscopic image display device 20, the display element 22 and the pinhole 26a are arranged on the optical axis of the + convex lens 25a as shown in FIG.

＜光線幅の抑制＞
以下、多眼立体像表示装置２０による光線幅の抑制について説明する。
図９のように、多眼立体像表示装置２０は、遮光マスク２４を配置することで、画素２３から出射した光線により、光の広がり１７５ａが形成される。このように、多眼立体像表示装置２０は、遮光マスク２４を配置しない場合と比べて、光の広がり１７５ｂ，１７５ｃ（図２０）を抑えることができる。 <Suppression of ray width>
Hereinafter, suppression of the light beam width by the multi-lens stereoscopic image display device 20 will be described.
As shown in FIG. 9, in the multi-eye stereoscopic image display device 20, by arranging the light-shielding mask 24, a light spread 175a is formed by the light rays emitted from the pixels 23. As described above, the multi-lens stereoscopic image display device 20 can suppress the spread of light 175b and 175c (FIG. 20) as compared with the case where the light-shielding mask 24 is not arranged.

図９では画素２３及び遮光マスク２４を１個のみ図示したが、実際には表示素子２２が複数の画素２３で構成され、画素２３のそれぞれに遮光マスク２４が配置される。そして、多眼立体像表示装置２０は、複数の画素２３から出射した光線により立体像を生成する。このとき、多眼立体像表示装置２０は、光線の広がり１７５ａを狭くできるため、立体像の品質の劣化を抑えることができる。 Although only one pixel 23 and one light-shielding mask 24 are shown in FIG. 9, the display element 22 is actually composed of a plurality of pixels 23, and the light-shielding mask 24 is arranged in each of the pixels 23. Then, the multi-eye stereoscopic image display device 20 generates a stereoscopic image from the light rays emitted from the plurality of pixels 23. At this time, since the multi-lens stereoscopic image display device 20 can narrow the spread of light rays 175a, deterioration of the quality of the stereoscopic image can be suppressed.

（第５実施形態、多眼方式、ピンホール）
図８，図１０を参照し、本願発明の第５実施形態に係る多眼立体像表示装置２０Ｂの構成について、第４実施形態と異なる点を説明する。
多眼立体像表示装置２０Ｂは、多眼方式で立体像を表示するものであり、図８のように、表示素子アレイ２１Ｂと、レンズアレイ（光学素子アレイ）２５と、ピンホールアレイ２６と、凸レンズ２７と、拡散板２８とを備える。 (Fifth embodiment, multi-eye method, pinhole)
With reference to FIGS. 8 and 10, the configuration of the multi-lens stereoscopic image display device 20B according to the fifth embodiment of the present invention will be described as being different from the fourth embodiment.
The multi-lens stereoscopic image display device 20B displays a stereoscopic image in a multi-lens system, and as shown in FIG. 8, the display element array 21B, the lens array (optical element array) 25, the pinhole array 26, and the pinhole array 26. A convex lens 27 and a diffuser plate 28 are provided.

表示素子アレイ２１Ｂは、複数の視点画像を表示するため、表示素子２２Ｂが２次元状に配列されたものである。
表示素子２２Ｂは、視点画像を表示するものであり、図１０のように、複数の画素ユニット（画素）２３Ｂが２次元状に配列されている。この画素ユニット２３Ｂは、図１１のように、光源２３１と、集光光学系２３３と、ピンホール（光線幅抑制部材）２３５とを備える。 The display element array 21B is a display element 22B arranged in a two-dimensional manner in order to display a plurality of viewpoint images.
The display element 22B displays a viewpoint image, and as shown in FIG. 10, a plurality of pixel units (pixels) 23B are arranged two-dimensionally. As shown in FIG. 11, the pixel unit 23B includes a light source 231, a condensing optical system 233, and a pinhole (light ray width suppressing member) 235.

光源２３１は、レーザ、ＬＥＤ等の自発光型の光源である。
集光光学系２３３は、光源２３１からの光を集光するものである。例えば、集光光学系２３３は、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。 The light source 231 is a self-luminous light source such as a laser or an LED.
The condensing optical system 233 condenses the light from the light source 231. For example, the condensing optical system 233 is a general convex lens made of optical glass or optical plastic.

ピンホール２３５は、光源２３１から凸レンズ２５ａに到る光線の光路上に配置され、光線の広がりを抑制するものである。本実施形態では、ピンホール２３５は、集光光学系２３３の焦点位置（集光点）に配置されている。つまり、ピンホール２３５は、その中央に開口部が形成され、この開口部に入射した光を通過させると共に、開口部以外に入射した光を遮蔽する。このピンホール２３５は、集光光学系２３３を通過した光を遮光できるものであればよい。例えば、ピンホール２３５は、遮光フィルム、又は、金属、プラスチック等の遮光板に開口部を形成したものである。ここで、ピンホール２３５の開口部の大きさは、図９の遮光マスク２４の開口部と同等とすることが好ましい。
なお、図１１では、ピンホール２３５を通過する光線のみを図示したが、実際にはピンホール２３５で遮光される光線が存在する。 The pinhole 235 is arranged on the optical path of the light beam from the light source 231 to the convex lens 25a, and suppresses the spread of the light beam. In the present embodiment, the pinhole 235 is arranged at the focal position (condensing point) of the condensing optical system 233. That is, the pinhole 235 has an opening formed in the center thereof, allows light incident on the opening to pass through, and shields light incident on other than the opening. The pinhole 235 may be any as long as it can block the light that has passed through the condensing optical system 233. For example, the pinhole 235 is formed by forming an opening in a light-shielding film or a light-shielding plate made of metal, plastic, or the like. Here, it is preferable that the size of the opening of the pinhole 235 is the same as the opening of the light-shielding mask 24 of FIG.
Although only the light rays passing through the pinhole 235 are shown in FIG. 11, there are actually light rays blocked by the pinhole 235.

＜光線幅の抑制＞
図１２を参照し、多眼立体像表示装置２０Ｂによる光線幅の抑制について説明する。
図１２のように、多眼立体像表示装置２０Ｂは、ピンホール２３５を通過した後の光の広がりを、ピンホール２６ａの開口部の直径以下にする必要がある。このため、集光光学系２３３の直径Ｗ１と、集光光学系２３３からピンホール２３５までの距離Ｌ１と、ピンホール２３５から凸レンズ２５ａまでの距離Ｌ２と、ピンホール２６ａの開口部の直径Ｗ２とを適切に設定する必要がある。具体的には、直径Ｗ１，Ｗ２及び距離Ｌ１，Ｌ２は、前記した式（１）を満たすことが好ましく、式（２）を満たす必要がある。 <Suppression of ray width>
With reference to FIG. 12, the suppression of the light beam width by the multi-lens stereoscopic image display device 20B will be described.
As shown in FIG. 12, the multi-lens stereoscopic image display device 20B needs to make the spread of light after passing through the pinhole 235 equal to or less than the diameter of the opening of the pinhole 26a. Therefore, the diameter W1 of the condensing optical system 233, the distance L1 from the condensing optical system 233 to the pinhole 235, the distance L2 from the pinhole 235 to the convex lens 25a, and the diameter W2 of the opening of the pinhole 26a Must be set appropriately. Specifically, the diameters W1 and W2 and the distances L1 and L2 preferably satisfy the above formula (1), and need to satisfy the formula (2).

図１０，図１１では画素ユニット２３Ｂを１個のみ図示したが、実際には表示素子２２Ｂが複数の画素ユニット２３Ｂで構成され、画素ユニット２３Ｂのそれぞれにピンホール２３５が配置される。そして、多眼立体像表示装置２０Ｂは、複数の光源２３１から出射した光線により立体像を生成する。このとき、多眼立体像表示装置２０Ｂは、ピンホール２３５により光線の広がりを狭くできるため、立体像の品質の劣化を抑えることができる。 Although only one pixel unit 23B is shown in FIGS. 10 and 11, the display element 22B is actually composed of a plurality of pixel units 23B, and pinholes 235 are arranged in each of the pixel units 23B. Then, the multi-eye stereoscopic image display device 20B generates a stereoscopic image from the light rays emitted from the plurality of light sources 231. At this time, since the multi-lens stereoscopic image display device 20B can narrow the spread of light rays by the pinhole 235, deterioration of the quality of the stereoscopic image can be suppressed.

（第６実施形態、多眼方式、コリメータ）
図８，図１３を参照し、本願発明の第６実施形態に係る多眼立体像表示装置２０Ｃの構成について、第５実施形態と異なる点を説明する。
多眼立体像表示装置２０Ｃは、多眼方式で立体像を表示するものであり、図８のように、表示素子アレイ２１Ｃと、レンズアレイ（光学素子アレイ）２５と、ピンホールアレイ２６と、凸レンズ２７と、拡散板２８とを備える。 (6th embodiment, multi-eye system, collimator)
With reference to FIGS. 8 and 13, the configuration of the multi-lens stereoscopic image display device 20C according to the sixth embodiment of the present invention will be described as being different from the fifth embodiment.
The multi-lens stereoscopic image display device 20C displays a stereoscopic image in a multi-eye system, and as shown in FIG. 8, the display element array 21C, the lens array (optical element array) 25, the pinhole array 26, and the pinhole array 26. A convex lens 27 and a diffuser plate 28 are provided.

表示素子アレイ２１Ｃは、複数の視点画像を表示するため、表示素子２２Ｃが２次元状に配列されたものである。
表示素子２２Ｃは、視点画像を表示するものであり、図１３のように、複数の画素ユニット（画素）２３Ｃが２次元状に配列されている。この画素ユニット２３Ｃは、図１４のように、光源２４０と、コリメータ２４１と、集光光学系（第１集光光学系）２４５と、ピンホール（第１ピンホール）２４６とを備える。 The display element array 21C is a display element 22C arranged in a two-dimensional manner in order to display a plurality of viewpoint images.
The display element 22C displays a viewpoint image, and as shown in FIG. 13, a plurality of pixel units (pixels) 23C are arranged two-dimensionally. As shown in FIG. 14, the pixel unit 23C includes a light source 240, a collimator 241 and a condensing optical system (first condensing optical system) 245, and a pinhole (first pinhole) 246.

光源２４０は、レーザ、ＬＥＤ等の自発光型の光源である。
コリメータ２４１は、光源２４０からの光を平行光に変換するものである。このコリメータ２４１は、集光光学系（第２集光光学系）２４２と、ピンホール（第２ピンホール）２４３と、コリメータレンズ２４４とを備える。
集光光学系２４２は、光源２４０からの光を集光するものである。例えば、集光光学系２４２は、光学ガラス又は光学プラスチックを素材とする一般的な凸レンズである。 The light source 240 is a self-luminous light source such as a laser or an LED.
The collimator 241 converts the light from the light source 240 into parallel light. The collimator 241 includes a condensing optical system (second condensing optical system) 242, a pinhole (second pinhole) 243, and a collimator lens 244.
The condensing optical system 242 collects the light from the light source 240. For example, the condensing optical system 242 is a general convex lens made of optical glass or optical plastic.

ピンホール２４３は、光源２４０から凸レンズ２５ａに到る光線の光路上に配置され、光線の広がりを抑制するものである。本実施形態では、ピンホール２４３は、集光光学系２４２の焦点位置に光線幅抑制部材として配置されている。つまり、ピンホール２４３は、その中央に開口部が形成され、この開口部に入射した光を通過させると共に、開口部以外に入射した光を遮蔽する。このピンホール２４３は、集光光学系２４２を通過した光を遮光できるものであればよい。例えば、ピンホール２４３は、遮光フィルム、又は、金属、プラスチック等の遮光板に開口部を形成したものである。ここで、ピンホール２４３の開口部の大きさは、図９の遮光マスク２４の開口部と同等とすることが好ましい。 The pinhole 243 is arranged on the optical path of the light beam from the light source 240 to the convex lens 25a, and suppresses the spread of the light beam. In the present embodiment, the pinhole 243 is arranged as a light beam width suppressing member at the focal position of the condensing optical system 242. That is, the pinhole 243 has an opening formed in the center thereof, allows light incident on the opening to pass through, and shields light incident on other than the opening. The pinhole 243 may be any as long as it can block the light that has passed through the condensing optical system 242. For example, the pinhole 243 has an opening formed in a light-shielding film or a light-shielding plate made of metal, plastic, or the like. Here, the size of the opening of the pinhole 243 is preferably the same as the opening of the light-shielding mask 24 of FIG.

コリメータレンズ２４４は、焦点位置にピンホール２４３が位置するように配置され、ピンホール２４３を通過した光を平行光に変換するものである。
集光光学系２４５は、コリメータ２４１を通過した光を集光するものである。
本実施形態では、コリメータレンズ２４４及び集光光学系２４５は、集光光学系２４２と同様の凸レンズである。 The collimator lens 244 is arranged so that the pinhole 243 is located at the focal position, and converts the light that has passed through the pinhole 243 into parallel light.
The condensing optical system 245 collects the light that has passed through the collimator 241.
In the present embodiment, the collimator lens 244 and the condensing optical system 245 are convex lenses similar to the condensing optical system 242.

ピンホール２４６は、光源２４０から凸レンズ２５ａに到る光線の光路上に配置され、光線の広がりを抑制するものである。本実施形態では、ピンホール２４６は、集光光学系２４５の焦点位置に光線幅抑制部材として配置されている。このピンホール２４６の構造及び素材は、ピンホール２４３と同様のため、説明を省略する。
なお、図１４では、ピンホール２４３，２４６を通過する光線のみを図示したが、実際にはピンホール２４３，２４６で遮光される光線が存在する。 The pinhole 246 is arranged on the optical path of the light beam from the light source 240 to the convex lens 25a, and suppresses the spread of the light beam. In the present embodiment, the pinhole 246 is arranged as a light beam width suppressing member at the focal position of the condensing optical system 245. Since the structure and material of the pinhole 246 are the same as those of the pinhole 243, the description thereof will be omitted.
Although only the light rays passing through the pinholes 243 and 246 are shown in FIG. 14, there are actually light rays blocked by the pinholes 243 and 246.

＜光線幅の抑制＞
図１２を参照し、多眼立体像表示装置２０Ｃによる光線幅の抑制について説明する。
図１２のように、多眼立体像表示装置２０Ｃは、ピンホール２４６を通過した後の光の広がりを、ピンホール２６ａの開口部の直径以下にする必要がある。このため、集光光学系２４５の直径Ｗ１と、集光光学系２４５からピンホール２４６までの距離Ｌ１と、ピンホール２４６から凸レンズ２５ａまでの距離Ｌ２と、ピンホール２６ａの開口部の直径Ｗ２とを適切に設定する必要がある。具体的には、直径Ｗ１，Ｗ２及び距離Ｌ１，Ｌ２は、前記した式（１）を満たすことが好ましく、式（２）を満たす必要がある。 <Suppression of ray width>
With reference to FIG. 12, the suppression of the light beam width by the multi-lens stereoscopic image display device 20C will be described.
As shown in FIG. 12, the multi-lens stereoscopic image display device 20C needs to make the spread of light after passing through the pinhole 246 equal to or smaller than the diameter of the opening of the pinhole 26a. Therefore, the diameter W1 of the condensing optical system 245, the distance L1 from the condensing optical system 245 to the pinhole 246, the distance L2 from the pinhole 246 to the convex lens 25a, and the diameter W2 of the opening of the pinhole 26a Must be set appropriately. Specifically, the diameters W1 and W2 and the distances L1 and L2 preferably satisfy the above formula (1), and need to satisfy the formula (2).

図１３，図１４では画素ユニット２３Ｃを１個のみ図示したが、実際には表示素子２２Ｃが複数の画素ユニット２３Ｃで構成され、画素ユニット２３Ｃのそれぞれにピンホール２４３，２４６が配置される。そして、多眼立体像表示装置２０Ｃは、複数の光源２３１から出射した光線により立体像を生成する。このとき、多眼立体像表示装置２０Ｃは、ピンホール２４３，２４６により光線の広がりを狭くできるため、立体像の品質の劣化を抑えることができる。 Although only one pixel unit 23C is shown in FIGS. 13 and 14, the display element 22C is actually composed of a plurality of pixel units 23C, and pinholes 243 and 246 are arranged in each of the pixel units 23C. Then, the multi-eye stereoscopic image display device 20C generates a stereoscopic image from the light rays emitted from the plurality of light sources 231. At this time, since the multi-lens stereoscopic image display device 20C can narrow the spread of light rays by the pinholes 243 and 246, deterioration of the quality of the stereoscopic image can be suppressed.

ここで、多眼立体像表示装置２０，２０Ｂ，２０Ｃの違いについて説明を補足する。
図９のように、多眼立体像表示装置２０は、遮光マスク２４を画素２３に隣接配置するだけなので、構成が簡易になる。一方、多眼立体像表示装置２０は、遮光マスク２４の遮光量が多くなるので、立体像が暗くなる。
図１１のように、多眼立体像表示装置２０Ｂは、集光光学系２３３が必要となるので、構成が複雑になる。一方、多眼立体像表示装置２０Ｂは、集光光学系２３３がピンホール２３５の開口部に集光するので遮光量が少なくなり、立体像が明るくなる。
図１４のように、多眼立体像表示装置２０Ｃは、コリメータ２４１及び集光光学系２４５が必要となるので、構成がさらに複雑になる。一方、多眼立体像表示装置２０Ｃは、集光光学系２４２がピンホール２４３の開口部に集光した後、集光光学系２４５がピンホール２４６の開口部に再度集光するので、遮光量がさらに少なくなり、立体像がより明るくなる。 Here, the description of the difference between the multi-lens stereoscopic image display devices 20, 20B, and 20C will be supplemented.
As shown in FIG. 9, since the multi-lens stereoscopic image display device 20 only arranges the light-shielding mask 24 adjacent to the pixels 23, the configuration is simplified. On the other hand, in the multi-eye stereoscopic image display device 20, the amount of shading by the shading mask 24 is large, so that the stereoscopic image becomes dark.
As shown in FIG. 11, the multi-lens stereoscopic image display device 20B requires a condensing optical system 233, which complicates the configuration. On the other hand, in the multi-lens stereoscopic image display device 20B, since the condensing optical system 233 condenses light on the opening of the pinhole 235, the amount of shading is reduced and the stereoscopic image becomes brighter.
As shown in FIG. 14, the multi-lens stereoscopic image display device 20C requires a collimator 241 and a condensing optical system 245, which further complicates the configuration. On the other hand, in the multi-lens stereoscopic image display device 20C, after the condensing optical system 242 condenses light on the opening of the pinhole 243, the condensing optical system 245 condenses light again on the opening of the pinhole 246, so that the amount of shading Is further reduced, and the stereoscopic image becomes brighter.

１０，１０Ｂ，１０ＣＩＰ立体像表示装置（立体像表示装置）
１，１Ｂ，１Ｃ表示素子
２画素
３遮光マスク（光線幅抑制部材）
４レンズアレイ（光学素子アレイ）
４ａ凸レンズ（光学素子）
７画素ユニット（画素）
７ａ光源
７ｂ集光光学系
７ｃピンホール（光線幅抑制部材）
８画素ユニット
８Ｃコリメータ
８ａ光源
８ｂ集光光学系（第２集光光学系）
８ｃピンホール（第２ピンホール）
８ｄコリメータレンズ
８ｅ集光光学系（第１集光光学系）
８ｆピンホール（第１ピンホール）
２０，２０Ｂ，２０Ｃ多眼立体像表示装置（立体像表示装置）
２１，２１Ｂ，２１Ｃ表示素子アレイ
２２，２２Ｂ，２２Ｃ表示素子
２３画素
２３Ｂ画素ユニット（画素）
２４遮光マスク
２５レンズアレイ（光学素子アレイ）
２５ａ凸レンズ（光学素子）
２６ピンホールアレイ
２６ａピンホール
２７凸レンズ
２８拡散板
２３１光源
２３３集光光学系
２３５ピンホール（光線幅抑制部材）
２４０光源
２４１コリメータ
２４２集光光学系（第２集光光学系）
２４３ピンホール（第２ピンホール）
２４４コリメータレンズ
２４５集光光学系（第１集光光学系）
２４６ピンホール（第１ピンホール） 10, 10B, 10C IP stereoscopic image display device (stereoscopic image display device)
1,1B, 1C Display element 2 pixels 3 shading mask (light ray width suppressing member)
4 Lens array (optical element array)
4a Convex lens (optical element)
7 pixel unit (pixel)
7a Light source 7b Condensing optical system 7c Pinhole (light ray width suppressing member)
8 pixel unit 8C collimator 8a light source 8b condensing optical system (second condensing optical system)
8c pinhole (second pinhole)
8d Collimator lens 8e Condensing optical system (1st condensing optical system)
8f pinhole (1st pinhole)
20, 20B, 20C Multi-lens stereoscopic image display device (stereoscopic image display device)
21,21B, 21C Display element array 22, 22B, 22C Display element 23 Pixel 23B Pixel unit (pixel)
24 Shading mask 25 Lens array (optical element array)
25a Convex lens (optical element)
26 Pinhole array 26a Pinhole 27 Convex lens 28 Diffusing plate 231 Light source 233 Condensing optical system 235 Pinhole (light width suppressing member)
240 Light source 241 Collimator 242 Condensing optical system (second condensing optical system)
243 pinhole (second pinhole)
244 Collimator lens 245 Condensing optical system (1st condensing optical system)
246 pinhole (1st pinhole)

Claims

An integral photography or multi-eye stereoscopic image display device including an optical element array in which a plurality of optical elements are arranged two-dimensionally and a display element for displaying an image corresponding to the optical element.
The display element is composed of pixels having a predetermined size.
Each pixel is provided with a light beam width suppressing member that is arranged on the optical path of the light beam from the pixel of the display element to the optical element and suppresses the spread of the light ray from the pixel having a predetermined size.
The light ray width suppressing member is a light-shielding mask that is arranged adjacent to the pixel and blocks a part of light from the pixel.
A stereoscopic image display device characterized in that the opening of the light-shielding mask is reduced to the diffraction limit of the optical element.

An integral photography or multi-eye stereoscopic image display device including an optical element array in which a plurality of optical elements are arranged two-dimensionally and a display element for displaying an image corresponding to the optical element.
The display element is composed of pixels having a predetermined size.
Each pixel is provided with a light beam width suppressing member that is arranged on the optical path of the light beam from the pixel of the display element to the optical element and suppresses the spread of the light ray from the pixel having a predetermined size.
The pixel is
Self-luminous light source and
A condensing optical system that collects light from the light source,
As the light ray width suppressing member, a pinhole arranged at a focal position of the condensing optical system is provided.
A stereoscopic image display device characterized in that the opening of the pinhole is reduced to the diffraction limit of the optical element.

The diameter W1 of the condensing optical system, the distance L1 from the condensing optical system to the pinhole, the distance L2 from the pinhole to the optical element, and the optical element in the case of the integral photography method. In the case of the diameter W2 or the multi-eye system, the diameter W2 of the opening of the pinhole satisfies the following equation (2).

… Equation (2)
The stereoscopic image display device according to claim 2.

A stereoscopic image display device including an optical element array in which a plurality of optical elements are arranged two-dimensionally and a display element for displaying an image corresponding to the optical element.
The display element is composed of pixels having a predetermined size.
Each pixel is provided with a light beam width suppressing member that is arranged on the optical path of the light beam from the pixel of the display element to the optical element and suppresses the spread of the light ray from the pixel having a predetermined size.
The pixel is
Self-luminous light source and
A collimator that converts light from the light source into parallel light,
The first condensing optical system that condenses the light from the collimator,
As the light beam width suppressing member, a first pinhole arranged at a focal position of the first condensing optical system is provided.
The collimator
A second focusing optical system that collects light from the light source,
As the light beam width suppressing member, a second pinhole arranged at a focal position of the second condensing optical system and
Standing body image display device you characterized in that it comprises a collimator lens for converting the light passing through the second pinhole into parallel light.