Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7360908B2 - 3D image display device and 3D image display method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7360908B2 - 3D image display device and 3D image display method - Google Patents

3D image display device and 3D image display method Download PDF

Info

Publication number
JP7360908B2
JP7360908B2 JP2019207527A JP2019207527A JP7360908B2 JP 7360908 B2 JP7360908 B2 JP 7360908B2 JP 2019207527 A JP2019207527 A JP 2019207527A JP 2019207527 A JP2019207527 A JP 2019207527A JP 7360908 B2 JP7360908 B2 JP 7360908B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image display
image
display device
pixel
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019207527A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020134925A (en
Inventor
久幸 佐々木
真宏 河北
賢一 青島
直人 岡市
隼人 渡邉
拓也 大村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Japan Broadcasting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Japan Broadcasting Corp filed Critical Japan Broadcasting Corp
Publication of JP2020134925A publication Critical patent/JP2020134925A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7360908B2 publication Critical patent/JP7360908B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Stereoscopic And Panoramic Photography (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Description

本発明は、カラー立体像を表示する立体像表示装置および立体像表示方法に関する。 The present invention relates to a stereoscopic image display device and a stereoscopic image display method that display color stereoscopic images.

空間に立体像を結像させる空間像再生方式の一つであるインテグラル方式は、要素画像と称される小さな画像を多数、二次元配列して集積した要素画像群をディスプレイに表示し、その前面に、レンズ等の光学素子を各要素画像に対向させて二次元配列した光学素子アレイを配置することで、光学素子アレイを介して立体像を再生する。要素画像群の表示デバイスは、直視型として、液晶や有機EL等のディスプレイが適用される。ディスプレイにおいては、二次元配列されて要素画像を表示する画素(ピクセル)がさらに、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)の各色の副画素(サブピクセル)を備えることにより、フルカラーの立体像を表示することができる。 The integral method, which is one of the spatial image reproduction methods that forms a three-dimensional image in space, displays a group of elemental images on a display, which is a two-dimensional array of many small images called elemental images. A three-dimensional image is reproduced through the optical element array by arranging an optical element array in which optical elements such as lenses are arranged in a two-dimensional manner so as to face each element image on the front surface. As a display device for the elemental image group, a direct-view type display such as a liquid crystal display or an organic EL display is applied. In a display, pixels that are arranged two-dimensionally to display element images are further provided with sub-pixels of each color of red (R), green (G), and blue (B), so that full-color display is possible. 3D images can be displayed.

インテグラル方式での再生においては、ディスプレイ上の画素が各色の副画素に面内で分割された構造、すなわちR,G,Bの各色の画素が繰り返し配列されていることにより、レンズアレイ(光学素子アレイ)による再標本化で、カラー立体像に色モアレが生じるという問題がある。この問題を解決するために、本発明者らは、2台または3台以上のディスプレイを用いて、それぞれで再生されたカラー立体像を合成することにより、色モアレの低減されたカラー立体像を表示することを実現している(非特許文献1,2)。詳しくは、R,G,Bの3色の副画素をストライプ配列したディスプレイ2台のそれぞれに、レンズアレイを互いに画素の1/2ずらして対面させて、表示された画像から結像した2つの立体像を、ハーフミラー(ビームスプリッタ)で合成する。合成された立体像においては、2つの立体像の各色のモアレがずれて重なり合うことにより、色モアレが低減される。さらに、3台のディスプレイのそれぞれにレンズアレイを画素の1/3ずつずらして対面させて、3つの立体像を合成すると、理論上(副画素が開口率100%の場合)、色モアレが完全に解消される。 In integral playback, the pixels on the display are divided into sub-pixels of each color within the plane, in other words, the pixels of each color of R, G, and B are arranged repeatedly, and a lens array (optical There is a problem in that color moiré occurs in color stereoscopic images due to resampling using an element array. In order to solve this problem, the present inventors created a color 3D image with reduced color moiré by using two or more displays and combining the color 3D images reproduced on each display. (Non-patent Documents 1 and 2). Specifically, two displays each have sub-pixels of three colors R, G, and B arranged in stripes, and lens arrays are placed facing each other with a 1/2 pixel offset, and the two images formed from the displayed images are Three-dimensional images are combined using a half mirror (beam splitter). In the synthesized stereoscopic image, color moiré is reduced by overlapping the moire of each color of the two stereoscopic images with a shift. Furthermore, if the lens arrays are shifted by 1/3 of the pixel on each of the three displays to face each other and three 3D images are synthesized, color moiré will theoretically be completely eliminated (if the subpixel has an aperture ratio of 100%). It will be resolved in

佐々木 久幸,岡市 直人,渡邉 隼人,河北 真宏,三科 智之,“直視型インテグラル立体表示の色モアレ低減技術” ,電子情報通信学会技術研究報告,vol. 116,no. 464,IE2016-105,p. 223-226,2017年2月Hisayuki Sasaki, Naoto Okaichi, Hayato Watanabe, Masahiro Kawakita, Tomoyuki Mishina, “Color moire reduction technology for direct-view integral 3D display”, IEICE technical research report, vol. 116, no. 464, IE2016-105, p. 223-226, February 2017 佐々木 久幸,岡市 直人,渡邉 隼人,加納 正規,河北 真宏,三科 智之,“直視型インテグラル立体表示の色モアレ低減技術” ,映像情報メディア学会技術報告,vol. 41,no. 26,ME2017-83,p. 1-4,2017年8月Hisayuki Sasaki, Naoto Okaichi, Hayato Watanabe, Masanori Kano, Masahiro Kawakita, Tomoyuki Mishina, “Color moiré reduction technology for direct-view integral 3D display”, Technical Report of the Institute of Image Information and Television Engineers, vol. 41, no. 26, ME2017- 83, p. 1-4, August 2017

非特許文献1,2に記載された表示方法は、2台以上のディスプレイおよびそれぞれに対面するレンズアレイ、ならびにハーフミラーを用い、さらにハーフミラーに合わせてディスプレイを配置するために、表示装置の構造が複雑かつ大型化し、改良の余地がある。一方、副画素構造を有しない投射型の表示デバイスを適用する場合には、色モアレは生じない。しかし、投射型においては、投射歪が生じるために、多くの場合に電気的な補正手段が必要で、それに起因して解像度が低下するという問題があり、また、原理的に表示デバイスの薄型化が困難である。 The display methods described in Non-Patent Documents 1 and 2 use two or more displays, lens arrays facing each display, and a half mirror, and further modify the structure of the display device in order to arrange the displays in accordance with the half mirrors. has become complex and large, and there is room for improvement. On the other hand, when a projection type display device without a sub-pixel structure is used, color moiré does not occur. However, in the projection type, since projection distortion occurs, electrical correction means are often required, which causes the problem of reduced resolution. is difficult.

また、視差情報を多くするために要素画像を構成する画素数が多い方が好ましいが、要素画像が大きくなるに伴いレンズアレイのレンズピッチが大きくなると、解像度の上限が低下する。したがって、要素画像群を表示するディスプレイには画素の微細化が要求されるが、個々の画素がさらに3個以上の副画素で構成されるため、限界がある。 Further, in order to increase parallax information, it is preferable to have a large number of pixels forming an elemental image, but as the elemental image becomes larger and the lens pitch of the lens array becomes larger, the upper limit of resolution decreases. Therefore, a display that displays a group of elemental images is required to have finer pixels, but there is a limit because each pixel is further composed of three or more subpixels.

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、解像度が高く、色モアレの抑制されたカラー立体像をインテグラル方式で再生することのできる、大型化しない立体像表示装置および立体像表示方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a 3D image display device and 3D image that do not become large in size and are capable of reproducing color 3D images with high resolution and suppressed color moiré using an integral method. The objective is to provide a display method.

本発明に係る立体像表示装置は、単色で表示される副画素を2以上配列して形成された画素を二次元配列して表示する画像表示手段と、前記画像表示手段の表示側に設けられた複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を備えてカラー立体像を表示するものである。前記立体像表示装置は、前記画像表示手段の側から入射した光を段階的に変位させて透過する光路シフト手段を、前記画像表示手段と前記レンズアレイの間に備え、前記光路シフト手段が、出射面における光の出射位置を、前記画素における前記副画素の配列方向に前記副画素の長さの距離ずつ変位させることを特徴とする。または、前記立体像表示装置は、前記画素が、M個(M≧2)以上の前記副画素を一方向に配列して備え、前記光路シフト手段が、出射面において、前記一方向に前記画素の長さの(1/M)の距離ずつ変位させることを特徴とする。 A stereoscopic image display device according to the present invention includes an image display means for displaying a two-dimensional array of pixels formed by arranging two or more sub-pixels displayed in a single color, and a display side of the image display means. and a lens array in which a plurality of lenses are arranged two-dimensionally to display a color stereoscopic image. The three- dimensional image display device includes an optical path shifting means between the image displaying means and the lens array, which shifts and transmits light incident from the image displaying means in a stepwise manner , and the optical path shifting means includes: The light output position on the output surface is shifted in the arrangement direction of the sub-pixels in the pixel by a distance equal to the length of the sub-pixels. Alternatively, in the stereoscopic image display device, the pixel includes M (M≧2) or more of the sub-pixels arranged in one direction, and the optical path shifting means moves the pixel in the one direction on the exit surface. It is characterized in that it is displaced by a distance of (1/M) of the length of.

本発明に係る別の立体像表示装置は、単色で表示される副画素を2以上配列して形成された画素を二次元配列して表示する画像表示手段と、前記画像表示手段に平行光を照射する光源と、前記光源と前記画像表示手段の間に設けられた複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を備えてカラー立体像を表示するものである。前記立体像表示装置は、入射した光を段階的に変位させて前記画像表示手段の側へ透過する光路シフト手段を、前記レンズアレイと前記画像表示手段の間に備え、前記光路シフト手段が、出射面における光の出射位置を、前記画素における前記副画素の配列方向に前記副画素の長さの距離ずつ変位させることを特徴とする。または、前記立体像表示装置は、前記画素が、M個(M≧2)以上の前記副画素を一方向に配列して備え、前記光路シフト手段が、出射面において、前記一方向に前記画素の長さの(1/M)の距離ずつ変位させることを特徴とする。 Another stereoscopic image display device according to the present invention includes an image display means for displaying a two-dimensional array of pixels formed by arranging two or more sub-pixels that are displayed in a single color, and a parallel light beam applied to the image display means. It displays a color three-dimensional image by comprising a light source for irradiation and a lens array in which a plurality of lenses are two-dimensionally arranged and provided between the light source and the image display means. The three- dimensional image display device includes an optical path shifting means between the lens array and the image displaying means for displacing incident light stepwise and transmitting it toward the image displaying means , and the optical path shifting means includes: The light output position on the output surface is shifted in the arrangement direction of the sub-pixels in the pixel by a distance equal to the length of the sub-pixels. Alternatively, in the stereoscopic image display device, the pixel includes M (M≧2) or more of the sub-pixels arranged in one direction, and the optical path shifting means moves the pixel in the one direction on the exit surface. It is characterized in that it is displaced by a distance of (1/M) of the length of.

かかる構成により、立体像表示装置は、画像表示手段に表示された要素画像群が、光路シフト手段により、時分割で1画素の数分の1ずつずらしてレンズアレイに入射されるため、見かけ上、1つに重なり合ったカラー立体像となって色モアレを低減することができる。また、画像表示手段の画素の1個あたりで、再生した立体像を構成する画素の1.5個以上を表示するため、画像表示手段における解像度よりも高い解像度のカラー立体像が得られる。 With such a configuration, in the stereoscopic image display device, the elemental images displayed on the image display means are time-divisionally shifted by a fraction of a pixel and incident on the lens array by the optical path shift means. , it is possible to reduce color moiré by forming a color three-dimensional image that overlaps into one. Furthermore, since each pixel of the image display means displays 1.5 or more of the pixels constituting the reproduced stereoscopic image, a color stereoscopic image with a resolution higher than that of the image display means can be obtained.

本発明に係る立体像表示方法は、それぞれが単色で表示されるN個(N≧2)の副画素をX方向に配列して形成された画素をX方向とY方向との二次元配列して表示する画像表示手段と、複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を用いてカラー立体像を表示する方法であって、複数の画素情報を二次元配列して前記カラー立体像を構成する画像情報の前記画素情報のそれぞれは、前記画像表示手段の前記副画素が表示する色の副画素情報を有する。この立体像表示方法は、前記画像表示手段が、前記副画素毎に、前記画像情報の前記画素情報を1個ずつ、当該副画素に対応する色の前記副画素情報を選択して表示する画像表示工程をN回行い、i回目の前記画像表示工程は(1≦i≦N)、前記画像情報においてX方向にj番目の画素情報を、前記画像表示手段においてX方向に(j+i-1)番目の前記副画素で表示し、前記画像表示手段と前記レンズアレイの間に設けられた光路シフト手段が、i回目の前記画像表示工程で、入射した光を、X方向に前記画素の長さの((a-i)/N)の距離まで変位させて透過することを特徴とする(aは整数の定数)。 The stereoscopic image display method according to the present invention includes two-dimensionally arranging pixels in the X direction and the Y direction, which are formed by arranging N sub-pixels (N≧2) in the X direction, each of which is displayed in a single color. A method for displaying a color 3D image using an image display means for displaying images, and a lens array in which a plurality of lenses are two-dimensionally arranged, the color 3D image being constructed by two-dimensionally arranging a plurality of pieces of pixel information. Each of the pixel information of the image information includes sub-pixel information of the color displayed by the sub-pixel of the image display means. In this stereoscopic image display method, the image display means selects and displays the sub-pixel information of the color corresponding to the sub-pixel, one piece of the pixel information of the image information, for each of the sub-pixels. The display step is performed N times, and the i-th image display step (1≦i≦N) displays j-th pixel information in the X direction in the image information, and (j+i−1) in the X direction in the image display means. In the i-th image display step, an optical path shifting means provided between the image display means and the lens array moves the incident light along the length of the pixel in the X direction. (a is an integer constant).

本発明に係る別の立体像表示方法は、それぞれが単色で表示されるN個(N≧2)の副画素を配列して形成された画素をX方向とY方向との二次元配列して表示する画像表示手段と、複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を用いてカラー立体像を表示する方法であって、複数の画素情報を二次元配列して前記カラー立体像を構成する画像情報の前記画素情報のそれぞれは、前記画像表示手段の前記副画素が表示する色の副画素情報を有する。この立体像表示方法は、前記画素のそれぞれが、1個の前記副画素または連続した2個以上の前記副画素からなる、M組の副画素群にX方向に分割され(2≦M≦N)、前記画像表示手段が、前記副画素群毎に、前記画像情報の前記画素情報を1個ずつ、当該副画素群が有する前記副画素に対応する色の前記副画素情報を選択して表示する画像表示工程をM回行い、i回目の前記画像表示工程は(1≦i≦M)、前記画像情報においてX方向にj番目の画素情報を、前記画像表示手段においてX方向に(j+i-1)番目の前記副画素群で表示し、前記画像表示手段と前記レンズアレイの間に設けられた光路シフト手段が、i回目の前記画像表示工程で、入射した光を、X方向に前記画素の長さの((a-i)/M)の距離まで変位させて透過することを特徴とする(aは整数の定数)。 Another stereoscopic image display method according to the present invention is to arrange pixels formed by arranging N sub-pixels (N≧2), each of which is displayed in a single color, in a two-dimensional array in the X direction and the Y direction. A method for displaying a color 3D image using an image display means and a lens array in which a plurality of lenses are two-dimensionally arranged, the color 3D image being constructed by arranging a plurality of pixel information two-dimensionally. Each of the pixel information of the image information has sub-pixel information of a color displayed by the sub-pixel of the image display means. In this stereoscopic image display method, each pixel is divided in the X direction into M subpixel groups each consisting of one subpixel or two or more consecutive subpixels (2≦M≦N ), the image display means selects and displays the subpixel information of the color corresponding to the subpixel of the subpixel group, one piece of the pixel information of the image information for each subpixel group. The image display step is performed M times, and in the i-th image display step (1≦i≦M), the j-th pixel information is displayed in the X direction in the image information, and (j+i− 1) The optical path shifting means provided between the image display means and the lens array directs the incident light to the pixels in the X direction in the i-th image display step. (a is an integer constant).

かかる手順により、二次元配列された画素情報のそれぞれから一部の色の副画素情報を時分割で順番に間引いて表示しながら、表示した画像を光路シフト手段でずらしてレンズアレイに入射するため、見かけ上、1つに重なり合って色モアレの低減したカラー立体像を再生することができる。 Through this procedure, sub-pixel information of some colors is sequentially thinned out and displayed from each of the two-dimensionally arranged pixel information in a time-sharing manner, and the displayed image is shifted by the optical path shifting means to be incident on the lens array. , it is possible to reproduce a color three-dimensional image in which color moiré is reduced by apparently overlapping one another.

本発明に係る立体像表示装置によれば、大型化させることなく、解像度が高く、色モアレの抑制されたカラー立体像をインテグラル方式で再生することができる。本発明に係る立体像表示方法によれば、表示デバイスの高精細化によらずに、解像度が高く、色モアレの抑制されたカラー立体像をインテグラル方式で再生することができる。 According to the stereoscopic image display device of the present invention, a color stereoscopic image with high resolution and suppressed color moiré can be reproduced in an integral manner without increasing the size. According to the stereoscopic image display method according to the present invention, a color stereoscopic image with high resolution and suppressed color moiré can be reproduced in an integral manner without increasing the resolution of the display device.

本発明に係る立体像表示装置の構造を説明する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the structure of a stereoscopic image display device according to the present invention. 本発明に係る立体像表示装置に使用される画像表示装置の画素における3色の副画素の配列を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arrangement of sub-pixels of three colors in a pixel of an image display device used in a stereoscopic image display device according to the present invention. 本発明に係る立体像表示装置に使用される画像表示装置の画素における3色の副画素の配列を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arrangement of sub-pixels of three colors in a pixel of an image display device used in a stereoscopic image display device according to the present invention. 本発明の第1実施形態に係る立体像表示装置のXZ面における部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view in the XZ plane of the stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。FIG. 2 is an exploded view of the optical path shifting means of the stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention, and is a schematic diagram illustrating the structure and operation. 本発明の第1実施形態に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。FIG. 2 is an exploded view of the optical path shifting means of the stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention, and is a schematic diagram illustrating the structure and operation. 本発明の第1実施形態に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。FIG. 2 is an exploded view of the optical path shifting means of the stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention, and is a schematic diagram illustrating the structure and operation. 本発明の第1実施形態に係る立体像表示装置の、拡散板を備えた構造を説明するXZ面における部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view in the XZ plane illustrating the structure of the stereoscopic image display device according to the first embodiment of the present invention, which includes a diffuser plate. 本発明の第1実施形態に係る立体像表示方法を説明するタイムチャートである。1 is a time chart illustrating a stereoscopic image display method according to a first embodiment of the present invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第1実施形態に係る立体像表示方法の第1画像表示工程を説明する模式図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the stereoscopic image display device in the XZ plane, and is a schematic diagram illustrating a first image display step of the stereoscopic image display method according to the first embodiment of the present invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第1実施形態に係る立体像表示方法の第2画像表示工程を説明する模式図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the stereoscopic image display device in the XZ plane, and is a schematic diagram illustrating a second image display step of the stereoscopic image display method according to the first embodiment of the present invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第1実施形態に係る立体像表示方法の第3画像表示工程を説明する模式図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the stereoscopic image display device in the XZ plane, and is a schematic diagram illustrating a third image display step of the stereoscopic image display method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る立体像表示方法で再生された立体像における画素の構成を概念的に説明する部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view conceptually explaining the configuration of pixels in a stereoscopic image reproduced by the stereoscopic image display method according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態に係る立体像表示方法の画像表示工程で表示する画像の構成を説明する部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view illustrating the configuration of an image displayed in an image display step of the stereoscopic image display method according to the first embodiment of the present invention. 本発明に係る立体像表示装置に使用される画像表示装置の画素における4色の副画素の配列を説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the arrangement of sub-pixels of four colors in a pixel of an image display device used in a stereoscopic image display device according to the present invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第1実施形態の変形例に係る立体像表示方法を説明する模式図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the stereoscopic image display device in the XZ plane, and is a schematic diagram illustrating a stereoscopic image display method according to a modification of the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。It is an exploded view of the optical path shift means of the stereoscopic image display apparatus based on the modification of 1st Embodiment of this invention, and is a schematic diagram explaining a structure and operation|movement. 本発明の第1実施形態の変形例に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。It is an exploded view of the optical path shift means of the stereoscopic image display apparatus based on the modification of 1st Embodiment of this invention, and is a schematic diagram explaining a structure and operation|movement. 本発明の第1実施形態の変形例に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。It is an exploded view of the optical path shift means of the stereoscopic image display apparatus based on the modification of 1st Embodiment of this invention, and is a schematic diagram explaining a structure and operation|movement. 本発明の第1実施形態の変形例に係る立体像表示装置のXZ面における部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view in the XZ plane of a stereoscopic image display device according to a modification of the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の変形例に係る立体像表示装置のXZ面における部分断面図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view in the XZ plane of a stereoscopic image display device according to a modification of the first embodiment of the present invention. 本発明に係る立体像表示装置に使用される画像表示装置の画素における3色の副画素の配列を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arrangement of sub-pixels of three colors in a pixel of an image display device used in a stereoscopic image display device according to the present invention. 本発明の第2実施形態に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。It is an exploded view of the optical path shift means of the stereoscopic image display device based on 2nd Embodiment of this invention, and is a schematic diagram explaining a structure and operation|movement. 本発明の第2実施形態に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。It is an exploded view of the optical path shift means of the stereoscopic image display device based on 2nd Embodiment of this invention, and is a schematic diagram explaining a structure and operation|movement. 本発明の第2実施形態に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。It is an exploded view of the optical path shift means of the stereoscopic image display device based on 2nd Embodiment of this invention, and is a schematic diagram explaining a structure and operation|movement. 本発明の第2実施形態に係る立体像表示装置の光路シフト手段の分解図であり、構造および動作を説明する模式図である。It is an exploded view of the optical path shift means of the stereoscopic image display device based on 2nd Embodiment of this invention, and is a schematic diagram explaining a structure and operation|movement. 本発明の第2実施形態に係る立体像表示方法を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the stereoscopic image display method based on 2nd Embodiment of this invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第2実施形態に係る立体像表示方法の第1画像表示工程を説明する模式図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the stereoscopic image display device in the XZ plane, and is a schematic diagram illustrating the first image display step of the stereoscopic image display method according to the second embodiment of the present invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第2実施形態に係る立体像表示方法の第2画像表示工程を説明する模式図である。FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the stereoscopic image display device in the XZ plane, and is a schematic diagram illustrating a second image display step of the stereoscopic image display method according to the second embodiment of the present invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第2実施形態に係る立体像表示方法の第3画像表示工程を説明する模式図である。It is a partial sectional view in the XZ plane of a stereoscopic image display apparatus, and is a schematic diagram explaining the 3rd image display process of the 3D image display method based on 2nd Embodiment of this invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第2実施形態に係る立体像表示方法の第4画像表示工程を説明する模式図である。It is a partial sectional view in the XZ plane of a stereoscopic image display apparatus, and is a schematic diagram explaining the 4th image display process of the stereoscopic image display method based on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る立体像表示方法で再生された立体像における画素の構成を概念的に説明する部分拡大図である。FIG. 7 is a partially enlarged view conceptually illustrating the configuration of pixels in a stereoscopic image reproduced by a stereoscopic image display method according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2実施形態に係る立体像表示方法の画像表示工程で表示する画像の構成を説明する部分拡大図である。FIG. 7 is a partially enlarged view illustrating the configuration of an image displayed in an image display step of a stereoscopic image display method according to a second embodiment of the present invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第3実施形態に係る立体像表示方法の第1画像表示工程を説明する模式図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the stereoscopic image display device in the XZ plane, and is a schematic diagram illustrating a first image display step of the stereoscopic image display method according to the third embodiment of the present invention. 立体像表示装置のXZ面における部分断面図で、本発明の第3実施形態に係る立体像表示方法の第2画像表示工程を説明する模式図である。FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the stereoscopic image display device in the XZ plane, and is a schematic diagram illustrating a second image display step of the stereoscopic image display method according to the third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る立体像表示方法で再生された立体像における画素の構成を概念的に説明する部分拡大図である。FIG. 7 is a partially enlarged view conceptually explaining the configuration of pixels in a stereoscopic image reproduced by a stereoscopic image display method according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3実施形態に係る立体像表示方法の画像表示工程で表示する画像の構成を説明する部分拡大図である。FIG. 7 is a partially enlarged view illustrating the configuration of an image displayed in an image display step of a stereoscopic image display method according to a third embodiment of the present invention. 本発明に係る立体像表示装置に使用される画像表示装置の画素における3色の副画素の配列を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an arrangement of sub-pixels of three colors in a pixel of an image display device used in a stereoscopic image display device according to the present invention.

本発明に係る立体像表示装置および立体像表示方法を実施するための形態について、図を参照して説明する。図面に示す立体像表示装置およびその要素は、説明を明確にするために、大きさや位置関係等を誇張していることがあり、また、形状を単純化していることがある。 Embodiments for implementing the stereoscopic image display device and the stereoscopic image display method according to the present invention will be described with reference to the drawings. The size, positional relationship, etc. of the stereoscopic image display device and its elements shown in the drawings may be exaggerated for clarity of explanation, and the shape may be simplified.

〔立体像表示装置〕
本発明の実施形態に係る立体像表示装置100は、インテグラル方式でカラー立体像を空間に結像させる装置である。図1に示すように、立体像表示装置100は、XY面を表示面とする画像表示装置(画像表示手段)10と、要素レンズ3をXY面に二次元配列した画像表示装置10の表示面側(+Z方向)に対向するレンズアレイ30と、画像表示装置10とレンズアレイ30の間に配置されたウォブリング素子(光路シフト手段)2と、を備え、レンズアレイ30の+Z方向側の空間にフルカラーの立体像vIを結像させる。以下、各要素について詳細に説明する。
[Stereoscopic image display device]
The stereoscopic image display device 100 according to the embodiment of the present invention is a device that forms a color stereoscopic image in space using an integral method. As shown in FIG. 1, the stereoscopic image display device 100 includes an image display device (image display means) 10 whose display surface is an XY plane, and a display surface of the image display device 10 in which element lenses 3 are two-dimensionally arranged in the XY plane. A lens array 30 facing the side (+Z direction) and a wobbling element (optical path shifting means) 2 disposed between the image display device 10 and the lens array 30, A full-color stereoscopic image vI is formed. Each element will be explained in detail below.

〔第1実施形態〕
(画像表示装置)
画像表示装置10は、多数の要素画像を二次元配列した要素画像群をレンズアレイ30に入射するための表示装置であり、カラー表示素子1をXY面に二次元配列して備える。図2Aおよび図2Bに示すように、カラー表示素子1はさらに、X方向に均等に3分割されて、赤色を表示する表示素子(副画素)1R、緑色を表示する表示素子(副画素)1G、および青色を表示する表示素子(副画素)1Bからなる。なお、カラー表示素子1は、図2A,2Bではアスペクト比が1(ppX=ppY)で示されるが、特に規定されない。画像表示装置10において、カラー表示素子1は、図2Aに示すように、表示素子1R,1G,1BがY方向に沿って同色で揃うように配列(ストライプ配列)されていてもよいし、図2Bに示すように、Y方向において表示素子1R(1G,1B)の1個分(ppX/3)ずつX方向にずらしながら配列(モザイク配列)されていてもよい。
[First embodiment]
(Image display device)
The image display device 10 is a display device for inputting a group of elemental images in which a large number of elemental images are two-dimensionally arranged into a lens array 30, and includes color display elements 1 arranged two-dimensionally in the XY plane. As shown in FIGS. 2A and 2B, the color display element 1 is further divided into three equal parts in the X direction, including a display element (subpixel) 1R that displays red and a display element (subpixel) 1G that displays green. , and a display element (sub-pixel) 1B that displays blue color. Note that although the aspect ratio of the color display element 1 is shown as 1 (p pX =p pY ) in FIGS. 2A and 2B, it is not particularly specified. In the image display device 10, the color display elements 1 may be arranged so that the display elements 1R, 1G, and 1B are aligned in the same color along the Y direction (stripe arrangement) as shown in FIG. As shown in 2B, the display elements 1R (1G, 1B) may be arranged while being shifted in the X direction by one display element 1R (1G, 1B) (p pX /3) in the Y direction (mosaic arrangement).

立体像表示装置100において、画像表示装置10が出射する光は、平行光であることが好ましい。そのために、画像表示装置10は、例えばカラー液晶ディスプレイであり、図3に示すように、液晶パネルや駆動回路等からなる液晶モジュール10m、およびその表示面の反対側(背面)に、平行光LPを照射する面状の光源(バックライト)4を備える。光源4は、液晶モジュール10mの背面に均一に、+Z方向の平行光LPを照射する。光源4は、大型化を抑制するために、例えば、一般的な液晶ディスプレイのバックライトと同様に、発光ダイオード(LED)等の発光素子、発光素子が発光した光を伝播させる導光板、および背面の反射板等を備え、さらに、導光板の液晶モジュール10mの側に、光を平行化するコリメータレンズやホログラフィック光学素子を備える。画像表示装置10(液晶モジュール10m)は、表示面において、表示素子1R,1G,1Bのそれぞれに画素電極を設けて開口領域(光の出射領域)として、赤色、緑色、青色のカラーフィルタを配列して備えることにより、各色の光を出射する。また、液晶モジュール10mに設けられた偏光板によって、画像表示装置10が出射する光はY方向の偏光成分の光となる。また、本実施形態においては、画像表示装置10は、応答速度が5.56ms以下(180Hz以上)であることが好ましい。画像表示装置10は、表示制御手段(図示省略)から、前記要素画像群を表示するための信号を受信する。 In the stereoscopic image display device 100, the light emitted by the image display device 10 is preferably parallel light. For this purpose, the image display device 10 is, for example, a color liquid crystal display, and as shown in FIG. A planar light source (backlight) 4 that emits P is provided. The light source 4 uniformly irradiates the back surface of the liquid crystal module 10m with parallel light L P in the +Z direction. In order to suppress the increase in size, the light source 4 includes, for example, a light emitting element such as a light emitting diode (LED), a light guide plate that propagates the light emitted by the light emitting element, and a back surface, similar to the backlight of a general liquid crystal display. A collimator lens for collimating light and a holographic optical element are further provided on the liquid crystal module 10m side of the light guide plate. The image display device 10 (liquid crystal module 10m) has pixel electrodes provided in each of the display elements 1R, 1G, and 1B on the display surface, and red, green, and blue color filters arranged as opening areas (light emission areas). By equipping it with a light source, it emits light of each color. Furthermore, the light emitted by the image display device 10 becomes light with a polarized component in the Y direction due to the polarizing plate provided in the liquid crystal module 10m. Further, in the present embodiment, it is preferable that the image display device 10 has a response speed of 5.56 ms or less (180 Hz or more). The image display device 10 receives a signal for displaying the element image group from a display control means (not shown).

(レンズアレイ)
レンズアレイ30は、要素画像群を空間標本化する光学素子アレイである。レンズアレイ30は、要素レンズ3を、画像表示装置10の表示面に平行な面(XY面)に二次元配列して備える。レンズアレイ30における要素レンズ3の配列は、例えば、X方向とY方向とに沿った正方格子配列(図1参照)や、三角格子状(俵積状)とすることができる。要素レンズ3は、凸レンズであり、約1mm~数mmピッチで配列される。レンズアレイ30の要素レンズ3の数が、立体像vIの画素数に対応する。レンズアレイ30は、1個の要素レンズ3が要素画像の1つに対応して配列され、言い換えると、要素画像が要素レンズ3に正対するように、画像表示装置10に表示される画像における要素画像の寸法と配列が設定される。詳しくは、図3に示すように、画像表示装置10の、要素画像eIの1つ分を表示する表示素子1R,1G,1Bの群に、1個の要素レンズ3が正対する。1つの要素画像eIを表示する表示素子1R,1G,1Bの数が多いほど、視差情報を多くすることができる。ただし、レンズアレイ30における要素レンズ3のピッチが大きいと、解像度の上限が低下する。
(lens array)
The lens array 30 is an optical element array that spatially samples the elemental images. The lens array 30 includes element lenses 3 arranged two-dimensionally on a plane parallel to the display surface of the image display device 10 (XY plane). The arrangement of the element lenses 3 in the lens array 30 can be, for example, a square lattice arrangement along the X direction and the Y direction (see FIG. 1) or a triangular lattice shape (barrel shape). The element lenses 3 are convex lenses and are arranged at a pitch of about 1 mm to several mm. The number of element lenses 3 of the lens array 30 corresponds to the number of pixels of the stereoscopic image vI. In the lens array 30, one element lens 3 is arranged corresponding to one of the element images, in other words, the elements in the image displayed on the image display device 10 are arranged such that the element image directly faces the element lens 3. Image dimensions and alignment are set. Specifically, as shown in FIG. 3, one element lens 3 directly faces a group of display elements 1R, 1G, and 1B of the image display device 10 that display one element image eI. The larger the number of display elements 1R, 1G, and 1B that display one element image eI, the more parallax information can be obtained. However, if the pitch of the element lenses 3 in the lens array 30 is large, the upper limit of resolution will be lowered.

また、要素レンズ3は、径Φに対して焦点距離fが短い、すなわちF値が小さいほど、下式(1)で表すように立体像vIの視域角Ψを広くすることができる。なお、図3においては、画像表示装置10から出射して要素レンズ3の1個に入射する光線を、矢印を付した直線で表し、また、ウォブリング素子2が光を直進させるものとする。立体像表示装置100は、用途によるが、視域角Ψが30°以上であることが好ましい。必要な視域角Ψや解像度等を得られるように、画像表示装置10やレンズアレイ30が設計される。立体像表示装置100においては、画像表示装置10が平行光を出射することにより、レンズアレイ30の要素レンズ3の主面から焦点距離fの点(図3の光線の交点)に、要素レンズ3毎に輝点が生じる。

Figure 0007360908000001
Furthermore, the shorter the focal length f of the element lens 3 is with respect to the diameter Φ, that is, the smaller the F value, the wider the viewing angle Ψ of the stereoscopic image vI can be, as expressed by the following formula (1). In FIG. 3, it is assumed that a light ray that is emitted from the image display device 10 and enters one of the element lenses 3 is represented by a straight line with an arrow, and that the wobbling element 2 causes the light to travel straight. The stereoscopic image display device 100 preferably has a viewing angle Ψ of 30° or more, although it depends on the application. The image display device 10 and the lens array 30 are designed so that the necessary viewing angle Ψ, resolution, etc. can be obtained. In the stereoscopic image display device 100, the image display device 10 emits parallel light, so that the element lens 3 is placed at a point of focal length f from the main surface of the element lens 3 of the lens array 30 (the intersection of the light rays in FIG. 3). A bright spot appears every time.
Figure 0007360908000001

(ウォブリング素子)
ウォブリング素子2は、画像表示装置10とレンズアレイ30の間に設けられて、画像表示装置10が表示した画像を透過してレンズアレイ30に入射させる。ウォブリング素子2は、任意に、光を、光軸(Z方向)に垂直な面(XY面)内で段階的にずらして(変位させて)、かつ光軸の方向を変えずに透過させる。詳しくは、ウォブリング素子2は、画像表示装置10のカラー表示素子1における表示素子1R,1G,1Bの配列方向に、かつこの方向におけるカラー表示素子1の長さの1/M刻みで、距離0(変位なし)を含めてM段階で変位させる(Mは2以上の自然数)。本実施形態では、ウォブリング素子2は、X方向に光を変位可能とし、レンズアレイ30の入射面において、+ppX/3,0,-ppX/3の3段階で変位させる(M=3)。ウォブリング素子2は、一例として、図3および図4A~4Cに示すように、画像表示装置10の側から順に、第1偏光制御素子21、第1複屈折素子23、第2偏光制御素子22、および第2複屈折素子24をZ方向に積層して備える。
(wobbling element)
The wobbling element 2 is provided between the image display device 10 and the lens array 30 and allows the image displayed by the image display device 10 to pass through and enter the lens array 30 . The wobbling element 2 optionally shifts (displaces) the light stepwise in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis (Z direction) and transmits the light without changing the direction of the optical axis. Specifically, the wobbling element 2 is arranged at a distance of 0 in the arrangement direction of the display elements 1R, 1G, and 1B in the color display element 1 of the image display device 10, and at intervals of 1/M of the length of the color display element 1 in this direction. (M is a natural number of 2 or more) including (no displacement). In this embodiment, the wobbling element 2 is capable of displacing light in the X direction, and displaces the light in three steps of +p pX /3, 0, -p pX /3 on the incident surface of the lens array 30 (M=3). . For example, as shown in FIGS. 3 and 4A to 4C, the wobbling element 2 includes, in order from the image display device 10 side, a first polarization control element 21, a first birefringence element 23, a second polarization control element 22, and a second birefringent element 24 are stacked in the Z direction.

第1偏光制御素子21および第2偏光制御素子22は、外部からの電気的手段により、偏光の向きを光軸(Z方向)に垂直な面(XY面)内で90°回転させて、または無回転で透過する選択性の旋光子である。偏光制御素子21,22は、例えば、2枚のガラス板等の透明基板上に成膜された透明電極膜の間に強誘電性液晶(FLC:Ferroelectric Liquid Crystal)等の液晶を封入した液晶素子であり、図4Cに示すように、電源V1,V2を接続される。本実施形態では、偏光制御素子21,22は、電圧の印加により、Y方向の偏光をX方向の偏光に、X方向の偏光をY方向の偏光に、それぞれ変えて光を透過し、また、それぞれ電圧の印加停止時には光をそのまま(偏光の向きを変えずに)透過する。 The first polarization control element 21 and the second polarization control element 22 rotate the polarization direction by 90 degrees in a plane (XY plane) perpendicular to the optical axis (Z direction) by external electrical means, or It is a selective optical rotator that transmits light without rotation. The polarization control elements 21 and 22 are, for example, liquid crystal elements in which a liquid crystal such as a ferroelectric liquid crystal (FLC) is sealed between transparent electrode films formed on transparent substrates such as two glass plates. As shown in FIG. 4C, power supplies V1 and V2 are connected. In this embodiment, the polarization control elements 21 and 22 change the polarization in the Y direction to the polarization in the X direction and the polarization in the X direction to polarization in the Y direction by applying a voltage, and transmit the light. When the voltage application is stopped, the light is transmitted as is (without changing the direction of polarization).

第1複屈折素子23および第2複屈折素子24は、それぞれ複屈折素子である。複屈折素子とは、透過する光の偏光の向きに応じて屈折率が変化する光学素子である。複屈折素子は、入射した所定の偏光の向きの光を直進させる(常光線)。複屈折素子は一方、この常光線に対して偏光の向きが垂直な光を、入射面と出射面とで屈折させ、その結果として偏光方向にシフトして、当該複屈折素子への入射方向(光軸)と平行な方向に出射する(異常光線)。このような光学特性を有する材料として、方解石(カルサイト、CaCO3)、イットリウム・バナデート(YVO4)結晶、水晶等の結晶が挙げられる。複屈折素子内の異常光線の進行方向は、複屈折素子の光学軸寄りに傾斜する。したがって、複屈折素子は、光学軸を、光軸に対して異常光線の偏光方向側に傾斜させて配置される。 The first birefringent element 23 and the second birefringent element 24 are each birefringent elements. A birefringent element is an optical element whose refractive index changes depending on the direction of polarization of transmitted light. A birefringent element causes incident light with a predetermined polarization direction to travel straight (ordinary ray). On the other hand, the birefringent element refracts light whose polarization direction is perpendicular to the ordinary ray at the incident surface and the exit surface, and as a result, the light is shifted in the polarization direction, and the incident direction to the birefringent element ( (abnormal ray) is emitted in a direction parallel to the optical axis). Examples of materials having such optical properties include crystals such as calcite (CaCO 3 ), yttrium vanadate (YVO 4 ) crystal, and quartz. The traveling direction of the extraordinary ray within the birefringent element is inclined toward the optical axis of the birefringent element. Therefore, the birefringent element is arranged with its optical axis inclined toward the polarization direction of the extraordinary ray with respect to the optical axis.

前記結晶材料からなる複屈折素子による光の変位距離gは、下式(2)に表すように、厚さ(光軸方向長)tに比例する。光軸方向長あたりの光の変位距離g/tは、常光線についての屈折率n0と異常光線についての屈折率neとの差|ne-n0|が屈折率n0,neに比して大きいほど長く、また、光軸に対する複屈折素子の光学軸角度θ(0°<θ<90°)が45°近傍のときに最長となる。なお、n0>neである材料(負結晶)では、光の変位距離gは負となり、異常光線の進行方向が逆になる。複屈折素子23,24は、光の変位距離g1,g2が所望の値となるように、選択した材料の屈折率n0,neに応じて光学軸角度θ1,θ2および厚さを設計する。

Figure 0007360908000002
The displacement distance g of light by the birefringent element made of the crystal material is proportional to the thickness (length in the optical axis direction) t, as expressed by the following equation (2). The displacement distance g/t of light per length in the optical axis direction is the difference between the refractive index n 0 for the ordinary ray and the refractive index n e for the extraordinary ray |ne - n 0 | is the refractive index n 0 , n e It is longer as it is larger than , and becomes longest when the optical axis angle θ (0°<θ<90°) of the birefringent element with respect to the optical axis is around 45°. Note that in a material where n 0 > ne (negative crystal), the displacement distance g of light is negative, and the traveling direction of the extraordinary ray is reversed. The optical axis angles θ1, θ2 and thickness of the birefringent elements 23, 24 are designed according to the refractive indices n 0 , ne of the selected materials so that the displacement distances g1, g2 of the light become desired values. .
Figure 0007360908000002

本実施形態においては、異常光線が、第1複屈折素子23で-X方向に、第2複屈折素子24で+X方向に、それぞれ変位するように、その偏光の向きをX方向とする。また、複屈折素子23,24による光の変位距離g1,g2は、g1=g2=ppX/3となるように、複屈折素子23,24が設計、配置される。そのため、第1複屈折素子23と第2複屈折素子24は、共にY方向の偏光LYを常光線とし、光学軸が、光軸(Z方向)に対してX方向側に、かつ互いに反対方向へ傾斜するように配置される。図4A~4Cに、複屈折素子23,24の光学軸方向を破線で表す。第1複屈折素子23と第2複屈折素子24は、例えば、同じ材料で同じ厚さに形成され、θ1=θ2として光学軸の向きを反転させて配置される。また、画像表示装置10は、画像表示装置10の側である第1複屈折素子23の常光線または異常光線と同じ偏光の向きの光を出射し、ここでは常光線と同じY方向の偏光LYを出射するように設計される。このような構成により、ウォブリング素子2は、以下に、図4A~4Cを参照して説明するように、X方向に、+ppX/3,0,-ppX/3の3段階で光を変位させる。なお、図4A~4Cにおいては、光LY,LXに両矢印を付して偏光方向を表し、また、電源V1,V2はONのときに示す。 In this embodiment, the polarization direction of the extraordinary ray is set to the X direction so that the extraordinary ray is displaced in the -X direction by the first birefringence element 23 and in the +X direction by the second birefringence element 24, respectively. Further, the birefringent elements 23 and 24 are designed and arranged so that the displacement distances g1 and g2 of light by the birefringent elements 23 and 24 are g1=g2=p pX /3. Therefore, the first birefringent element 23 and the second birefringent element 24 both use the Y-direction polarized light L It is arranged so that it is inclined in the direction. In FIGS. 4A to 4C, the optical axis directions of the birefringent elements 23 and 24 are represented by broken lines. The first birefringent element 23 and the second birefringent element 24 are, for example, formed of the same material and have the same thickness, and are arranged with the directions of the optical axes reversed such that θ1=θ2. Further, the image display device 10 emits light with the same polarization direction as the ordinary ray or extraordinary ray of the first birefringent element 23 on the side of the image display device 10, and here, the polarized light L in the same Y direction as the ordinary ray. Designed to emit Y. With such a configuration, the wobbling element 2 displaces light in three stages of +p pX /3, 0, -p pX /3 in the X direction, as described below with reference to FIGS. 4A to 4C. let In FIGS. 4A to 4C, double-headed arrows are attached to the lights L Y and L X to indicate the polarization direction, and the power supplies V1 and V2 are shown when they are ON.

図4Aに示すように、第1偏光制御素子21、第2偏光制御素子22のいずれにも電圧を印加していないとき(V1:OFF,V2:OFF)、複屈折素子23,24には常光線である光LYが入射するので、光は直進して透過し、変位しない。光がX方向に+ppX/3変位するためには、図4Bに示すように、第2偏光制御素子22のみに電圧を印加する(V1:OFF,V2:ON)。このとき、第1複屈折素子23においては光LYが入射するので直進して透過し、その後、第2偏光制御素子22によってX方向の偏光LXに変調するため、第2複屈折素子24を+X方向に屈折して透過して、距離g2(=ppX/3)変位する。光がX方向に-ppX/3変位するためには、図4Cに示すように、第1偏光制御素子21および第2偏光制御素子22の両方に電圧を印加する(V1:ON,V2:ON)。このとき、第1偏光制御素子21によって変調した光LXが、第1複屈折素子23を、-X方向に屈折して透過して距離g1(=ppX/3)変位した後、第2偏光制御素子22によって常光線である光LYに再変調するので、第2複屈折素子24を直進して透過する。このように、ウォブリング素子2は、変位0を挟んで+,-の双方向に光を変位させる構成とすることにより、必要な変位量の最大値(絶対値)を抑えて、レンズアレイ30に入射する光の位置の誤差が生じ難い。なお、第1偏光制御素子21のみに電圧を印加しているとき(V1:ON,V2:OFF)、光LXが複屈折素子23,24のそれぞれで屈折して透過する(後記変形例参照)。 As shown in FIG. 4A, when no voltage is applied to either the first polarization control element 21 or the second polarization control element 22 (V1: OFF, V2: OFF), the birefringence elements 23 and 24 are always Since the light L Y is incident, the light travels straight through and is not displaced. In order to displace the light by +p pX /3 in the X direction, a voltage is applied only to the second polarization control element 22 (V1: OFF, V2: ON), as shown in FIG. 4B. At this time, since the light L Y is incident on the first birefringent element 23, it goes straight and is transmitted, and is then modulated by the second polarization control element 22 into polarized light L X in the X direction, so the second birefringent element 24 is refracted in the +X direction and transmitted, and is displaced by a distance g2 (=p pX /3). In order to displace the light by -p pX /3 in the X direction, voltage is applied to both the first polarization control element 21 and the second polarization control element 22 (V1: ON, V2: ON). At this time , the light L Since the light L Y is remodulated by the polarization control element 22 to be an ordinary ray, it passes straight through the second birefringence element 24 and is transmitted. In this way, the wobbling element 2 is configured to displace the light in both directions (+ and -) with a displacement of 0, thereby suppressing the maximum value (absolute value) of the necessary displacement amount and allowing the lens array 30 to Errors in the position of incident light are less likely to occur. Note that when a voltage is applied only to the first polarization control element 21 (V1: ON, V2: OFF), the light L X is refracted and transmitted by each of the birefringent elements 23 and 24 (see modification example below). ).

立体像表示装置100は、図5に示すように、ウォブリング素子2とレンズアレイ30との間に、拡散板5を備えてもよい。拡散板5は、入射した平行光を所定の配光角で拡散させて透過する。拡散板5を備える場合、レンズアレイ30は、拡散板5から要素レンズ3の焦点距離fを空けて配置されることが好ましい。なお、図5においては、画像表示装置10の表示面上の一点から出射してレンズアレイ30に入射する光線を、矢印を付した直線で表し、また、ウォブリング素子2が光を直進させるものとする。立体像表示装置100は、拡散板5が設けられると、要素画像の解像度が低下する傾向があるが、一方で、画像表示装置10が出射する光が完全な平行光でなくても、立体像を結像させることができる。画像表示装置10が完全な平行光を照射するためには、例えば、光源4がレンズアレイ30の大きさ以上のコリメータレンズを備える必要がある。したがって、立体像表示装置100は、拡散板5を備えることにより大型化を抑制することができる。拡散板5は、一般的なバックライト等に設けられるものを適用することができ、例えばミクロンサイズのレンズがランダムに配置されたレンズアレイで構成される。または、拡散板5は、背面に入射した光を、表示側の全方位(半球状)、あるいは所望の立体的な形状、角度で一様に拡散させるホログラフィックスクリーンであってもよい。この場合、その形状、角度を、レンズアレイ30の要素レンズ3が読み出す円錐などの形状に一致させることが好ましい。このような拡散板5によれば、光の利用効率が高くなり、また、クロストークやサイドローブの発生が抑制される。 The stereoscopic image display device 100 may include a diffusion plate 5 between the wobbling element 2 and the lens array 30, as shown in FIG. The diffuser plate 5 diffuses and transmits the incident parallel light at a predetermined light distribution angle. When the diffuser plate 5 is provided, it is preferable that the lens array 30 is arranged at a focal distance f of the element lens 3 from the diffuser plate 5 . In addition, in FIG. 5, a light ray that is emitted from one point on the display surface of the image display device 10 and enters the lens array 30 is represented by a straight line with an arrow, and it is assumed that the wobbling element 2 causes the light to travel straight. do. When the stereoscopic image display device 100 is provided with the diffuser plate 5, the resolution of the elemental images tends to decrease. can be imaged. In order for the image display device 10 to emit perfectly parallel light, the light source 4 needs to include a collimator lens that is larger than the lens array 30, for example. Therefore, by including the diffuser plate 5, the stereoscopic image display device 100 can suppress increase in size. The diffuser plate 5 can be one provided in a general backlight or the like, and is composed of, for example, a lens array in which micron-sized lenses are randomly arranged. Alternatively, the diffusion plate 5 may be a holographic screen that uniformly diffuses the light incident on the rear surface in all directions (hemisphere) on the display side or in a desired three-dimensional shape and angle. In this case, it is preferable that its shape and angle match the shape of a cone or the like read out by the element lenses 3 of the lens array 30. According to such a diffuser plate 5, the light utilization efficiency is increased, and the occurrence of crosstalk and side lobes is suppressed.

(立体像表示方法)
立体像表示装置100による立体像vIの第1実施形態に係る表示方法を、図6~9を参照して説明する。本実施形態に係る立体像表示方法は、図6に示すように、画像表示装置10が、1つの立体像vIを表示する1フレーム(16.7ms(≒1/60s))期間TFに、3つの画像P1,P2,P3を切り替えて表示面に表示する、3回の画像表示工程S12,S22,S32を行う。画像表示工程S12,S22,S32は、選択された表示素子1R,1G,1Bからそれぞれの色の光が出射している期間を指し、すなわち、画像表示装置10の光源4が発光している(バックライト電源VBL:ON)期間である。さらに本実施形態に係る立体像表示方法は、画像P1,P2,P3を構成するデータを選択して、その信号を表示素子1R,1G,1Bの画素電極に書き込むデータ選択工程S11,S21,S31を行う。
(Stereoscopic image display method)
A method of displaying a stereoscopic image vI according to the first embodiment by the stereoscopic image display device 100 will be described with reference to FIGS. 6 to 9. In the stereoscopic image display method according to the present embodiment, as shown in FIG. 6, during one frame (16.7 ms (≒ 1/60 s)) period T Image display steps S12, S22, and S32 are performed three times in which three images P1, P2, and P3 are switched and displayed on the display screen. The image display steps S12, S22, and S32 refer to periods during which light of each color is emitted from the selected display elements 1R, 1G, and 1B, that is, the light source 4 of the image display device 10 is emitting light ( Backlight power supply V BL :ON) period. Further, the three-dimensional image display method according to the present embodiment includes data selection steps S11, S21, and S31 in which data constituting images P1, P2, and P3 are selected and the signals are written into the pixel electrodes of the display elements 1R, 1G, and 1B. I do.

画像P1,P2,P3はそれぞれ、赤色の画素pR、緑色の画素pG、および青色の画素pBを規則的に二次元配列されてなり、その配列は画像表示装置10における表示素子1R,1G,1Bの配列に対応する(図2A参照)。また、図面において、画素pR,pG,pB、および後記変形例の画素pYは、それぞれ異なるハッチングを付し(画素pGは白(ハッチングなし))、さらに輪郭内に「R」、「G」、「B」、「Y」の文字を付して表す。なお、図7A~7Cは、画像表示装置10の1行目(Y=1)の表示素子1R,1G,1Bにおける断面で表す。また、図7A~7Cにおいては、簡潔に説明するために、X方向に計6個の表示素子1R,1G,1Bで1つの要素画像を表示するように表す。はじめに、画像表示工程S12,S22,S32について説明する。 Images P1, P2, and P3 are each made up of a regular two-dimensional array of red pixels pR, green pixels pG, and blue pixels pB, and the arrays are arranged on the display elements 1R, 1G, and 1B in the image display device 10. (see FIG. 2A). In addition, in the drawings, pixels pR, pG, pB, and a pixel pY in a modified example described later are each given different hatching (pixel pG is white (no hatching)), and furthermore, "R", "G", It is represented by the letters "B" and "Y". Note that FIGS. 7A to 7C are cross-sections of the display elements 1R, 1G, and 1B in the first row (Y=1) of the image display device 10. Further, in FIGS. 7A to 7C, for the sake of brevity, it is shown that one elemental image is displayed by a total of six display elements 1R, 1G, and 1B in the X direction. First, the image display steps S12, S22, and S32 will be explained.

ウォブリング素子2が光を変位させない状態で(V1:OFF,V2:OFF、図4A参照)画像表示装置10が画像P2を表示すると、図7Bに示すように、レンズアレイ30により、画像P2における、要素レンズ3のそれぞれとZ方向に正対した各領域(基準領域)を要素画像eI2として、像vI2が結像する。これに対して、ウォブリング素子2が光を+X方向へ変位させる状態で(V1:OFF,V2:ON、図4B参照)画像表示装置10が画像P1を表示すると、図7Aに示すように、レンズアレイ30により、画像P1における、前記基準領域(境界を一点鎖線で表す)からX方向に-ppX/3ずれた各領域を要素画像eI1として、像vI1が結像する。また、ウォブリング素子2が光を-X方向へ変位させる状態で(V1:ON,V2:ON、図4C参照)画像表示装置10が画像P3を表示すると、図7Cに示すように、レンズアレイ30により、画像P3における、前記基準領域(境界を一点鎖線で表す)からX方向に+ppX/3ずれた各領域を要素画像eI3として、像vI3が結像する。ここでは、画像P1を表示する第1画像表示工程S12、画像P2を表示する第2画像表示工程S22、画像P3を表示する第3画像表示工程S32の順に行う。これらの工程で交代で表示された画像P1,P2,P3が、ウォブリング素子2によってX方向にそれぞれ+ppX/3,0,-ppX/3シフトされてレンズアレイ30で像vI1,vI2,vI3に結像する。また、図6に示すように、ウォブリング素子2の電源V1,V2のON/OFFの3通りの組合せの切替は、バックライト電源VBLのON/OFFの切替に同期し、少なくともバックライト電源VBL:ONの期間(画像表示工程S12,S22,S32)に、前記それぞれの組合せになるように実行される。 When the image display device 10 displays the image P2 in a state where the wobbling element 2 does not displace the light (V1: OFF, V2: OFF, see FIG. 4A), as shown in FIG. 7B, the lens array 30 causes the An image vI2 is formed with each region (reference region) facing each of the element lenses 3 in the Z direction as an element image eI2. On the other hand, when the image display device 10 displays the image P1 in a state where the wobbling element 2 displaces the light in the +X direction (V1: OFF, V2: ON, see FIG. 4B), the lens The array 30 forms an image vI1 in which each area in the image P1 that is shifted by -p pX /3 in the X direction from the reference area (the boundary is represented by a dashed line) is an element image eI1. Further, when the image display device 10 displays the image P3 in a state in which the wobbling element 2 displaces the light in the -X direction (V1: ON, V2: ON, see FIG. 4C), the lens array 30 As a result, an image vI3 is formed with each area in the image P3 shifted by +p pX /3 in the X direction from the reference area (the boundary is represented by a dashed line) as an element image eI3. Here, a first image display step S12 for displaying the image P1, a second image display step S22 for displaying the image P2, and a third image display step S32 for displaying the image P3 are performed in this order. The images P1, P2, and P3 alternately displayed in these steps are shifted by +p pX /3, 0, and -p pX /3 in the X direction by the wobbling element 2, respectively, and the images vI1, vI2, and vI3 are displayed by the lens array 30. image is formed. Further, as shown in FIG. 6, the switching of the three combinations of ON/OFF of the power supplies V1 and V2 of the wobbling element 2 is synchronized with the ON/OFF switching of the backlight power supply V BL , and at least the backlight power supply V BL is switched ON/OFF. BL : During the ON period (image display steps S12, S22, S32), the above combinations are executed.

3つの像vI1,vI2,vI3は、それぞれを再生させる要素画像eI1,eI2,eI3の二次元配列された各群が、画像P1,P2,P3として画像表示装置10によって1フレーム内の短時間で切り替わって表示されるので、見かけ上、1つに重なり合って立体像vIに合成される。ここで、像vI1,vI2,vI3を微視的に観察すると、図8に示すように、それぞれが画像P1,P2,P3のように画素pR,pG,pBを二次元配列されてなる。ただし、像vI1は、レンズアレイ30の要素レンズ3により画像P1から要素画像eI1毎に取り出された画素pR(pG,pB)が、要素レンズ3と同じ正方格子状に配列されて再構成された像である。同様に、像vI2は画像P2から要素画像eI2毎に、像vI3は画像P3から要素画像eI3毎に、それぞれ取り出された画素pR(pG,pB)が再構成された像である。このように色の異なる表示素子1R,1G,1Bが繰り返し配列された画像表示装置10で表示された画像P1,P2,P3を、レンズアレイ30により再標本化された像vI1,vI2,vI3は、それぞれ色モアレのある像となる。 The three images vI1, vI2, vI3 are each reproduced in a two-dimensionally arranged group of element images eI1, eI2, eI3 as images P1, P2, P3 by the image display device 10 in a short time within one frame. Since they are switched and displayed, they appear to overlap into one and are combined into a three-dimensional image vI. Here, when images vI1, vI2, and vI3 are microscopically observed, as shown in FIG. 8, each image is composed of pixels pR, pG, and pB arranged two-dimensionally like images P1, P2, and P3. However, the image vI1 is reconstructed by arranging the pixels pR (pG, pB) taken out for each element image eI1 from the image P1 by the element lens 3 of the lens array 30 in the same square lattice shape as the element lens 3. It is a statue. Similarly, the image vI2 is an image obtained by reconstructing the pixels pR (pG, pB) extracted from the image P2 for each element image eI2, and the image vI3 for each element image eI3 from the image P3. The images P1, P2, P3 displayed on the image display device 10 in which the display elements 1R, 1G, 1B of different colors are repeatedly arranged in this way are resampled by the lens array 30, and the images vI1, vI2, vI3 are , each result in an image with color moiré.

ところが、立体像vIにおいては、像vI1,vI2,vI3の、画像P1,P2,P3から同じ要素レンズ3で取り出された画素pR,pG,pBが、同じ領域で重なり合う。さらに詳しくは、要素画像eI1,eI2,eI3内での座標の同じ画素pR,pG,pB同士が重なり合う。要素画像eI1,eI2,eI3は、ウォブリング素子2によって、互いに画素長ppXの1/3ずつ、すなわち画素pR(pG,pB)の1個分の長さずつX方向にずれている。したがって、図7A~7Cより、立体像vIにおいて、像vI1の、図7Aに示す要素画像eI1の画素pRが取り出された領域には、像vI2の画素pGと像vI3の画素pBが取り出されて重なり合う。同様に、像vI1の画素pGには像vI2の画素pBと像vI3の画素pRが、像vI1の画素pBには像vI2の画素pRと像vI3の画素pGが、それぞれ重なり合う。 However, in the stereoscopic image vI, the pixels pR, pG, and pB extracted from the images P1, P2, and P3 of the images vI1, vI2, and vI3 using the same element lens 3 overlap in the same area. More specifically, pixels pR, pG, and pB having the same coordinates in the element images eI1, eI2, and eI3 overlap each other. The element images eI1, eI2, and eI3 are shifted from each other in the X direction by 1/3 of the pixel length p pX , that is, by the length of one pixel pR (pG, pB), by the wobbling element 2. Therefore, from FIGS. 7A to 7C, in the stereoscopic image vI, the pixel pG of the image vI2 and the pixel pB of the image vI3 are extracted in the area of the image vI1 from which the pixel pR of the elemental image eI1 shown in FIG. 7A is extracted. overlap. Similarly, the pixel pB of the image vI2 and the pixel pR of the image vI3 overlap the pixel pG of the image vI1, and the pixel pR of the image vI2 and the pixel pG of the image vI3 overlap the pixel pB of the image vI1.

その結果、立体像vIは、像vI1,vI2,vI3のそれぞれの各色のモアレが画素長ppXの1/3ずつずれて重なり合うために、混色されて低減される。これは、非特許文献2に記載された、3台のディスプレイのそれぞれに、レンズアレイを画素長ppXの1/3ずつずらして対面させて表示した画像から結像した3つの立体像を合成した立体像と等価である(非特許文献2の図2における、モアレ変調度m(c3))。したがって、立体像vIは、理論上(表示素子1R,1G,1Bが開口率100%の場合)、色モアレが完全に解消される。 As a result, the three-dimensional image vI is mixed and reduced because the moiré of each color of the images vI1, vI2, and vI3 overlap with each other with a shift of 1/3 of the pixel length p pX . This is described in Non-Patent Document 2, and combines three 3D images formed from images displayed on each of three displays by shifting the lens array by 1/3 of the pixel length p pX and facing each other. (moiré modulation degree m(c 3 ) in FIG. 2 of Non-Patent Document 2). Therefore, in theory (when the display elements 1R, 1G, and 1B have an aperture ratio of 100%), color moiré is completely eliminated in the stereoscopic image vI.

また、立体像vIは、3色の画素pR,pG,pBが同じ領域で重なり合っているので、表示素子1R(1G,1B)1個分の領域(図8の、太線で枠を付した領域)でカラー表示が可能である。なお、像vI1,vI2,vI3のそれぞれの画素pR,pG,pBは、前記したように正方格子状に配列されているが、表示素子1R(1G,1B)がアスペクト比3でY方向に長いため、Y方向に連続した3個の画素pR(pG,pB)が同じ表示素子1R(1G,1B)で表示されたものとなる。このことから、画像表示装置10で、一般的には1個のカラー表示素子1に配列された表示素子1R,1G,1Bで同時に表示される、同一画素におけるR,G,Bの色別のデータ(明暗の情報)を1つずつ、図9に示すように、画像P1,P2,P3に振り分けて表示することができる。その結果、サブピクセルである表示素子1R,1G,1Bのそれぞれを1画素(ピクセル)として、X方向に3倍に高精細化される。そこで、本実施形態では、画像表示装置10の表示面の左上隅を原点(図9に黒丸で示す)とし、1列目、1行目の表示素子1Rの座標を(X=1,Y=1)、その右隣りの表示素子1Gの座標を(X=2,Y=1)として説明する。 In addition, since the three-color pixels pR, pG, and pB overlap in the same area, the three-dimensional image vI has an area corresponding to one display element 1R (1G, 1B) (the area surrounded by a thick line in FIG. 8). ) can be displayed in color. Note that the pixels pR, pG, and pB of the images vI1, vI2, and vI3 are arranged in a square lattice as described above, but the display element 1R (1G, 1B) has an aspect ratio of 3 and is long in the Y direction. Therefore, three consecutive pixels pR (pG, pB) in the Y direction are displayed on the same display element 1R (1G, 1B). From this, in the image display device 10, generally, the R, G, and B colors of the same pixel are displayed simultaneously on the display elements 1R, 1G, and 1B arranged in one color display element 1. Data (brightness information) can be divided and displayed one by one into images P1, P2, and P3, as shown in FIG. As a result, each of the display elements 1R, 1G, and 1B, which are sub-pixels, is treated as one pixel, and the resolution is tripled in the X direction. Therefore, in this embodiment, the upper left corner of the display surface of the image display device 10 is set as the origin (indicated by a black circle in FIG. 9), and the coordinates of the display element 1R in the first column and first row are (X=1, Y= 1), the coordinates of the display element 1G to the right of the display element 1G will be explained as (X=2, Y=1).

(画像データ)
ここで、立体像vIを構成する画像データについて説明する。1フレームで表示される立体像vIを構成する画像データ(画像情報)Dは、下式(3)に示すように多数の画素データ(画素情報)dをx方向とy方向とに二次元配列してなる。さらに1個の画素データdは、下式(4)に示すように、赤色の画素データ(副画素情報)dR、緑色の画素データ(副画素情報)dG、および青色の画素データ(副画素情報)dBの3つの単色の画素データ(以下、副画素データ)からなる。副画素データdR,dG,dBは、画像表示装置10の表示素子1R,1G,1Bの対応する色の1個で表示される最小単位の情報を指し、画像表示装置10の表示方式によって、明(100%)と暗(0%)の2値(1bit)、またはさらに1以上の中間調を含むもの(2bit以上)とする。下式(3)、(4)に示すように、画素データdおよび副画素データdR,dG,dBは、適宜、画像データDにおけるアドレス(xy座標)を下付き文字で付して表す。

Figure 0007360908000003
(image data)
Here, the image data constituting the stereoscopic image vI will be explained. The image data (image information) D constituting the stereoscopic image vI displayed in one frame is a two-dimensional array of a large number of pixel data (pixel information) d in the x direction and the y direction, as shown in equation (3) below. It will be done. Furthermore, one pixel data d is composed of red pixel data (sub-pixel information) dR, green pixel data (sub-pixel information) dG, and blue pixel data (sub-pixel information), as shown in equation (4) below. ) dB consists of three monochromatic pixel data (hereinafter referred to as sub-pixel data). The sub-pixel data dR, dG, and dB refer to the minimum unit of information displayed by one of the corresponding colors of the display elements 1R, 1G, and 1B of the image display device 10, and depending on the display method of the image display device 10, (100%) and dark (0%) (1 bit), or further includes one or more intermediate tones (2 bits or more). As shown in equations (3) and (4) below, the pixel data d and the subpixel data dR, dG, dB are represented by appropriately adding the address (xy coordinates) in the image data D with subscripts.
Figure 0007360908000003

なお、図面において、画像P1,P2,P3は、画素pR,pG,pBのそれぞれの輪郭内に、色(R,G,B)と共に画素データdの座標を付して表す。これは、後記変形例および第2実施形態以降も同様とする。また、図7A,7B,7Cでは、画像P1,P2,P3は、それぞれ画像表示装置10の1行目(Y=1)の表示素子1R,1G,1Bで表示された画素pR,pG,pBを示すが、本実施形態ではすべてのy座標kで共通である。また、このように、本明細書では、X方向を水平(H)方向、Y方向を垂直(V)方向として、画像データDにおけるx方向をX方向に、y方向をY方向に、それぞれ割り当てているが、X方向とY方向を入れ替えることもできる。 Note that in the drawings, images P1, P2, and P3 are represented by adding coordinates of pixel data d along with colors (R, G, B) within the respective contours of pixels pR, pG, and pB. This also applies to the modified examples described later and the second embodiment and subsequent embodiments. In addition, in FIGS. 7A, 7B, and 7C, images P1, P2, and P3 are pixels pR, pG, and pB displayed on display elements 1R, 1G, and 1B in the first row (Y=1) of the image display device 10, respectively. However, in this embodiment, all y-coordinates k are common. Furthermore, in this specification, the X direction is the horizontal (H) direction and the Y direction is the vertical (V) direction, and the x direction and the y direction in the image data D are respectively assigned to the X direction and the Y direction. However, the X and Y directions can also be interchanged.

画像P1,P2,P3は、それぞれ画像データDの一部のデータで構成することができる。そのために、画像P1を表示する第1画像表示工程S12の前に、画像データDから画像P1を構成するデータを取り出す第1データ選択工程S11を行う。同様に、画像P2を表示する第2画像表示工程S22の前に、画像データDから画像P2を構成するデータを取り出す第2データ選択工程S21を行い、画像P3を表示する第3画像表示工程S32の前に、画像データDから画像P3を構成するデータを取り出す第3データ選択工程S31を行う。なお、工程の実行順として、工程S11,S12,S21,S22,S31,S32の順に限られず、例えば、第1画像表示工程S12よりも先に第2画像表示工程S22を行ってもよい。また、データ選択工程S11,S21,S31において、画像P1,P2,P3を構成するデータの画像データDからの選択のみを第1画像表示工程S12の前に行って、表示素子1R,1G,1Bの画素電極への信号の書込みは、画像表示工程S12,S22,S32のそれぞれの前に行ってもよい。 Images P1, P2, and P3 can each be composed of part of the image data D. To this end, before the first image display step S12 for displaying the image P1, a first data selection step S11 for extracting data constituting the image P1 from the image data D is performed. Similarly, before the second image display step S22 of displaying the image P2, a second data selection step S21 of extracting data constituting the image P2 from the image data D is performed, and a third image display step S32 of displaying the image P3. Before this, a third data selection step S31 is performed to extract data constituting the image P3 from the image data D. Note that the order of execution of the steps is not limited to the order of steps S11, S12, S21, S22, S31, and S32, and, for example, the second image display step S22 may be performed before the first image display step S12. Further, in the data selection steps S11, S21, and S31, only the selection from the image data D of the data constituting the images P1, P2, and P3 is performed before the first image display step S12, and the display elements 1R, 1G, 1B Writing of signals to the pixel electrodes may be performed before each of the image display steps S12, S22, and S32.

データ選択工程S11,S21,S31について詳細に説明する。前記したように、本実施形態では、表示素子1R(1G,1B)に画素データdを1対1で表示する。第1データ選択工程S11では、各画素データdjkを、画像表示装置10の同じ座標の表示素子1R(1G,1B)で表示する。画像表示装置10が、1列目(X=1)から順に、表示素子1R,1G,1B,1R,1G,1B,…とX方向に配列されているので、画素データdjkは、d1kR,d2kG,d3kB,d4kR,d5kG,d6kB,…とx=1から順に、副画素データdR,dG,dBを1ずつ繰り返して選択される。 The data selection steps S11, S21, and S31 will be explained in detail. As described above, in this embodiment, the pixel data d is displayed on the display element 1R (1G, 1B) on a one-to-one basis. In the first data selection step S11, each pixel data d jk is displayed on the display element 1R (1G, 1B) of the image display device 10 at the same coordinates. Since the image display device 10 is arranged in the X direction with display elements 1R, 1G, 1B, 1R, 1G, 1B, etc. in order from the first column (X=1), the pixel data d jk is d 1k R, d 2k G, d 3k B, d 4k R, d 5k G, d 6k B, . . . are selected by repeating sub-pixel data dR, dG, dB one by one in order from x=1.

前記したように、立体像vIにおいて、画像P1の画素pRと画像P2の画素pG、画像P1の画素pGと画像P2の画素pB、画像P1の画素pBと画像P2の画素pRが、それぞれ重なり合う。したがって、第2データ選択工程S21では、x=1の画素データd1kについては、X=2の表示素子1Gで表示するので副画素データd1kGを選択し、x=2の画素データd2kについては、X=3の表示素子1Rで表示する。このように、第2データ選択工程S21は、前回の第1データ選択工程S11に対して、X方向に表示素子1R(1G,1B)1個ずつシフトさせる。そのために、d1kG,d2kB,d3kR,d4kG,d5kB,d6kR,…と選択する。なお、第2データ選択工程S21では、X=1の表示素子1Rを非選択(第2画像表示工程S22で非表示)とする。 As described above, in the stereoscopic image vI, the pixel pR of the image P1 and the pixel pG of the image P2, the pixel pG of the image P1 and the pixel pB of the image P2, and the pixel pB of the image P1 and the pixel pR of the image P2 overlap, respectively. Therefore, in the second data selection step S21, since the pixel data d 1k of x=1 is displayed on the display element 1G of X=2, sub-pixel data d 1k G is selected, and the pixel data d 2k of x=2 is selected. is displayed using the display element 1R with X=3. In this way, the second data selection step S21 shifts the display elements 1R (1G, 1B) one by one in the X direction with respect to the previous first data selection step S11. For this purpose, d 1k G, d 2k B, d 3k R, d 4k G, d 5k B, d 6k R, . . . are selected. Note that in the second data selection step S21, the display element 1R with X=1 is unselected (not displayed in the second image display step S22).

前記したように、立体像vIにおいて、画像P2の画素pGと画像P3の画素pB、画像P2の画素pBと画像P3の画素pR、画像P2の画素pRと画像P3の画素pGが、それぞれ重なり合う。したがって、第3データ選択工程S31では、x=1の画素データd1kについては、X=3の表示素子1Bで表示するために副画素データd1kBを選択し、x=2の画素データd2kについては、X=4の、2列目のカラー表示素子1の表示素子1Rで表示する。このように、第3データ選択工程S31は、前回の第2データ選択工程S21に対して、X方向に表示素子1R(1G,1B)1個ずつシフトさせる。そのために、d1kB,d2kR,d3kG,d4kB,d5kR,d6kG,…と選択する。なお、第3データ選択工程S31では、X=1~2の表示素子1R,1Gを非選択(第3画像表示工程S32で非表示)とする。 As described above, in the stereoscopic image vI, the pixel pG of the image P2 and the pixel pB of the image P3, the pixel pB of the image P2 and the pixel pR of the image P3, and the pixel pR of the image P2 and the pixel pG of the image P3 overlap, respectively. Therefore, in the third data selection step S31, for the pixel data d 1k of x=1, sub-pixel data d 1k B is selected for display on the display element 1B of X=3, and the pixel data d 1k of x=2 is selected. 2k is displayed on the display element 1R of the color display element 1 in the second column where X=4. In this way, the third data selection step S31 shifts the display elements 1R (1G, 1B) one by one in the X direction with respect to the previous second data selection step S21. For this purpose, d 1k B, d 2k R, d 3k G, d 4k B, d 5k R, d 6k G, . . . are selected. Note that in the third data selection step S31, the display elements 1R and 1G with X=1 to 2 are unselected (not displayed in the third image display step S32).

このように、画像データDのすべての画素データdのそれぞれから副画素データdR,dG,dBの適切な1個を選択して、画像P1,P2,P3を画像表示装置10で表示することができる。なお、画像表示装置10が、図2Bに示すようにカラー表示素子1をモザイク配列して備える場合には、y座標にも応じて副画素データdR,dG,dBを選択する。例えば、第1データ選択工程S11では、1行目(Y=1)に表示する画素データdj1についてはX=1が表示素子1Rであるので、前記と同様に、d11R,d21G,d31B,d41R,…と選択する。一方、2行目に表示する画素データdj2についてはX=1が表示素子1Bであるので、d12B,d22R,d32G,d42B,…と選択する。 In this way, images P1, P2, and P3 can be displayed on the image display device 10 by selecting an appropriate one of the sub-pixel data dR, dG, and dB from each of all the pixel data d of the image data D. can. Note that when the image display device 10 includes the color display elements 1 arranged in a mosaic arrangement as shown in FIG. 2B, the sub-pixel data dR, dG, and dB are selected according to the y-coordinate as well. For example, in the first data selection step S11, for the pixel data d j1 to be displayed on the first row (Y=1), since X=1 is the display element 1R, d 11 R, d 21 G , d 31 B, d 41 R, ... are selected. On the other hand, regarding the pixel data d j2 to be displayed on the second row, since X=1 is the display element 1B, d 12 B, d 22 R, d 32 G, d 42 B, . . . are selected.

本実施形態に係る立体像表示方法は、高精細化が要求されない場合には、カラー表示素子1に画素データdを1対1で表示することができる。すなわち、画像P1として、1列目(X=1)から順に、副画素データd1kR,d1kG,d1kB,d2kR,d2kG,d2kB,d3kR,…を選択して表示する。この場合には、前記の画像P1をX方向にppX/3ずつ変位させながら3回表示してもよいが、立体像vIにおいて同じアドレスの画素データdjkの副画素データdjkR,djkG,djkBによる画素pR,pG,pB同士で重なり合うように、画像P2,P3を構成して表示することが好ましい。具体的には、画像P2は、d1kG,d1kB,d1kR,d2kG,d2kB,d2kR,d3kG,…、画像P3は、d1kB,d1kR,d1kG,d2kB,d2kR,d2kG,d3kB,…と、画像P1,P2,P3で、画素データd毎のdR,dG,dBの順序を入れ替えて選択、表示する。 The stereoscopic image display method according to this embodiment can display pixel data d on the color display element 1 on a one-to-one basis when high definition is not required. That is, as image P1, sub-pixel data d 1k R, d 1k G, d 1k B, d 2k R, d 2k G, d 2k B, d 3k R, ... are sequentially generated from the first column (X=1). Select and display. In this case, the image P1 may be displayed three times while being displaced by p pX /3 in the X direction, but the sub-pixel data d jk R, d of the pixel data d jk at the same address in the stereoscopic image vI It is preferable to configure and display the images P2 and P3 so that the pixels pR, pG, and pB formed by jk G and d jk B overlap each other. Specifically, the image P2 is d 1k G, d 1k B, d 1k R, d 2k G, d 2k B, d 2k R, d 3k G, ..., and the image P3 is d 1k B, d 1k R , d 1k G, d 2k B, d 2k R, d 2k G, d 3k B, ..., in images P1, P2, P3, the order of dR, dG, dB for each pixel data d is changed and selected and displayed. do.

本実施形態に係る立体像表示装置100の画像表示装置10は、カラー表示素子1の表示素子1R,1G,1Bが同一形状でなくてもよく、例えば緑色の表示素子1Gが他の表示素子1R,1BよりもX方向に大きい構成であってもよい。本実施形態に係る立体像表示方法は、表示素子1R,1G,1Bの各寸法にかかわらず、ウォブリング素子2が、画像P1,P2,P3を画素長ppXの1/3刻みで3段階にシフトさせる。立体像vIにおいて、画素pR,pG,pBが完全には一致しないで重なり合っていても、画素pR,pG,pBが十分に微細であるので、見かけ上、適切に混色し、また、色モアレの抑制効果は得られる。 In the image display device 10 of the stereoscopic image display device 100 according to the present embodiment, the display elements 1R, 1G, and 1B of the color display element 1 do not have to have the same shape. For example, the green display element 1G is different from the other display element 1R. , 1B may be larger in the X direction. In the stereoscopic image display method according to the present embodiment, the wobbling element 2 divides the images P1, P2, and P3 into three stages in steps of 1/3 of the pixel length p pX , regardless of the dimensions of the display elements 1R, 1G, and 1B. shift. In the stereoscopic image vI, even if the pixels pR, pG, and pB do not completely match and overlap, the pixels pR, pG, and pB are sufficiently fine, so that the colors appear to be mixed appropriately, and color moiré is prevented. A suppressive effect can be obtained.

立体像表示装置100において、ウォブリング素子2は、第1複屈折素子23または第2複屈折素子24の一方のみを2つ備えて、X方向に0,-ppX/3,-2ppX/3、または+2XppX/3,+ppX/3,0に変位させるように設計されてもよい。距離2ppX/3変位させるためには、第1偏光制御素子21のみに電圧を印加して、2つの複屈折素子23,23(24,24)で異常光線を同じ方向にppX/3ずつ変位させる。 In the stereoscopic image display device 100, the wobbling element 2 includes only two of either the first birefringence element 23 or the second birefringence element 24, and has an angle of 0, -p pX /3, -2p pX /3 in the X direction. , or +2Xp pX /3, +p pX /3,0. In order to displace the distance by 2p pX /3, a voltage is applied only to the first polarization control element 21, and the two birefringent elements 23, 23 (24, 24) shift the extraordinary ray in the same direction by p pX /3. Displace.

(変形例)
本実施形態に係る立体像表示方法は、3色のカラー表示素子を配列した画像表示装置に限らず適用することができる。以下、第1実施形態の変形例として、4色のカラー表示素子を配列した画像表示装置を備える立体像表示装置について、図10および図11を参照して説明する。第1実施形態(図1~9参照)と同一の要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図11に示すように、本変形例に係る立体像表示装置100Aは、画像表示装置10Aと、レンズアレイ30と、画像表示装置10Aとレンズアレイ30の間に配置されたウォブリング素子2Aと、を備える。立体像表示装置100Aはさらに、ウォブリング素子2Aとレンズアレイ30の間に拡散板5(図5参照)を備えてもよい。
(Modified example)
The stereoscopic image display method according to this embodiment can be applied not only to an image display device in which color display elements of three colors are arranged. Hereinafter, as a modification of the first embodiment, a three-dimensional image display device including an image display device in which color display elements of four colors are arranged will be described with reference to FIGS. 10 and 11. Elements that are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 1 to 9) are designated by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted. As shown in FIG. 11, a stereoscopic image display device 100A according to this modification includes an image display device 10A, a lens array 30, and a wobbling element 2A disposed between the image display device 10A and the lens array 30. Be prepared. The stereoscopic image display device 100A may further include a diffusion plate 5 (see FIG. 5) between the wobbling element 2A and the lens array 30.

画像表示装置10Aは、図10に示すように、カラー表示素子1AをXY面に二次元配列して備え、カラー表示素子1Aはさらに、X方向に均等に4分割されて、表示素子1R,1G,1B、および黄色を表示する表示素子1Yからなる。画像表示装置10Aにおいて、カラー表示素子1Aは、図10に示すように、表示素子1R,1G,1B,1YがY方向に沿って同色で揃うように配列(ストライプ配列)されてもよいし、Y方向において表示素子1R,1G,1B,1Yの1個分(ppX/4)ずつまたは2個分(ppX/2)ずつX方向にずらしながら配列されてもよい(図2B参照)。また、表示素子1R,1G,1B,1Yが同一形状でなくてもよく、例えば、表示素子1G,1Yが表示素子1R,1BよりもX方向に小さい構成であってもよい。なお、表示素子1Yは、例えば白色(W)を表示するものであってもよい。画像表示装置10Aは、カラー表示素子1A以外は第1実施形態の画像表示装置10と同様の構成である。ただし、本変形例においては、画像表示装置10Aは、応答速度が4.17ms以下(240Hz以上)であることが好ましい。 As shown in FIG. 10, the image display device 10A includes color display elements 1A arranged two-dimensionally in the XY plane, and the color display element 1A is further divided into four equal parts in the , 1B, and a display element 1Y that displays yellow. In the image display device 10A, the color display elements 1A may be arranged (stripe arrangement) so that the display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y are aligned in the same color along the Y direction, as shown in FIG. The display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y may be arranged while being shifted in the X direction by one (p pX /4) or two display elements (p pX /2) in the Y direction (see FIG. 2B). Furthermore, the display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y may not have the same shape, and for example, the display elements 1G, 1Y may be smaller in the X direction than the display elements 1R, 1B. Note that the display element 1Y may display white (W), for example. The image display device 10A has the same configuration as the image display device 10 of the first embodiment except for the color display element 1A. However, in this modification, it is preferable that the image display device 10A has a response speed of 4.17 ms or less (240 Hz or more).

ウォブリング素子2Aは、変位0を含めてX方向にppX/4刻みで4段階に光を変位させる(M=4)構成とする。そのために、ウォブリング素子2Aは、第1偏光制御素子21、第1複屈折素子23、第2偏光制御素子22、および第2複屈折素子24をZ方向に積層して備える。偏光制御素子21,22および複屈折素子23,24は、第1実施形態で説明した通りである。ただし、ウォブリング素子2Aにおいては、複屈折素子23,24は、それぞれ変位距離g1,g2がg1=ppX/2、g2=ppX/4となるように設計される。したがって、第1複屈折素子23は、異常光線を-X方向にppX/2変位させ、第2複屈折素子24は、異常光線を+X方向にppX/4変位させる。ウォブリング素子2Aは、このような構成により、X方向に+ppX/4,0,-ppX/4,-2ppX/4で光を変位させることができる。詳しくは、図4Aに示すウォブリング素子2と同様に、偏光制御素子21,22に電圧を印加していないとき(V1:OFF,V2:OFF)、光LYは複屈折素子23,24の両方を直進して透過するので、変位0である。そして、第2偏光制御素子22のみに電圧を印加しているとき(V1:OFF,V2:ON)、第2偏光制御素子22によって変調した光LXが第2複屈折素子24を異常光線として透過して屈折するので(図4B参照)、+ppX/4変位する。一方、第1偏光制御素子21のみに電圧を印加しているとき(V1:ON,V2:OFF)、第1偏光制御素子21によって変調した光LXが複屈折素子23,24の両方を異常光線として屈折して透過するので、-ppX/2+ppX/4=-ppX/4変位する。また、偏光制御素子21,22に電圧を印加しているとき(V1:ON,V2:ON)、第1複屈折素子23で光LXが屈折して透過し、第2複屈折素子24で光LYが直進して透過するので(図4C参照)、-2ppX/4変位する。 The wobbling element 2A is configured to displace the light in four steps in the X direction in increments of p pX /4 (M=4), including a displacement of 0. For this purpose, the wobbling element 2A includes a first polarization control element 21, a first birefringence element 23, a second polarization control element 22, and a second birefringence element 24 stacked in the Z direction. The polarization control elements 21 and 22 and the birefringence elements 23 and 24 are as described in the first embodiment. However, in the wobbling element 2A, the birefringent elements 23 and 24 are designed such that the displacement distances g1 and g2 are g1=p pX /2 and g2=p pX /4, respectively. Therefore, the first birefringence element 23 displaces the extraordinary ray by p pX /2 in the -X direction, and the second birefringence element 24 displaces the extraordinary ray by p pX /4 in the +X direction. With such a configuration, the wobbling element 2A can displace light by +p pX /4, 0, -p pX /4, -2p pX /4 in the X direction. Specifically, similar to the wobbling element 2 shown in FIG. 4A, when no voltage is applied to the polarization control elements 21 and 22 (V1: OFF, V2: OFF), the light L Y is transmitted to both the birefringence elements 23 and 24. The displacement is 0 because it passes straight through. When voltage is applied only to the second polarization control element 22 (V1: OFF, V2: ON), the light L Since it is transmitted and refracted (see FIG. 4B), it is displaced by +p pX /4. On the other hand, when voltage is applied only to the first polarization control element 21 (V1: ON, V2: OFF), the light L Since it is refracted and transmitted as a light beam, it is displaced by -p pX /2+p pX /4=-p pX /4. Further, when voltage is applied to the polarization control elements 21 and 22 (V1: ON, V2: ON), the light L Since the light L Y travels straight and is transmitted (see FIG. 4C), it is displaced by -2p pX /4.

(立体像表示方法)
立体像表示装置100Aによる立体像vIの第1実施形態の変形例に係る表示方法を、図11を参照して説明する。図11は、画像表示装置10Aの1行目(Y=1)の表示素子1R,1G,1B,1Yにおける断面で表す。また、図11においては、簡潔に説明するために、X方向に計6個の表示素子1R,1G,1B,1Yで1つの要素画像を表示するように表す。本変形例に係る立体像表示方法は、画像表示装置10Aが、1フレーム期間TFに4つの画像P1A,P2A,P3A,P4Aを切り替えて表示面に表示する、4回の画像表示工程S12,S22,S32,S42を行う。さらに本変形例に係る立体像表示方法は、画像P1A,P2A,P3A,P4Aをそれぞれ構成するデータを選択して、その信号を表示素子1R,1G,1B,1Yの画素電極に書き込むデータ選択工程S11,S21,S31,S41を行う。なお、画像P1A,P2A,P3A,P4Aはそれぞれ、赤色の画素pR、緑色の画素pG、青色の画素pB、および黄色の画素pYを規則的に二次元配列されてなり、その配列は画像表示装置10Aにおける表示素子1R,1G,1B,1Yの配列に対応する(図10参照)。
(Stereoscopic image display method)
A method of displaying a stereoscopic image vI by the stereoscopic image display device 100A according to a modification of the first embodiment will be described with reference to FIG. 11. FIG. 11 shows a cross section of display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y in the first row (Y=1) of the image display device 10A. Further, in FIG. 11, for the sake of brevity, it is shown that one elemental image is displayed by a total of six display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y in the X direction. The stereoscopic image display method according to this modification includes four image display steps S12, in which the image display device 10A switches and displays four images P1A, P2A, P3A, and P4A on the display screen in one frame period T F ; Perform S22, S32, and S42. Further, the stereoscopic image display method according to this modification includes a data selection step of selecting data constituting images P1A, P2A, P3A, and P4A, respectively, and writing the signals to pixel electrodes of display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y. Perform S11, S21, S31, and S41. Note that each of the images P1A, P2A, P3A, and P4A is made up of a regular two-dimensional array of red pixels pR, green pixels pG, blue pixels pB, and yellow pixels pY, and the arrays are arranged in a regular two-dimensional manner depending on the image display device. This corresponds to the arrangement of display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y in 10A (see FIG. 10).

(画像データ)
ここで、本変形例の立体像表示方法による、立体像vIを構成する画像データについて説明する。1フレームで表示される立体像vIを構成する画像データ(画像情報)Dは、第1実施形態で説明した通り、下式(3)に示すように多数の画素データdをx方向とy方向とに二次元配列してなる。さらに本変形例においては、1個の画素データdは、下式(5)に示すように、赤色の画素データdR、緑色の画素データdG、青色の画素データdB、および黄色の画素データdYの4つの副画素データからなる。副画素データdR,dG,dB,dYは、画像表示装置10Aの表示素子1R,1G,1B,1Yの対応する色の1個で表示される最小単位の情報を指す。なお、黄色の副画素データdjkYは、例えば、同じ画素データdjkの副画素データdjkR,djkG,djkBから演算して得られる。

Figure 0007360908000004
(image data)
Here, image data constituting the stereoscopic image vI according to the stereoscopic image display method of this modification will be explained. As explained in the first embodiment, the image data (image information) D constituting the stereoscopic image vI displayed in one frame is obtained by dividing a large number of pixel data d in the x direction and the y direction as shown in the following formula (3). It becomes a two-dimensional array. Furthermore, in this modification, one pixel data d is composed of red pixel data dR, green pixel data dG, blue pixel data dB, and yellow pixel data dY, as shown in equation (5) below. Consists of four subpixel data. The sub-pixel data dR, dG, dB, and dY refer to the minimum unit of information displayed in one of the corresponding colors of the display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y of the image display device 10A. Note that the yellow sub-pixel data d jk Y is obtained, for example, by calculation from the sub-pixel data d jk R, d jk G, and d jk B of the same pixel data d jk .
Figure 0007360908000004

第1画像表示工程S12では、ウォブリング素子2Aが光をX方向に+ppX/4変位させる状態で(V1:OFF,V2:ON)画像表示装置10Aが画像P1Aを表示し、図11に示すように、レンズアレイ30により、画像P1Aにおける、基準領域からX方向に-ppX/4ずれた各領域を要素画像eI1として、像vI1Aが結像する。第2画像表示工程S22では、ウォブリング素子2Aが光を変位させない状態で(V1:OFF,V2:OFF)画像表示装置10Aが画像P2Aを表示し、レンズアレイ30により、画像P2Aにおける、要素レンズ3のそれぞれとZ方向に正対した各領域(基準領域)を要素画像eI2として、像vI2Aが結像する。第3画像表示工程S32では、ウォブリング素子2Aが光をX方向に-ppX/4変位させる状態で(V1:ON,V2:OFF)画像表示装置10Aが画像P3Aを表示し、レンズアレイ30により、画像P3Aにおける、基準領域からX方向に+ppX/4ずれた各領域を要素画像eI3として、像vI3Aが結像する。第4画像表示工程S42では、ウォブリング素子2Aが光をX方向に-2ppX/4変位させる状態で(V1:ON,V2:ON)画像表示装置10Aが画像P4Aを表示し、レンズアレイ30により、画像P4Aにおける、基準領域からX方向に+2ppX/4ずれた各領域を要素画像eI4として、像vI4Aが結像する。その結果、交代で結像した4つの像vI1A,vI2A,vI3A,vI4Aが、立体像vIに合成される。 In the first image display step S12, the image display device 10A displays the image P1A while the wobbling element 2A displaces the light by +p pX /4 in the X direction (V1: OFF, V2: ON), as shown in FIG. Then, an image vI1A is formed by the lens array 30, with each region of the image P1A shifted by −p pX /4 in the X direction from the reference region as an element image eI1. In the second image display step S22, the image display device 10A displays the image P2A while the wobbling element 2A does not displace the light (V1: OFF, V2: OFF), and the lens array 30 displays the element lens 3 in the image P2A. An image vI2A is formed with each area (reference area) directly facing each of these in the Z direction as an element image eI2. In the third image display step S32, the image display device 10A displays the image P3A while the wobbling element 2A displaces the light by −p pX /4 in the X direction (V1: ON, V2: OFF), and the lens array 30 , an image vI3A is formed with each region in the image P3A shifted by +p pX /4 in the X direction from the reference region as an element image eI3. In the fourth image display step S42, the image display device 10A displays the image P4A while the wobbling element 2A displaces the light by -2p pX /4 in the X direction (V1: ON, V2: ON), and the lens array 30 , image vI4A is formed with each region in image P4A shifted by +2p pX /4 in the X direction from the reference region as elemental image eI4. As a result, the four images vI1A, vI2A, vI3A, and vI4A formed alternately are combined into a three-dimensional image vI.

合成された立体像vIにおいては、像vI1A,vI2A,vI3A,vI4Aが、X方向に画素長ppXの1/4ずつずれて、すなわち画素pR(pG,pB,pY)の1個分ずつずれて重なり合っている。したがって、立体像vIは、第1実施形態と同様に色モアレが抑制される。また、立体像vIにおいては、像vI1Aの画素pRと像vI2Aの画素pGと像vI3Aの画素pBと像vI4Aの画素pYとの4色の画素が同じ領域で重なり合う。像vI1A,vI2A,vI3A,vI4Aのその他の画素pR,pG,pB,pYについても、同様に4色ずつ重なり合う。これらの重なり合った4個の画素pR,pG,pB,pYは、第1実施形態と同様に、1個のカラー表示素子1Aに配列された表示素子1R,1G,1B,1Yで表示されたものである。したがって、表示素子1R,1G,1B,1Yのそれぞれを1画素(ピクセル)として、X方向に4倍に高精細化することができる。そのために、データ選択工程S11,S21,S31,S41は以下のように行う。 In the synthesized stereoscopic image vI, images vI1A, vI2A, vI3A, and vI4A are shifted by 1/4 of the pixel length p pX in the X direction, that is, shifted by 1 pixel pR (pG, pB, pY). They overlap. Therefore, color moiré is suppressed in the stereoscopic image vI as in the first embodiment. Furthermore, in the stereoscopic image vI, pixels of four colors, pixel pR of image vI1A, pixel pG of image vI2A, pixel pB of image vI3A, and pixel pY of image vI4A, overlap in the same area. Similarly, the other pixels pR, pG, pB, and pY of the images vI1A, vI2A, vI3A, and vI4A overlap each other in four colors. These four overlapping pixels pR, pG, pB, and pY are displayed by display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y arranged in one color display element 1A, as in the first embodiment. It is. Therefore, by setting each of the display elements 1R, 1G, 1B, and 1Y as one pixel, the resolution can be increased four times in the X direction. For this purpose, data selection steps S11, S21, S31, and S41 are performed as follows.

第1データ選択工程S11では、第1実施形態と同様に、各画素データdjkを、画像表示装置10Aの同じ座標の表示素子1R(1G,1B,1Y)で表示する。本変形例では、画像表示装置10Aが、1列目から順に、表示素子1R,1G,1B,1Y,1R,1G,1B,…とX方向に配列されているので、画素データdjkは、d1kR,d2kG,d3kB,d4kY,d5kR,d6kG,…とx=1から順に、副画素データdR,dG,dB,dYを1ずつ繰り返して選択される。なお、本変形例では、第1実施形態と同様に、すべてのy座標kで共通である。 In the first data selection step S11, similarly to the first embodiment, each pixel data d jk is displayed on the display elements 1R (1G, 1B, 1Y) at the same coordinates of the image display device 10A. In this modification, the image display device 10A has display elements 1R, 1G, 1B, 1Y, 1R, 1G, 1B, etc. arranged in the X direction in order from the first column, so the pixel data d jk is d 1k R, d 2k G, d 3k B, d 4k Y, d 5k R, d 6k G, ... are selected by repeating sub-pixel data dR, dG, dB, dY one by one in order from x = 1. . Note that in this modification, all y-coordinates k are the same, similar to the first embodiment.

第2データ選択工程S21では、第1実施形態で説明したように、前回の第1データ選択工程S11に対して、X方向に表示素子1R(1G,1B,1Y)1個ずつシフトさせる。そのために、d1kG,d2kB,d3kY,d4kR,d5kG,…と選択する。同様に、第3データ選択工程S31ではd1kB,d2kY,d3kR,d4kG,d5kB,…と選択し、第4データ選択工程S41ではd1kY,d2kR,d3kG,d4kB,d5kY,…と選択する。なお、第2データ選択工程S21では、X=1の表示素子1Rを非選択(第2画像表示工程S22で非表示)とし、第3データ選択工程S31では、X=1~2の表示素子1R,1Gを非選択(第3画像表示工程S32で非表示)とし、第4データ選択工程S41では、X=1~3の表示素子1R,1G,1Bを非選択(第4画像表示工程S42で非表示)とする。 In the second data selection step S21, as described in the first embodiment, the display elements 1R (1G, 1B, 1Y) are shifted one by one in the X direction with respect to the previous first data selection step S11. For this purpose, d 1k G, d 2k B, d 3k Y, d 4k R, d 5k G, . . . are selected. Similarly, in the third data selection step S31, d 1k B, d 2k Y, d 3k R, d 4k G, d 5k B, ... are selected, and in the fourth data selection step S41, d 1k Y, d 2k R, Select d 3k G, d 4k B, d 5k Y, etc. Note that in the second data selection step S21, the display element 1R with X=1 is unselected (not displayed in the second image display step S22), and in the third data selection step S31, the display element 1R with X=1 to 2 is , 1G are unselected (not displayed in the third image display step S32), and in the fourth data selection step S41, the display elements 1R, 1G, 1B of (hidden).

画像表示装置10Aは、カラー表示素子1Aが、表示素子1Yに代えて2個目の緑色を表示する表示素子1Gを備えて、表示素子1R,1G,1B,1GをX方向に順に配列した3色の構成であってもよい。この場合、同一の副画素データdjkGを、データ選択工程S11,S21,S31,S41のうちの2工程において、2個の表示素子1G,1Gで1回ずつ表示する(後記第2実施形態参照)。さらにカラー表示素子1Aは、Y方向においてppX/2ずつX方向にずらしながら配列されて、Y方向に表示素子1Rと表示素子1Gとが交互に配列されたペンタイル配列であってもよい。 In the image display device 10A, the color display element 1A includes a second display element 1G that displays green color in place of the display element 1Y, and display elements 1R, 1G, 1B, and 1G are arranged in order in the X direction. It may also be a color configuration. In this case, the same subpixel data d jk G is displayed once each on the two display elements 1G and 1G in two of the data selection steps S11, S21, S31, and S41 (as described in the second embodiment below). reference). Furthermore, the color display elements 1A may be arranged in a pentile arrangement in which the display elements 1R and 1G are alternately arranged in the Y direction, with the display elements 1R and 1G being arranged while being shifted in the X direction by p pX /2.

ウォブリング素子2,2Aは、偏光制御素子(旋光子)と複屈折素子の組合せに限られず、光を所定の位置に段階的に変位可能な構成であればよい。例えば、複屈折素子は、偏光の向きに応じて光を回折する偏光回折格子が適用されてもよい。偏光回折格子の一つとして、液晶を挟むガラス板等の透明基板上に形成された配向膜等によって液晶分子が規則的に向きを変えて配向して、膜面における一方向に周期性を有するように構成された液晶偏光回折格子(LCPG)が知られている(例えば、特開2016-136165号公報、国際公開第2011/014743号)。このような液晶偏光回折格子は、入射した光を、前記一方向(周期方向)に角度φ(0°<φ<90°)で回折させ、+方向と-方向とに互いに逆向きの円偏光を出射する。さらに、液晶偏光回折格子は、例えば、右円偏光(RCP)を入射すると角度+φで、左円偏光(LCP)を入射すると角度-φで、それぞれ回折して透過する。なお、液晶偏光回折格子は、透過する光に位相差を生じさせるので、回折と共に逆向きの円偏光にする。偏光回折格子において、格子周期をΛと表すと、角度(回折角)φは下式(6)で表される。なお、λは光の波長を示す。偏光回折格子を回折して透過した光は、光軸が+φまたは-φ傾斜しているので、出射側に、同じ周期方向の偏光回折格子をさらに配置することにより、光軸を元に(Z方向に)戻す。すなわち、偏光回折格子によれば、光軸方向に積層した2つで1つの複屈折素子を構成する。このような2つの偏光回折格子で構成された複屈折素子による光の変位距離gは、下式(7)に表すように、2つの偏光回折格子間の距離lに比例する。さらに光の変位距離gは、式(6)と式(7)から、下式(8)で表される。

Figure 0007360908000005
The wobbling elements 2 and 2A are not limited to a combination of a polarization control element (optical rotator) and a birefringence element, and may have any configuration as long as they can stepwise displace light to a predetermined position. For example, a polarization diffraction grating that diffracts light depending on the direction of polarization may be applied to the birefringence element. As a type of polarization diffraction grating, the liquid crystal molecules are oriented by regularly changing direction by an alignment film formed on a transparent substrate such as a glass plate that sandwiches the liquid crystal, and has periodicity in one direction on the film surface. A liquid crystal polarization grating (LCPG) configured as shown in FIG. Such a liquid crystal polarization diffraction grating diffracts the incident light at an angle φ (0°<φ<90°) in the one direction (periodic direction), and generates circularly polarized light in opposite directions in the + and - directions. is emitted. Further, the liquid crystal polarization diffraction grating diffracts and transmits, for example, right-handed circularly polarized light (RCP) incident thereon at an angle +φ, and left-handed circularly polarized light (LCP) incident thereon at an angle −φ. Note that the liquid crystal polarization diffraction grating causes a phase difference in the transmitted light, so that the light is diffracted and circularly polarized in the opposite direction. In the polarization diffraction grating, when the grating period is expressed as Λ, the angle (diffraction angle) φ is expressed by the following equation (6). Note that λ indicates the wavelength of light. The optical axis of the light diffracted and transmitted through the polarization diffraction grating is tilted +φ or −φ. direction). That is, according to the polarization diffraction grating, two elements laminated in the optical axis direction constitute one birefringent element. The displacement distance g of light by the birefringent element composed of such two polarization diffraction gratings is proportional to the distance l between the two polarization diffraction gratings, as expressed in the following equation (7). Furthermore, the displacement distance g of light is expressed by the following equation (8) from equations (6) and (7).
Figure 0007360908000005

また、液晶偏光回折格子は、電圧を印加されることにより、すべての液晶分子が同じ向きとなって周期的な配向がなくなり、光を回折せずに透過させ、すなわち直進させる。そのために、液晶偏光回折格子は、ウォブリング素子2の偏光制御素子21,22のように2枚の透明基板のそれぞれに透明電極膜を成膜し、透明電極膜上に配向膜を成膜し、間に液晶を封入して形成される。このような液晶偏光回折格子を2つ積層した複屈折素子は、光を、周期方向に距離0(変位なし)を含めて3段階に変位させることができる。したがって、複屈折素子として液晶偏光回折格子を備えるウォブリング素子2Dは、図12A~12Cに示すように、画像表示装置10の側(光の入射側)から順に、波長板27、第1偏光制御素子21、および複屈折素子25をZ方向に積層して備える。波長板27は、1/4波長板または3/4波長板であり、画像表示装置10が出射したY方向の直線偏光LYを、右円偏光LRに変調して透過させる。第1偏光制御素子21は、ウォブリング素子2(図4A~4C参照)の第1偏光制御素子21と同様の構成であり、ここでは、波長板27を透過して入射する右円偏光LRを、右円偏光LRのまま、または左円偏光LLに変調して透過させる。複屈折素子25は、それぞれX方向に周期性を有する2つの液晶偏光回折格子からなり、変位距離g1がg1=ppX/3となるように設計される。また、複屈折素子25の2つの液晶偏光回折格子は、同時に電圧を印加されるように、ここでは並列に電源V3を接続される。 Furthermore, when a voltage is applied to the liquid crystal polarization diffraction grating, all the liquid crystal molecules become oriented in the same direction, eliminating periodic alignment, and transmitting light without diffracting it, that is, allowing it to travel straight. For this purpose, the liquid crystal polarization diffraction grating is manufactured by forming a transparent electrode film on each of two transparent substrates like the polarization control elements 21 and 22 of the wobbling element 2, and forming an alignment film on the transparent electrode film. It is formed by sealing liquid crystal in between. A birefringent element in which two such liquid crystal polarization diffraction gratings are laminated can displace light in three stages including a distance of 0 (no displacement) in the periodic direction. Therefore, as shown in FIGS. 12A to 12C, the wobbling element 2D including a liquid crystal polarization diffraction grating as a birefringent element includes, in order from the image display device 10 side (light incident side), the wavelength plate 27, the first polarization control element 21 and a birefringent element 25 are stacked in the Z direction. The wavelength plate 27 is a 1/4 wavelength plate or a 3/4 wavelength plate, and modulates the Y-direction linearly polarized light L Y emitted by the image display device 10 into right-handed circularly polarized light L R and transmits the modulated light. The first polarization control element 21 has the same configuration as the first polarization control element 21 of the wobbling element 2 (see FIGS. 4A to 4C), and here, the right-handed circularly polarized light L R that passes through the wavelength plate 27 and enters is , the right-handed circularly polarized light L R remains, or is modulated into the left-handed circularly polarized light L L and transmitted. The birefringent element 25 is composed of two liquid crystal polarization diffraction gratings each having periodicity in the X direction, and is designed so that the displacement distance g1 is g1=p pX /3. Further, the two liquid crystal polarization diffraction gratings of the birefringent element 25 are connected to the power supply V3 in parallel here so that voltages are applied to them at the same time.

図12Aに示すように、第1偏光制御素子21、複屈折素子25のいずれにも電圧を印加していないとき(V1:OFF,V3:OFF)、第1偏光制御素子21には、直線偏光LYが波長板27を透過して変調した右円偏光LRが入射し、第1偏光制御素子21をそのまま透過して複屈折素子25に入射する。右円偏光LRは、複屈折素子25の1段目(光の入射側)の液晶偏光回折格子で、周期方向すなわちX方向に角度+φで回折すると共に左円偏光LLとなる。そして、左円偏光LLは、2段目の液晶偏光回折格子に、X方向に入射角+φで入射し、この液晶偏光回折格子でX方向に角度-φで回折するので、光軸がZ方向に戻り、また、右円偏光LRとなる。これに対して、図12Bに示すように、第1偏光制御素子21に電圧を印加しているとき(V1:ON,V3:OFF)、第1偏光制御素子21によって変調された左円偏光LLが、複屈折素子25に入射する。左円偏光LLは、複屈折素子25の1段目の液晶偏光回折格子で、X方向に角度-φで回折すると共に右円偏光LRとなる。そして、右円偏光LRは、2段目の液晶偏光回折格子でX方向に角度+φで回折して光軸がZ方向に戻り、また、左円偏光LLとなる。このように、複屈折素子25は、右円偏光LRを+X方向に、左円偏光LLを-X方向に、それぞれ等距離(g1=ppX/3)変位させる。一方、複屈折素子25で光を変位させないためには、図12Cに示すように、複屈折素子25の2つの液晶偏光回折格子に電圧を印加する(V1:OFF,V3:ON)。これにより、複屈折素子25は、右円偏光LRを直進させて透過する。なお、第1偏光制御素子21にも電圧を印加していてもよい(V1:ON,V3:ON)。このような構成により、ウォブリング素子2Dは、電源V1,V3の切替で、ウォブリング素子2と同様に、X方向に、+ppX/3,0,-ppX/3の3段階で光を変位させる。 As shown in FIG. 12A, when no voltage is applied to either the first polarization control element 21 or the birefringence element 25 (V1: OFF, V3: OFF), the first polarization control element 21 receives linearly polarized light. The right-handed circularly polarized light L R modulated by L Y passing through the wavelength plate 27 is incident, passes through the first polarization control element 21 as it is, and enters the birefringence element 25 . The right-handed circularly polarized light L R is diffracted at an angle +φ in the periodic direction, that is, the X direction, by the liquid crystal polarization grating at the first stage (light incident side) of the birefringent element 25, and becomes the left-handed circularly polarized light L L. The left-handed circularly polarized light L L enters the second-stage liquid crystal polarization grating at an incident angle +φ in the X direction, and is diffracted by this liquid crystal polarization grating at an angle −φ in the X direction, so that the optical axis is It returns to the direction and becomes right-handed circularly polarized light L R again. On the other hand, as shown in FIG. 12B, when a voltage is applied to the first polarization control element 21 (V1: ON, V3: OFF), the left-handed circularly polarized light L modulated by the first polarization control element 21 L enters the birefringent element 25. The left-handed circularly polarized light L L is diffracted in the X direction at an angle -φ by the first-stage liquid crystal polarization grating of the birefringent element 25, and becomes right-handed circularly polarized light L R. Then, the right-handed circularly polarized light L R is diffracted in the X direction at an angle +φ by the second-stage liquid crystal polarization diffraction grating, so that the optical axis returns to the Z direction, and becomes the left-handed circularly polarized light L L. In this way, the birefringent element 25 displaces the right-handed circularly polarized light L R in the +X direction and the left-handed circularly polarized light L L in the -X direction by an equal distance (g1=p pX /3). On the other hand, in order not to displace the light in the birefringent element 25, as shown in FIG. 12C, a voltage is applied to the two liquid crystal polarization gratings of the birefringent element 25 (V1: OFF, V3: ON). As a result, the birefringent element 25 allows the right-handed circularly polarized light L R to travel straight and pass through. Note that a voltage may also be applied to the first polarization control element 21 (V1: ON, V3: ON). With such a configuration, the wobbling element 2D displaces the light in the X direction in three steps of +p pX /3, 0, -p pX /3, like the wobbling element 2, by switching the power supplies V1 and V3. .

なお、波長板27と第1偏光制御素子21とは配置を入れ替えてもよい。また、ウォブリング素子2Dは、波長板27を備えず、第1偏光制御素子21が、画像表示装置10が出射したY方向の直線偏光LYを、右円偏光LRおよび左円偏光LLの2通りに変調して透過させるように構成されてもよい。そのために、第1偏光制御素子21は、Δnd(リタデーション)=λ/4,3/4λと変化するように、電源V1が電圧の大きさを2段階に切り替えて印加する。なお、ウォブリング素子2Dが光を変位させないときには、直線偏光LYをそのまま複屈折素子25に入射させてもよい(V1:OFF,V3:ON)。 Note that the arrangement of the wavelength plate 27 and the first polarization control element 21 may be exchanged. Further, the wobbling element 2D does not include the wavelength plate 27, and the first polarization control element 21 converts the linearly polarized light L Y in the Y direction emitted by the image display device 10 into the right circularly polarized light L R and the left circularly polarized light L L. It may be configured to be modulated in two ways and transmitted. To this end, the first polarization control element 21 applies the voltage from the power source V1 while switching the magnitude of the voltage in two levels so that Δnd (retardation)=λ/4, 3/4λ. Note that when the wobbling element 2D does not displace the light, the linearly polarized light L Y may be made to enter the birefringent element 25 as it is (V1: OFF, V3: ON).

偏光回折格子は、格子周期Λが短いほど回折角φが大きくなるので、光の変位距離gに対して2つの偏光回折格子間の距離lが短くてよく、すなわち複屈折素子25の厚さ(Z方向長)を小さくすることができる。一方で、光の変位距離gは波長λにも依存し、その依存性は回折角φが大きいほど高い。したがって、ウォブリング素子2Dによれば、表示素子1Gから出射された緑色の画素pGに対して、表示素子1Rから出射された赤色の画素pRはシフト長(変位量)が大きく、表示素子1Bから出射された青色の画素pBは小さい。ウォブリング素子2Dによる色毎の変位量の差が十分に小さくなるように、具体的には、この差によるずれが、画像表示装置10の表示素子1R,1G,1B間の画素電極のない領域(非開口部)に納まるように、複屈折素子25を構成する偏光回折格子を設計することが好ましい。 In polarization diffraction gratings, the shorter the grating period Λ, the larger the diffraction angle φ, so the distance l between two polarization gratings may be shorter than the displacement distance g of light, that is, the thickness of the birefringent element 25 ( Z-direction length) can be made smaller. On the other hand, the displacement distance g of light also depends on the wavelength λ, and its dependence increases as the diffraction angle φ increases. Therefore, according to the wobbling element 2D, the red pixel pR emitted from the display element 1R has a larger shift length (displacement amount) than the green pixel pG emitted from the display element 1G, and is emitted from the display element 1B. The resulting blue pixel pB is small. Specifically, in order to make the difference in the amount of displacement for each color by the wobbling element 2D sufficiently small, the shift due to this difference is caused by the area ( It is preferable to design the polarization diffraction grating constituting the birefringent element 25 so that it fits within the non-aperture).

ウォブリング素子は、偏光回折格子で構成された複屈折素子を2つ備えることにより、立体像表示装置100A(図11参照)のウォブリング素子2Aと同様に、一方向に4段階に光を変位させることができる。このようなウォブリング素子2Eは、図14に示すように、光の入射側から順に、波長板27、第1偏光制御素子21、第1複屈折素子25A、第2偏光制御素子22、および第2複屈折素子26をZ方向に積層して備える。第1複屈折素子25Aおよび第2複屈折素子26は、それぞれ複屈折素子25(図12A,12B参照)と同様に、X方向に周期性を有する偏光回折格子を2つ積層してなるが、電源を接続せず、したがって、電極膜を備えなくてよい。また、複屈折素子25A,26は、それぞれの光の変位距離g1,g2を、g1=ppX/4、g2=ppX/8に設計される。偏光制御素子21,22は、ウォブリング素子2(図4A~4C参照)と同様に、それぞれ電源V1,V2を接続される。 The wobbling element includes two birefringent elements each composed of a polarization diffraction grating, thereby displacing light in four steps in one direction, similar to the wobbling element 2A of the stereoscopic image display device 100A (see FIG. 11). Can be done. As shown in FIG. 14, such a wobbling element 2E includes, in order from the light incident side, a wavelength plate 27, a first polarization control element 21, a first birefringence element 25A, a second polarization control element 22, and a second polarization control element 22. Birefringent elements 26 are stacked in the Z direction. The first birefringence element 25A and the second birefringence element 26 are each formed by laminating two polarization diffraction gratings having periodicity in the X direction, similarly to the birefringence element 25 (see FIGS. 12A and 12B). No power supply is connected, and therefore no electrode film is required. Further, the birefringent elements 25A and 26 are designed so that the respective light displacement distances g1 and g2 are g1=p pX /4 and g2=p pX /8. Polarization control elements 21 and 22 are connected to power supplies V1 and V2, respectively, similarly to wobbling element 2 (see FIGS. 4A to 4C).

ウォブリング素子2Eにおいて、偏光制御素子21,22に電圧を印加していないとき(V1:OFF,V2:OFF)、右円偏光LRが、第1複屈折素子25AでX方向に+ppX/4変位し、さらに、第2複屈折素子26でX方向に+ppX/8変位するので、合計で+3ppX/8変位する。第2偏光制御素子22のみに電圧を印加しているとき(V1:OFF,V2:ON)、第1複屈折素子25AでX方向に+ppX/4変位した右円偏光LRが、第2偏光制御素子22によって左円偏光LLに変調されて第2複屈折素子26に入射し、第2複屈折素子26で-ppX/8変位するので、合計で+ppX/8変位する。第1偏光制御素子21のみに電圧を印加しているとき(V1:ON,V2:OFF)、第1偏光制御素子21によって変調された左円偏光LLが、第1複屈折素子25Aで-ppX/4、第2複屈折素子26で-ppX/8、それぞれX方向に変位するので、合計で-3ppX/8変位する。偏光制御素子21,22に電圧を印加しているとき(V1:ON,V2:ON)、第1複屈折素子25Aで-ppX/4変位した左円偏光LLが第2偏光制御素子22によって右円偏光LRに変調され、第2複屈折素子26で+ppX/8変位するので、合計で-ppX/8変位する。このように、ウォブリング素子2Eは、電源V1,V2のON/OFFの切替によって、X方向に+3ppX/8,+ppX/8,-ppX/8,-3ppX/8で光を変位させ、ウォブリング素子2Aと同様に、X方向にppX/4刻みで4段階に光を変位させることができる。なお、ウォブリング素子2Eは光を変位させない(直進させる)状態を有さないので、ウォブリング素子2Eを備える立体像表示装置100Aにおいては、変位させた要素画像に要素レンズ3が正対するようにレンズアレイ30を配置する。 In the wobbling element 2E, when no voltage is applied to the polarization control elements 21 and 22 (V1: OFF, V2: OFF), the right circularly polarized light L R is +p pX /4 in the X direction at the first birefringence element 25A. The second birefringent element 26 further displaces +p pX /8 in the X direction, resulting in a total displacement of +3 p pX /8. When a voltage is applied only to the second polarization control element 22 (V1: OFF, V2: ON), the right-handed circularly polarized light L R displaced by +p pX /4 in the X direction by the first birefringence element 25A is It is modulated into left-handed circularly polarized light L L by the polarization control element 22 and enters the second birefringence element 26, where it is displaced by -p pX /8, resulting in a total displacement of +p pX /8. When voltage is applied only to the first polarization control element 21 (V1: ON, V2: OFF), the left circularly polarized light L L modulated by the first polarization control element 21 is - p pX /4 and -p pX /8 in the second birefringent element 26, respectively, displaced in the X direction, so the total displacement is -3 p pX /8. When voltage is applied to the polarization control elements 21 and 22 (V1: ON, V2: ON), the left circularly polarized light L L displaced by -p pX /4 by the first birefringence element 25A is transferred to the second polarization control element 22. It is modulated into right-handed circularly polarized light L R by , and is displaced by +p pX /8 in the second birefringent element 26, resulting in a total displacement of -p pX /8. In this way, the wobbling element 2E displaces the light by +3p pX /8, +p pX /8, -p pX /8, -3p pX /8 in the X direction by switching ON/OFF of the power supplies V1 and V2. , similarly to the wobbling element 2A, the light can be displaced in four steps in the X direction in steps of p pX /4. Note that since the wobbling element 2E does not have a state in which the light is not displaced (goes straight), in the stereoscopic image display device 100A including the wobbling element 2E, the lens array is arranged so that the element lens 3 directly faces the displaced element image. Place 30.

立体像表示装置において、画像表示装置が出射する光は平行光に限定されない。したがって、画像表示装置として、光を平行化せずに照射するバックライトを備えた一般的なカラー液晶ディスプレイや、有機ELディスプレイを適用することができる。図13に示すように、本変形例に係る立体像表示装置100Dは、画像表示装置10Dが、拡散光LDを照射する面状の光源(バックライト)4Aを背面に備えるカラー液晶ディスプレイである。画像表示装置10Dの液晶モジュール10mは、前記実施形態と同様の構造である。または、画像表示装置10Dは、有機ELディスプレイであり、表示素子1R,1G,1Bから直接にそれぞれの色の光を発光し、さらにY方向の偏光成分の光を出射するために、表示面側に光の偏光成分を選別するフィルタ(偏光板)を設置する。また、立体像表示装置100Dは、ウォブリング素子2D(図12A~12C参照)を備える。本変形例に係る立体像表示装置100Dによれば、薄型化、軽量化が容易であり、また、有機ELディスプレイを適用して応答速度を高速化することができる。なお、図13においては、画像表示装置10Dの表示面上の一点から出射してレンズアレイ30に入射する光線を、矢印を付した直線で表し、また、ウォブリング素子2Dが光を直進させるものとする。 In a stereoscopic image display device, the light emitted by the image display device is not limited to parallel light. Therefore, a general color liquid crystal display or an organic EL display that is equipped with a backlight that emits light without collimating it can be used as the image display device. As shown in FIG. 13, the stereoscopic image display device 100D according to the present modification is a color liquid crystal display in which the image display device 10D is equipped with a planar light source (backlight) 4A on the back surface that emits diffused light L D. . The liquid crystal module 10m of the image display device 10D has the same structure as the embodiment described above. Alternatively, the image display device 10D is an organic EL display, and in order to directly emit light of each color from the display elements 1R, 1G, and 1B, and further emit light with a polarized component in the Y direction, the display surface side A filter (polarizing plate) is installed to select the polarized components of the light. Furthermore, the stereoscopic image display device 100D includes a wobbling element 2D (see FIGS. 12A to 12C). According to the stereoscopic image display device 100D according to this modification, it is easy to reduce the thickness and weight, and the response speed can be increased by applying an organic EL display. In addition, in FIG. 13, a light ray that is emitted from one point on the display surface of the image display device 10D and enters the lens array 30 is represented by a straight line with an arrow, and it is assumed that the wobbling element 2D causes the light to travel straight. do.

立体像表示装置100Dにおいては、レンズアレイ30は、要素レンズ3の焦点が画像表示装置10Dの表示面により近い位置になるように配置される、すなわち、画像表示装置10Dの表示面から要素レンズ3の主面までの距離が焦点距離fにより近いことが好ましく、理想的には一致する。したがって、要素レンズ3は、焦点距離fがウォブリング素子2Dの厚さ(Z方向長)以上であることが好ましい。一方、要素レンズ3の焦点距離fを短くして立体像vIの視域角Ψを広くするために、ウォブリング素子2Dは厚さが小さくなるように、第1偏光制御素子21や複屈折素子25のそれぞれの厚さが大き過ぎないことが好ましい。また、立体像表示装置100Dにおいては、ウォブリング素子2Dに入射する光の光軸が一様(Z方向のみ)ではなく、要素レンズ3のF値が小さい(焦点距離fが短い)ほど、入射角の範囲が広くなる。したがって、立体像表示装置100Dは、入射角の影響が比較的小さく、厚さのみによらずに光の変位距離を大きくすることができる偏光回折格子を適用したウォブリング素子2Dを備えることが好ましい。 In the stereoscopic image display device 100D, the lens array 30 is arranged so that the focal point of the element lens 3 is closer to the display surface of the image display device 10D, that is, the lens array 30 is arranged so that the focal point of the element lens 3 is closer to the display surface of the image display device 10D. It is preferable that the distance to the main surface of f is closer to the focal length f, and ideally they match. Therefore, it is preferable that the focal length f of the element lens 3 is greater than or equal to the thickness (length in the Z direction) of the wobbling element 2D. On the other hand, in order to shorten the focal length f of the element lens 3 and widen the viewing angle Ψ of the stereoscopic image vI, the wobbling element 2D is designed to have a smaller thickness than the first polarization control element 21 and the birefringence element 25. It is preferred that the thickness of each is not too large. In addition, in the stereoscopic image display device 100D, the optical axis of the light incident on the wobbling element 2D is not uniform (only in the Z direction), and the smaller the F value of the element lens 3 (shorter the focal length f), the more the incident angle The range becomes wider. Therefore, it is preferable that the stereoscopic image display device 100D includes a wobbling element 2D to which a polarization diffraction grating is applied, which is relatively unaffected by the incident angle and can increase the displacement distance of light regardless of the thickness.

画像表示装置10Dが有機ELディスプレイである等、複数の偏光成分を含む光(自然光)を照射する場合、立体像表示装置100Dは、偏光板をウォブリング素子2Dの光の入射側ではなく出射側に配置すると共に、ウォブリング素子2Dの配置を入れ替え、画像表示装置10Dの側(光の入射側)から順に、複屈折素子25、第1偏光制御素子21、波長板27、および偏光板を配置してもよい。複屈折素子25に電圧を印加していないとき(V3:OFF)、自然光が複屈折素子25に入射すると、複屈折素子25から、+X方向に変位した右円偏光LRと、-X方向に変位した左円偏光LLとが出射する。円偏光LR,LLは、波長板27で直線偏光LX,LYに変調され、偏光板で一方のみ、例えばX方向の直線偏光LXを透過させる。そして、第1偏光制御素子21への電圧の印加の有無(V1のON/OFF)によって、+X方向、-X方向のいずれかに変位した光が偏光板から取り出される。 When the image display device 10D is an organic EL display or the like and irradiates light (natural light) containing a plurality of polarized components, the stereoscopic image display device 100D places the polarizing plate on the light output side of the wobbling element 2D, not on the light incidence side. At the same time, the arrangement of the wobbling element 2D is changed, and the birefringence element 25, the first polarization control element 21, the wavelength plate 27, and the polarizing plate are arranged in order from the image display device 10D side (light incident side). Good too. When no voltage is applied to the birefringent element 25 (V3: OFF), when natural light enters the birefringent element 25, right circularly polarized light L R displaced in the +X direction and right circularly polarized light L R displaced in the -X direction are generated from the birefringence element 25. The displaced left-handed circularly polarized light L L is emitted. The circularly polarized lights L R and L L are modulated into linearly polarized lights L X and L Y by the wave plate 27, and only one of them, for example, the linearly polarized light L X in the X direction, is transmitted through the polarizing plate. Then, depending on whether or not a voltage is applied to the first polarization control element 21 (ON/OFF of V1), light displaced in either the +X direction or the -X direction is extracted from the polarizing plate.

立体像表示装置100Dは、複屈折素子に結晶材料を適用したウォブリング素子2(図3、図4A~4C参照)を備えることもできる。ウォブリング素子2の厚さを要素レンズ3の焦点距離f以下にするために、複屈折素子23,24は、光軸方向長あたりの光の変位距離g/tが大きくなるように、屈折率の差|ne-n0|が屈折率n0,neに比して大きい材料を選択し、さらに、Z方向に対する光学軸角度θ1,θ2を45°近傍に設計することが好ましい(式(2)参照)。また、画像表示装置10Dが有機ELディスプレイである場合、ウォブリング素子2Dを備える前記態様と同様に、偏光板をウォブリング素子2の光の入射側ではなく出射側に配置すると共に、ウォブリング素子2において、第1偏光制御素子21と第1複屈折素子23、第2偏光制御素子22と第2複屈折素子24の配置をそれぞれ入れ替えてもよい。すなわち、画像表示装置10Dの側(光の入射側)から順に、第1複屈折素子23、第1偏光制御素子21、第2複屈折素子24、および第2偏光制御素子22、偏光板を配置する。自然光が第1複屈折素子23に入射すると、第1複屈折素子23から、変位していないY方向の直線偏光LYと、-X方向に変位したX方向の直線偏光LXとが出射する。 The stereoscopic image display device 100D can also include a wobbling element 2 (see FIGS. 3 and 4A to 4C) in which a crystal material is applied to a birefringent element. In order to make the thickness of the wobbling element 2 equal to or less than the focal length f of the element lens 3, the birefringent elements 23 and 24 have a refractive index such that the displacement distance g/t of light per length in the optical axis direction becomes large. It is preferable to select a material in which the difference |n e −n 0 | is larger than the refractive index n 0 , n e , and to design the optical axis angles θ1 and θ2 with respect to the Z direction to be around 45° (formula ( (See 2). Further, when the image display device 10D is an organic EL display, the polarizing plate is disposed on the light output side of the wobbling element 2 instead of the light incidence side, and in the wobbling element 2, as in the above embodiment including the wobbling element 2D. The arrangement of the first polarization control element 21 and the first birefringence element 23, and the arrangement of the second polarization control element 22 and the second birefringence element 24 may be exchanged. That is, the first birefringence element 23, the first polarization control element 21, the second birefringence element 24, the second polarization control element 22, and the polarizing plate are arranged in order from the image display device 10D side (light incidence side). do. When natural light enters the first birefringent element 23, linearly polarized light L Y in the Y direction that is not displaced and linearly polarized light L X in the X direction that is displaced in the -X direction are emitted from the first birefringent element 23. .

立体像表示装置100Dによる立体像vIの表示方法は、前記の立体像表示装置100による表示方法と同様である(図6~9参照)。なお、画像表示装置10Dが有機ELディスプレイである場合、画像表示工程S12,S22,S32は、表示素子1R,1G,1Bが電流を注入されて発光している期間である。 The method of displaying the stereoscopic image vI by the stereoscopic image display device 100D is the same as the method of displaying the stereoscopic image vI by the stereoscopic image display device 100 described above (see FIGS. 6 to 9). Note that when the image display device 10D is an organic EL display, the image display steps S12, S22, and S32 are periods in which the display elements 1R, 1G, and 1B are injected with current and emit light.

立体像表示装置100Dの画像表示装置10Dは、画像表示装置10Aと同様に4色のカラー表示素子1A(図10、図11参照)を配列していてもよい。このような立体像表示装置100Dは、X方向に4段階に光を変位させるウォブリング素子2E(図14参照)またはウォブリング素子2Aを備える。 The image display device 10D of the stereoscopic image display device 100D may have four color display elements 1A (see FIGS. 10 and 11) arranged similarly to the image display device 10A. Such a stereoscopic image display device 100D includes a wobbling element 2E (see FIG. 14) or a wobbling element 2A that displaces light in four steps in the X direction.

立体像表示装置は、画像表示装置が液晶ディスプレイのように光源から光を照射されることによって表示素子が光を出射する場合、レンズアレイを画像表示装置の背面側に配置することができ、光源が照射した平行光を直接にレンズアレイに透過させる。図14に示すように、本変形例に係る立体像表示装置100Eは、前記実施形態における画像表示装置10の光源4と液晶モジュール10m(画像表示装置10E)との間に、レンズアレイ30を備え、さらにその光の出射側にウォブリング素子2Eを備える。立体像表示装置100Eはさらに、光源4とウォブリング素子2Eとの間に、光源4が照射した光の偏光成分を選別するフィルタ(偏光板)6を備え、ウォブリング素子2Eと画像表示装置10Eとの間に、波長板7を備える。図14において、偏光板6は、レンズアレイ30の光の出射側に配置されているが、光源4とレンズアレイ30との間に配置されていてもよい。立体像表示装置100Eは、画像表示装置10Eの+Z方向側の空間に立体像vIを結像させる。立体像表示装置100Eは、レンズアレイ30の要素レンズ3の主面から画像表示装置10Eの表示面までの距離が、要素レンズ3の焦点距離fの2倍(2f)により近いことが好ましく、理想的には一致する。したがって、ウォブリング素子2Eは、波長板7との合計の厚さが2f以下となるように設計されることが好ましい。また、画像表示装置10Eは、画像表示装置10Aの液晶モジュール10mと同じ構造であり、4色のカラー表示素子1Aを配列している(図10、図11参照)。なお、図14においては、要素レンズ3の1個を透過して画像表示装置10Eに入射する光線を、矢印を付した直線で表し、また、ウォブリング素子2Eが光を直進させるものとする。 In a stereoscopic image display device, when the display element emits light by being irradiated with light from a light source, such as a liquid crystal display, a lens array can be placed on the back side of the image display device, and the light source The parallel light irradiated by the lens is transmitted directly to the lens array. As shown in FIG. 14, a stereoscopic image display device 100E according to this modification includes a lens array 30 between the light source 4 of the image display device 10 in the embodiment and the liquid crystal module 10m (image display device 10E). , and further includes a wobbling element 2E on the light output side. The stereoscopic image display device 100E further includes a filter (polarizing plate) 6 between the light source 4 and the wobbling element 2E, which selects the polarized component of the light emitted by the light source 4, and the filter (polarizing plate) 6 is provided between the wobbling element 2E and the image display device 10E. A wavelength plate 7 is provided in between. In FIG. 14, the polarizing plate 6 is arranged on the light output side of the lens array 30, but it may be arranged between the light source 4 and the lens array 30. The stereoscopic image display device 100E forms a stereoscopic image vI in a space on the +Z direction side of the image display device 10E. In the stereoscopic image display device 100E, it is preferable that the distance from the main surface of the element lens 3 of the lens array 30 to the display surface of the image display device 10E be closer to twice the focal length f of the element lens 3 (2f), which is ideal. They match. Therefore, it is preferable that the wobbling element 2E is designed such that the total thickness of the wobbling element 2E and the wavelength plate 7 is 2f or less. Further, the image display device 10E has the same structure as the liquid crystal module 10m of the image display device 10A, and has color display elements 1A of four colors arranged (see FIGS. 10 and 11). In FIG. 14, it is assumed that a light beam that passes through one of the element lenses 3 and enters the image display device 10E is represented by a straight line with an arrow, and that the wobbling element 2E causes the light to travel straight.

立体像表示装置100Eにおいては、前記変形例に係る立体像表示装置100D(図13参照)と同様に、入射する光の光軸が一様(Z方向のみ)ではないので、入射角の影響が比較的小さい偏光回折格子を適用したウォブリング素子2Eを備えることが好ましい。また、立体像表示装置100Eは、画像表示装置10Eに、その光の入射側に設けられた偏光板の透過軸の方向(例えばX方向)の偏光成分の光が一定の光量で入射するように構成される。ウォブリング素子2Eが出射する光は右円偏光LRおよび左円偏光LLの2通りであるので、立体像表示装置100Eは、画像表示装置10Eに入射する光を直線偏光とするために、ウォブリング素子2Eと画像表示装置10Eとの間に、波長板7を備える。波長板7は、1/4波長板または3/4波長板であり、例えば、右円偏光LRを45°の直線偏光に、左円偏光LLを135°の直線偏光に、それぞれ変調する。これらの直線偏光は、画像表示装置10Eの偏光板を透過すると、一定の光量のX方向(0°)の直線偏光LXとなる。 In the stereoscopic image display device 100E, similarly to the stereoscopic image display device 100D according to the modification (see FIG. 13), the optical axis of the incident light is not uniform (only in the Z direction), so the influence of the incident angle is It is preferable to include a wobbling element 2E to which a relatively small polarization diffraction grating is applied. Further, the stereoscopic image display device 100E is configured such that light having a polarized component in the direction of the transmission axis (for example, the X direction) of a polarizing plate provided on the light incident side enters the image display device 10E at a constant amount configured. Since the light emitted by the wobbling element 2E is of two types: right-handed circularly polarized light L R and left-handed circularly polarized light L L , the stereoscopic image display device 100E performs wobbling to make the light incident on the image display device 10E linearly polarized light. A wavelength plate 7 is provided between the element 2E and the image display device 10E. The wavelength plate 7 is a 1/4 wavelength plate or a 3/4 wavelength plate, and modulates, for example, right-handed circularly polarized light L R into 45° linearly polarized light and left-handed circularly polarized light L L into 135° linearly polarized light, respectively. . When these linearly polarized lights pass through the polarizing plate of the image display device 10E, they become linearly polarized lights LX in the X direction (0°) with a constant amount of light.

立体像表示装置100Eは、ウォブリング素子2等の偏光制御素子21,22と同様の構成の偏光制御素子を、ウォブリング素子2Eと画像表示装置10Eとの間に備えて、電圧の印加により、右円偏光LRおよび左円偏光LLをそれぞれX方向の直線偏光LXに変調するように構成されてもよい。また、立体像表示装置100Eは、ウォブリング素子2Eに代えてウォブリング素子2Aを備えることもできる。ウォブリング素子2Eが出射する光は直線偏光LX,LYの2通りであるので、このような立体像表示装置100Eは、ウォブリング素子2Aと画像表示装置10Eとの間に前記の偏光制御素子を設けて、常にX方向の直線偏光LXが画像表示装置10Eに入射するように構成される。 The stereoscopic image display device 100E includes a polarization control element having the same configuration as the polarization control elements 21 and 22 such as the wobbling element 2 between the wobbling element 2E and the image display device 10E, and by applying a voltage, a right circular It may be configured to modulate each of the polarized light L R and the left-handed circularly polarized light L L into linearly polarized light L X in the X direction. Further, the stereoscopic image display device 100E can also include a wobbling element 2A instead of the wobbling element 2E. Since the wobbling element 2E emits two types of light, linearly polarized light L X and L Y , such a stereoscopic image display device 100E includes the polarization control element described above between the wobbling element 2A and the image display device 10E. so that the linearly polarized light L X in the X direction always enters the image display device 10E.

立体像表示装置100Eによる立体像vIの表示方法は、前記の立体像表示装置100Aによる表示方法と同様である(図11参照)。また、立体像表示装置100Eの画像表示装置10Eは、画像表示装置10と同様に3色のカラー表示素子1(図2A参照)を配列していてもよい。このような立体像表示装置100Eは、X方向に3段階に光を変位させるウォブリング素子2D(図12A~12C参照)を備える。 The method of displaying the stereoscopic image vI by the stereoscopic image display device 100E is the same as the method of displaying the stereoscopic image vI by the stereoscopic image display device 100A described above (see FIG. 11). Further, the image display device 10E of the stereoscopic image display device 100E may have color display elements 1 of three colors arranged (see FIG. 2A) similarly to the image display device 10. Such a stereoscopic image display device 100E includes a wobbling element 2D (see FIGS. 12A to 12C) that displaces light in three steps in the X direction.

以上の通り、第1実施形態とその変形例に係る立体像表示装置および立体像表示方法によれば、カラーディスプレイを1台用いて、色モアレ低減効果が得られ、また、既存のカラーディスプレイを流用することができ、さらに高精細とすることができる。 As described above, according to the stereoscopic image display device and the stereoscopic image display method according to the first embodiment and its modification, the color moiré reduction effect can be obtained using one color display, and the existing color display can be used. It can be reused, and it can be made even more precise.

〔第2実施形態〕
第1実施形態およびその変形例に係る立体像表示装置は、画像表示装置のカラー表示素子がその配列における一方向のみに各色の表示素子を配列した構造であるが、表示素子を二次元配列したカラー表示素子を適用することができる。以下、第2実施形態に係る立体像表示装置および立体像表示方法について説明する。第1実施形態(図1~11参照)と同一の要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図18Aに示すように、本実施形態に係る立体像表示装置100Bは、画像表示装置10Bと、レンズアレイ30と、画像表示装置10Bとレンズアレイ30の間に配置されたウォブリング素子2Bと、を備える。
[Second embodiment]
In the stereoscopic image display device according to the first embodiment and its modification, the color display element of the image display device has a structure in which display elements of each color are arranged only in one direction in the arrangement, but the display elements are arranged in a two-dimensional arrangement. A color display element can be applied. A stereoscopic image display device and a stereoscopic image display method according to a second embodiment will be described below. Elements that are the same as those in the first embodiment (see FIGS. 1 to 11) are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. As shown in FIG. 18A, the stereoscopic image display device 100B according to the present embodiment includes an image display device 10B, a lens array 30, and a wobbling element 2B arranged between the image display device 10B and the lens array 30. Be prepared.

(画像表示装置)
画像表示装置10Bは、図15に示すように、カラー表示素子1DをXY面に二次元配列して備え、カラー表示素子1Dはさらに、2×2に4分割されて、赤色を表示する表示素子(副画素)1R、緑色を表示する表示素子(副画素)1Ga,1Gb、および青色を表示する表示素子(副画素)1Bからなる。すなわち、カラー表示素子1Dは、3色を表示するが、2個の緑色の表示素子1Ga,1Gbを対角線上に備えるので、計4個の表示素子1R,1Ga,1Gb,1Bからなるベイヤー配列である。したがって、画像表示装置10Bは、奇数行目において、X方向に表示素子1Rと表示素子1Gaとが交互に配列され、偶数行目において、X方向に表示素子1Bと表示素子1Gbとが交互に配列されている。かつ、画像表示装置10Bは、奇数列目において、Y方向に表示素子1Rと表示素子1Gbとが交互に配列され、偶数列目において、Y方向に表示素子1Bと表示素子1Gaとが交互に配列されている。画像表示装置10Bは、カラー表示素子1D以外は第1実施形態の画像表示装置10と同様の構成である。ただし、本実施形態においては、画像表示装置10Bは、第1実施形態の変形例の画像表示装置10Aと同様に、応答速度が4.17ms以下(240Hz以上)であることが好ましい。
(Image display device)
As shown in FIG. 15, the image display device 10B includes color display elements 1D arranged two-dimensionally on the XY plane, and the color display elements 1D are further divided into four 2×2 display elements for displaying red. (sub-pixel) 1R, display elements (sub-pixels) 1G a and 1G b that display green, and display element (sub-pixel) 1B that displays blue. That is, the color display element 1D displays three colors, but since it has two green display elements 1G a and 1G b on the diagonal line, the color display element 1D displays three colors. This is a Bayer array. Therefore, in the image display device 10B, the display elements 1R and 1G a are arranged alternately in the X direction in the odd-numbered rows, and the display elements 1B and 1G b are arranged alternately in the X-direction in the even-numbered rows. are arranged in In addition, in the image display device 10B, the display elements 1R and 1G b are arranged alternately in the Y direction in the odd-numbered columns, and the display elements 1B and 1G a are arranged alternately in the Y-direction in the even-numbered columns. are arranged in The image display device 10B has the same configuration as the image display device 10 of the first embodiment except for the color display element 1D. However, in this embodiment, the image display device 10B preferably has a response speed of 4.17 ms or less (240 Hz or more), similarly to the image display device 10A of the modification of the first embodiment.

なお、以降の実施形態については、別途記載のない限り、第1実施形態の変形例に係る立体像表示装置100D,100E(図13、図14参照)の構成に適用することができる。すなわち、画像表示装置10D,10Eは、それぞれのカラー表示素子1がカラー表示素子1Dに置き換えられた構成とすることができる。 Note that the following embodiments can be applied to the configurations of stereoscopic image display devices 100D and 100E (see FIGS. 13 and 14) according to modified examples of the first embodiment, unless otherwise specified. That is, the image display devices 10D and 10E can have a configuration in which each color display element 1 is replaced with a color display element 1D.

(ウォブリング素子)
ウォブリング素子2Bは、X方向とY方向とに互いに独立して、それぞれ変位0を含めてカラー表示素子1Dの長さの1/2刻みの2段階、計4段階で光を変位させる構成とする。そのために、ウォブリング素子2Bは、図16A~16Dに示すように、第1偏光制御素子21、第1複屈折素子23、第2偏光制御素子22、および第2複屈折素子24AをZ方向に積層して備える。第1複屈折素子23は、異常光線を-X方向に変位させるように、第1実施形態で説明した通り、Y方向の偏光LYを常光線として直進させて透過し、X方向の偏光LXを異常光線として屈折させて透過して、g1=ppX/2とする。一方、第2複屈折素子24Aは、異常光線を-Y方向に変位させるように、X方向の偏光LXを常光線として直進させて透過し、Y方向の偏光LYを異常光線として屈折させて透過して、g2=ppY/2とする。そのため、図16A~16Dに示すように、第1複屈折素子23は、第1実施形態と同様に、光学軸が光軸(Z方向)に対してX方向側に傾斜するように配置され、第2複屈折素子24Aは、光学軸がY方向側に傾斜するように配置される。また、第1実施形態と同様に、画像表示装置10Bは、第1複屈折素子23の常光線と同じY方向の偏光LYを出射するように設計される。なお、図16A~16Dにおいては、光LY,LXに両矢印を付して偏光方向を表す。ウォブリング素子2Bは、このような構成により、(0,0)、(-ppX/2,0)、(0,-ppY/2)、(-ppX/2,-ppY/2)で光を変位させることができる。
(wobbling element)
The wobbling element 2B is configured to displace light independently of each other in the X direction and the Y direction in two stages of 1/2 the length of the color display element 1D, including a displacement of 0, for a total of four stages. . For this purpose, the wobbling element 2B has a first polarization control element 21, a first birefringence element 23, a second polarization control element 22, and a second birefringence element 24A stacked in the Z direction, as shown in FIGS. 16A to 16D. and prepare. As explained in the first embodiment, the first birefringence element 23 transmits the polarized light L Y in the Y direction as an ordinary ray, so as to displace the extraordinary ray in the −X direction. X is refracted and transmitted as an extraordinary ray, and g1=p pX /2. On the other hand, the second birefringence element 24A transmits the polarized light L X in the X direction as an ordinary ray and refracts the polarized light L Y in the Y direction as an extraordinary ray so as to displace the extraordinary ray in the −Y direction. Then, g2=p pY /2. Therefore, as shown in FIGS. 16A to 16D, the first birefringent element 23 is arranged so that the optical axis is inclined in the X direction with respect to the optical axis (Z direction), as in the first embodiment, The second birefringent element 24A is arranged so that its optical axis is inclined in the Y direction. Further, similarly to the first embodiment, the image display device 10B is designed to emit polarized light L Y in the same Y direction as the ordinary ray of the first birefringent element 23. In FIGS. 16A to 16D, double-headed arrows are attached to the lights L Y and L X to indicate the polarization direction. With such a configuration, the wobbling element 2B has (0,0), (-p pX /2,0), (0,-p pY /2), (-p pX /2, -p pY /2) can displace the light.

図16Aに示すように、偏光制御素子21,22に電圧を印加していないとき(V1:OFF,V2:OFF)、複屈折素子23,24にはY方向の偏光LYが入射して、第1複屈折素子23においては常光線として直進して透過し、第2複屈折素子24Aにおいては異常光線であるから-Y方向に屈折して透過し、(0,-ppY/2)に変位する。一方、図16Bに示すように、第2偏光制御素子22のみに電圧を印加しているとき(V1:OFF,V2:ON)、第1複屈折素子23にはY方向の偏光LYが直進して透過し、その後、第2偏光制御素子22によってX方向の偏光LXに変調するため、第2複屈折素子24Aも直進して透過し、変位0(0,0)である。また、図16Cに示すように、第1偏光制御素子21のみに電圧を印加しているとき(V1:ON,V2:OFF)、第1偏光制御素子21によって変調した光LXが、第1複屈折素子23を-X方向に屈折して透過し、第2複屈折素子24Aを直進して透過するので、(-ppX/2,0)に変位する。そして、図16Dに示すように、偏光制御素子21,22に電圧を印加しているとき(V1:ON,V2:ON)、第1偏光制御素子21によって変調した光LXが第1複屈折素子23を-X方向に屈折して透過し、その後、第2偏光制御素子22によって再変調した光LYが第2複屈折素子24Aを-Y方向に屈折して透過するので、(-ppX/2,-ppY/2)に変位する。 As shown in FIG. 16A, when no voltage is applied to the polarization control elements 21 and 22 (V1: OFF, V2: OFF), polarized light L Y in the Y direction is incident on the birefringence elements 23 and 24. In the first birefringence element 23, it passes straight as an ordinary ray, and in the second birefringence element 24A, since it is an extraordinary ray, it is refracted in the -Y direction and transmitted, and becomes (0, -p pY /2). Displace. On the other hand, as shown in FIG. 16B, when voltage is applied only to the second polarization control element 22 (V1: OFF, V2: ON), the polarized light L Y in the Y direction travels straight to the first birefringence element 23. Then, the second polarization control element 22 modulates the light into polarized light L X in the X direction, so the second birefringence element 24A also passes straight and is transmitted, with a displacement of 0 (0, 0). Further, as shown in FIG. 16C, when a voltage is applied only to the first polarization control element 21 (V1: ON, V2: OFF), the light L The light is refracted in the -X direction through the birefringent element 23 and transmitted, and then passes straight through the second birefringent element 24A, so that it is displaced to (-p pX /2,0). Then, as shown in FIG. 16D, when voltage is applied to the polarization control elements 21 and 22 (V1: ON, V2: ON), the light L The light L Y that is refracted and transmitted through the element 23 in the -X direction and then remodulated by the second polarization control element 22 is refracted and transmitted in the -Y direction through the second birefringent element 24A, so that (-p pX /2, - p pY /2).

(立体像表示方法)
立体像表示装置100Bによる立体像vIの第2実施形態に係る表示方法を、図17~20を参照して説明する。本実施形態に係る立体像表示方法は、画像表示装置10Bが、図17に示すように、1フレーム期間TFに4つの画像P1B,P2B,P3B,P4Bを切り替えて表示面に表示する、4回の画像表示工程S12A,S22A,S32A,S42Aを行い、さらにデータ選択工程S11A,S21A,S31A,S41Aを行う。画像P1B,P2B,P3B,P4Bはそれぞれ、赤色の画素pR、緑色の画素pG、および青色の画素pBを規則的に二次元配列されてなり、その配列は画像表示装置10Bにおける表示素子1R,1Ga,1Gb,1Bの配列に対応する(図15参照)。なお、図18A~18Dは、画像表示装置10Bの2行目(Y=2)の表示素子1Gb,1Bにおける断面で表し、画像P1B,P2B,P3B,P4Bについて、それぞれ画像表示装置10Bの2行目の表示素子1Gb,1Bで表示された画素pG,pBを示す。また、図18A~18Dにおいては、簡潔に説明するために、X方向に計6個の表示素子1Gb,1Bまたは表示素子1R,1Gaで1つの要素画像を表示するように表す。
(Stereoscopic image display method)
A method of displaying a stereoscopic image vI by the stereoscopic image display device 100B according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 17 to 20. In the stereoscopic image display method according to the present embodiment, as shown in FIG. 17, the image display device 10B switches and displays four images P1B, P2B, P3B, and P4B on the display screen in one frame period T F. The image display steps S12A, S22A, S32A, and S42A are performed, and the data selection steps S11A, S21A, S31A, and S41A are further performed. Images P1B, P2B, P3B, and P4B are each made up of a regular two-dimensional arrangement of red pixels pR, green pixels pG, and blue pixels pB, and the arrangement is similar to that of display elements 1R and 1G in image display device 10B. This corresponds to the arrays a , 1Gb , and 1B (see FIG. 15). Note that FIGS. 18A to 18D are shown as cross sections at the display elements 1G b and 1B in the second row (Y=2) of the image display device 10B. Pixels pG and pB displayed by display elements 1G b and 1B in the row are shown. Further, in FIGS. 18A to 18D, for the sake of simplicity, it is shown that one elemental image is displayed by a total of six display elements 1G b and 1B or display elements 1R and 1G a in the X direction.

なお、本実施形態の立体像表示方法による、立体像vIを構成する画像データDは、第1実施形態と同様に、下式(3)、(4)で表される。

Figure 0007360908000006
Note that image data D constituting a stereoscopic image vI according to the stereoscopic image display method of this embodiment is expressed by the following equations (3) and (4) similarly to the first embodiment.
Figure 0007360908000006

第1画像表示工程S12Aでは、ウォブリング素子2Bが光を変位させない状態で(V1:OFF,V2:ON、図16B参照)画像表示装置10Bが画像P1Bを表示し、図18Aに示すように、レンズアレイ30により、画像P1Bにおける、要素レンズ3のそれぞれとZ方向に正対した各領域(基準領域)を要素画像eI1として、像vI1Bが結像する。第2画像表示工程S22Aでは、ウォブリング素子2Bが光をX方向に-ppX/2変位させる状態で(V1:ON,V2:OFF、図16C参照)画像表示装置10Bが画像P2Bを表示し、図18Bに示すように、レンズアレイ30により、画像P2Bにおける、基準領域(境界を一点鎖線で表す)からX方向に+ppX/2ずれた各領域を要素画像eI2として、像vI2Bが結像する。第3画像表示工程S32Aでは、ウォブリング素子2Bが光をX方向に-ppX/2、Y方向に-ppY/2変位させる状態で(V1:ON,V2:ON、図16D参照)画像表示装置10Bが画像P3Bを表示し、図18Cに示すように、レンズアレイ30により、画像P3Bにおける、基準領域からX方向に+ppX/2、Y方向に+ppY/2ずれた各領域を要素画像eI3として、像vI3Bが結像する。第4画像表示工程S42Aでは、ウォブリング素子2Bが光をY方向に-ppY/2変位させる状態で(V1:OFF,V2:OFF、図16A参照)画像表示装置10Bが画像P4Bを表示し、図18Dに示すように、レンズアレイ30により、画像P4Bにおける、基準領域からY方向に+ppY/2ずれた各領域を要素画像eI4として、像vI4Bが結像する。その結果、交代で結像した4つの像vI1B,vI2B,vI3B,vI4Bが、立体像vIに合成される。なお、図18Cおよび図18Dにおいて、レンズアレイ30の図示された部位には、画像P3B,P4Bの、紙面奥側の画像表示装置10Bの3行目(Y=3)の表示素子1R,1Gaで表示された画素pR,pGが入射する。 In the first image display step S12A, the image display device 10B displays the image P1B while the wobbling element 2B does not displace the light (V1: OFF, V2: ON, see FIG. 16B), and as shown in FIG. 18A, the lens The array 30 forms an image vI1B with each area (reference area) directly facing each of the element lenses 3 in the Z direction in the image P1B as an element image eI1. In the second image display step S22A, the image display device 10B displays the image P2B while the wobbling element 2B displaces the light by −p pX /2 in the X direction (V1: ON, V2: OFF, see FIG. 16C), As shown in FIG. 18B, the lens array 30 forms an image vI2B using each region of the image P2B that is shifted by +p pX /2 in the X direction from the reference region (the boundary is represented by a dashed line) as an element image eI2. . In the third image display step S32A, the image is displayed while the wobbling element 2B displaces the light by -p pX /2 in the X direction and by -p pY /2 in the Y direction (V1: ON, V2: ON, see FIG. 16D). The device 10B displays the image P3B, and as shown in FIG. 18C, the lens array 30 converts each region of the image P3B shifted by +p pX /2 in the X direction and +p pY /2 in the Y direction from the reference region into an element image. An image vI3B is formed as eI3. In the fourth image display step S42A, the image display device 10B displays the image P4B while the wobbling element 2B displaces the light by −p pY /2 in the Y direction (V1: OFF, V2: OFF, see FIG. 16A), As shown in FIG. 18D, the lens array 30 forms an image vI4B with each region of the image P4B shifted by +p pY /2 in the Y direction from the reference region as an element image eI4. As a result, the four images vI1B, vI2B, vI3B, and vI4B formed alternately are combined into the three-dimensional image vI. In addition, in FIGS. 18C and 18D, the illustrated portions of the lens array 30 include the display elements 1R and 1G a of the third row (Y=3) of the image display device 10B on the back side of the page of the images P3B and P4B . The pixels pR and pG indicated by are incident.

図19に示すように、この立体像vIにおいては、像vI1B,vI2Bおよび像vI3B,vI4BがそれぞれX方向に画素長ppXの1/2ずれて重なり合う。また、像vI1B,vI4Bおよび像vI2B,vI3BがそれぞれY方向に画素長ppYの1/2ずれて重なり合う。したがって、立体像vIについて、非特許文献2に記載された2台のディスプレイを用いて2つの画像を合成した場合(非特許文献2の図2における、モアレ変調度m(c2))と同等の色モアレ低減効果が得られるといえる。また、立体像vIにおいては、像vI1B,vI2B,vI3B,vI4Bが、画素pR(pG,pB)の1個分ずつずれて重なり合っている。すなわち、像vI1Bの画素pRと像vI2Bの画素pGと像vI3Bの画素pBと像vI4Bの画素pGとの3色4層の画素が同じ領域で重なり合う。画像P1B,P2B,P3B,P4Bのその他の画素pR,pG,pBについても、同様に4層ずつ(画素pGは2層)重なり合う。したがって、表示素子1R(1Ga,1Gb,1B)1個分の領域(図19の、太線で枠を付した領域)でカラー表示が可能であり、X,Y各方向に2倍に高精細化することができる。そのために、以下のデータ選択工程S11A,S21A,S31A,S41Aを行って、第1実施形態と同様に、画素データdの各副画素データdR,dG,dBを、図20に示すように画像P1B,P2B,P3B,P4Bに振り分けて表示する。 As shown in FIG. 19, in this stereoscopic image vI, images vI1B, vI2B and images vI3B, vI4B overlap each other with a shift of 1/2 of the pixel length p pX in the X direction. Furthermore, the images vI1B, vI4B and the images vI2B, vI3B overlap each other with a shift of 1/2 of the pixel length p pY in the Y direction. Therefore, the stereoscopic image vI is equivalent to the case where two images are synthesized using two displays described in Non-patent Document 2 (moiré modulation degree m(c 2 ) in FIG. 2 of Non-patent Document 2). It can be said that the effect of reducing color moire can be obtained. Furthermore, in the stereoscopic image vI, the images vI1B, vI2B, vI3B, and vI4B overlap each other with a shift of one pixel pR (pG, pB). That is, the pixels of four layers of three colors, pixel pR of image vI1B, pixel pG of image vI2B, pixel pB of image vI3B, and pixel pG of image vI4B, overlap in the same area. The other pixels pR, pG, and pB of images P1B, P2B, P3B, and P4B similarly overlap each other in four layers (pixel pG has two layers). Therefore, color display is possible in the area of one display element 1R (1G a , 1G b , 1B) (the area framed by a thick line in Fig. 19), and the height is doubled in each of the X and Y directions. It can be refined. For this purpose, the following data selection steps S11A, S21A, S31A, and S41A are performed to select subpixel data dR, dG, and dB of pixel data d into image P1B as shown in FIG. , P2B, P3B, and P4B.

本実施形態では、第1実施形態と同様に、表示素子1R(1Ga,1Gb,1B)と画素データdを1対1で表示する。第1データ選択工程S11Aでは、各画素データdjkを、画像表示装置10Bの同じ座標の表示素子1R(1Ga,1Gb,1B)で表示する。画像表示装置10Bが、1行目(Y=1)においては、1列目(X=1)から順にX方向に、表示素子1R,1Ga,1R,1Ga,1R,…と配列されているので、画素データdj1は、d11R,d21G,d31R,d41G,d51R,…とx=1から順に、副画素データdR,dGを1ずつ交互に選択される。2行目(Y=2)においては、X=1から順にX方向に、表示素子1Gb,1B,1Gb,1B,1Gb,…と配列されているので、画素データdj2は、d12G,d22B,d32G,d42B,…とx=1から順に、副画素データdG,dBを1ずつ交互に選択する。このように、画像表示装置10Bの奇数行目で表示されるy=1,3,5,…の画素データdについては、x=1,2,3,4,…の順に、副画素データdR,dG,dR,dG,…と交互に選択する。そして、偶数行目で表示されるy=2,4,6,…の画素データdについては、x=1,2,3,4,…の順に、副画素データdG,dB,dG,dB,…と交互に選択する。 In this embodiment, similarly to the first embodiment, display elements 1R (1G a , 1G b , 1B) and pixel data d are displayed on a one-to-one basis. In the first data selection step S11A, each pixel data d jk is displayed on the display element 1R (1G a , 1G b , 1B) at the same coordinates of the image display device 10B. In the first row (Y=1), the image display device 10B has display elements 1R, 1G a , 1R, 1G a , 1R, . . . arranged in order in the X direction from the first column (X=1). Therefore, the pixel data d j1 is obtained by alternately selecting sub-pixel data dR, dG one by one in order from x=1, such as d 11 R, d 21 G, d 31 R, d 41 G, d 51 R,... Ru. In the second row (Y=2), the display elements 1G b , 1B, 1G b , 1B, 1G b , ... are arranged in the X direction in order from X=1, so the pixel data d j2 is 12 G, d 22 B, d 32 G, d 42 B, . . . , the sub-pixel data dG and dB are alternately selected one by one in order from x=1. In this way, for the pixel data d of y=1, 3, 5,... displayed on the odd-numbered rows of the image display device 10B, the sub-pixel data dR of x=1, 2, 3, 4,... , dG, dR, dG, . . . are selected alternately. Then, regarding the pixel data d of y=2, 4, 6, ... displayed on the even-numbered rows, the sub-pixel data dG, dB, dG, dB, Select alternately.

第2データ選択工程S21Aでは、最初の第1データ選択工程S11Aに対して、X方向に表示素子1R(1Ga)または表示素子1Gb(1B)の1個ずつシフトさせる。したがって、y=1,3,5,…の画素データdについては、副画素データdG,dR,dG,dR,…と、y=2,4,6,…の画素データdについては、副画素データdB,dG,dB,dG,…と、それぞれx=1,2,3,4,…の順に、第1データ選択工程S11Aと入れ替えて交互に選択する。なお、第2データ選択工程S21Aでは、X=1の表示素子1R,1Gbを非選択(第2画像表示工程S22Aで非表示)とする。 In the second data selection step S21A, one display element 1R (1G a ) or one display element 1G b (1B) is shifted in the X direction with respect to the first first data selection step S11A. Therefore, for pixel data d of y=1, 3, 5,..., sub-pixel data dG, dR, dG, dR,... and for pixel data d of y=2, 4, 6,..., sub-pixel data dG, dR, dG, dR,... Data dB, dG, dB, dG, . . . and x=1, 2, 3, 4, . . . are alternately selected in the order of x=1, 2, 3, 4, . Note that in the second data selection step S21A, the display elements 1R and 1Gb with X=1 are unselected (not displayed in the second image display step S22A).

第3データ選択工程S31Aでは、最初の第1データ選択工程S11Aに対して、X方向、Y方向のそれぞれに表示素子1R(1Ga,1Gb,1B)1個ずつシフトさせる。言い換えると、前回の第2データ選択工程S21Aに対して、Y方向に表示素子1R(1Gb)または表示素子1Ga(1B)の1個ずつシフトさせる。したがって、y=1の画素データdj1は、画像表示装置10Bの2行目(Y=2)の、X=2からの表示素子1B,1Gb,1B,1Gb,…で表示されるので、d11B,d21G,d31B,d41G,…とx=1から順に、副画素データdB,dGを1ずつ交互に選択する。一方、y=2の画素データdj2は、画像表示装置10Bの3行目(Y=3)の、X=2からの表示素子1Ga,1R,1Ga,1R,…で表示されるので、d12G,d22R,d33G,d42R,…とx=1から順に、副画素データdG,dRを1ずつ交互に選択する。このように、y=1,3,5,…の画素データdについては、画像表示装置10Bの偶数行目で表示されるために、x=1,2,3,4,…の順に、副画素データdB,dG,dB,dG,…と交互に1つずつ選択する。そして、y=2,4,6,…の画素データdについては、奇数行目で表示されるために、x=1,2,3,4,…の順に、副画素データdG,dR,dG,dR,…と交互に1つずつ選択する。なお、第3データ選択工程S31Aでは、X=1の表示素子1R,1Gbと、Y=1の表示素子1R,1Gaとを非選択(第3画像表示工程S32Aで非表示)とする。 In the third data selection step S31A, one display element 1R (1G a , 1G b , 1B) is shifted in each of the X direction and the Y direction with respect to the first first data selection step S11A. In other words, the display elements 1R (1G b ) or the display elements 1G a (1B) are shifted one by one in the Y direction with respect to the previous second data selection step S21A. Therefore, the pixel data d j1 of y=1 is displayed on the display elements 1B, 1G b , 1B, 1G b , . . . from X=2 in the second row (Y=2) of the image display device 10B. , d 11 B, d 21 G, d 31 B, d 41 G, . On the other hand, the pixel data d j2 of y=2 is displayed on the display elements 1G a , 1R, 1G a , 1R, . . . from X=2 on the third row (Y=3) of the image display device 10B. , d 12 G, d 22 R, d 33 G, d 42 R, . In this way, since the pixel data d of y=1, 3, 5,... is displayed on the even numbered rows of the image display device 10B, the sub-pixel data d of y=1, 3, 5,... Pixel data dB, dG, dB, dG, . . . are alternately selected one by one. Since the pixel data d of y=2, 4, 6, ... are displayed on odd-numbered rows, the sub-pixel data dG, dR, dG of x=1, 2, 3, 4, ... are displayed in the order of , dR, . . . are selected one by one alternately. Note that in the third data selection step S31A, the display elements 1R, 1G b with X=1 and the display elements 1R, 1G a with Y=1 are unselected (not displayed in the third image display step S32A).

第4データ選択工程S41Aでは、最初の第1データ選択工程S11Aに対して、Y方向に表示素子1R(1Ga,1Gb,1B)1個ずつシフトさせる。言い換えると、前回の第3データ選択工程S31Aに対して、X方向に表示素子1R(1Ga)または表示素子1Gb(1B)の1個ずつシフトさせる。したがって、y=1,3,5,…の画素データdについては、副画素データdG,dB,dG,dB,…と、y=2,4,6,…の画素データdについては、副画素データdR,dG,dR,dG,…と、それぞれx=1,2,3,4,…の順に、第3データ選択工程S31Aと入れ替えて交互に選択する。なお、第4データ選択工程S41Aでは、Y=1の表示素子1R,1Gaを非選択(第4画像表示工程S42Aで非表示)とする。 In the fourth data selection step S41A, the display elements 1R (1G a , 1G b , 1B) are shifted one by one in the Y direction with respect to the first first data selection step S11A. In other words, the display elements 1R (1G a ) or the display elements 1G b (1B) are shifted one by one in the X direction with respect to the previous third data selection step S31A. Therefore, for pixel data d of y=1, 3, 5,..., sub-pixel data dG, dB, dG, dB,... and for pixel data d of y=2, 4, 6,..., sub-pixel data dG, dB, dG, dB,... Data dR, dG, dR, dG, . . . and x=1, 2, 3, 4, . . . are alternately selected in the order of x=1, 2, 3, 4, . Note that in the fourth data selection step S41A, the display elements 1R and 1G a of Y=1 are unselected (not displayed in the fourth image display step S42A).

2方向それぞれに光を変位させるウォブリング素子は、第1実施形態の変形例と同様に偏光回折格子でも構成することができる。このようなウォブリング素子2Eは、光の入射側から順に、波長板27、第1偏光制御素子21、第1複屈折素子25A、第2偏光制御素子22、および第2複屈折素子26をZ方向に積層して備える(図14参照)。第1複屈折素子25Aは、第1実施形態の変形例と同様に、X方向に周期性を有する2つの液晶偏光回折格子が積層されてなり、光の変位距離g1をg1=ppX/4に設計される。一方、本実施形態においては、第2複屈折素子26は、Y方向に周期性を有する2つの液晶偏光回折格子が積層されてなり、光の変位距離g2をg2=ppY/4に設計される。このような構成により、ウォブリング素子2Eは、(-ppX/4,-ppY/4)、(ppX/4,-ppY/4)、(-ppX/4,ppY/4)、(ppX/4,ppY/4)で光を変位させる。すなわち、ウォブリング素子2Eは、ウォブリング素子2Bと同様に、X方向にppX/2刻みで、Y方向にppY/2刻みで、それぞれ2段階で光を変位させることができる。 The wobbling element that displaces light in each of the two directions can also be configured with a polarization diffraction grating, as in the modification of the first embodiment. Such a wobbling element 2E moves the wavelength plate 27, the first polarization control element 21, the first birefringence element 25A, the second polarization control element 22, and the second birefringence element 26 in the Z direction in order from the light incident side. (See FIG. 14). The first birefringent element 25A is formed by stacking two liquid crystal polarization diffraction gratings having periodicity in the X direction, as in the modification of the first embodiment, and the displacement distance g1 of light is determined by g1=p pX /4. Designed to. On the other hand, in this embodiment, the second birefringent element 26 is formed by stacking two liquid crystal polarization diffraction gratings having periodicity in the Y direction, and is designed so that the light displacement distance g2 is g2=p pY /4. Ru. With such a configuration, the wobbling element 2E has (-p pX /4, -p pY /4), (p pX /4, -p pY /4), (-p pX /4, p pY /4) , (p pX /4, p pY /4). That is, like the wobbling element 2B, the wobbling element 2E can displace the light in two steps, in steps of p pX /2 in the X direction and in steps p pY /2 in the Y direction.

(変形例)
本実施形態に係る立体像表示方法は、3個の表示素子1R,1G,1Bを有するカラー表示素子1をモザイク配列して備える画像表示装置10(図2B参照)にも適用することができる。本変形例では、画像P1,P2,P3(図7A,7B,7C参照)を、3回の画像表示工程S12A,S22A,S42Aで表示する。画像表示工程S12では、画像P1を、ウォブリング素子2Bによる光の変位のない状態で表示する。画像表示工程S22Aでは、画像P2を、ウォブリング素子2Bで光を-X方向に表示素子1R(1G,1B)1個分(ppX/3)変位させながら表示する。そして、画像表示工程S42Aでは、画像P3を、ウォブリング素子2Bで光を-Y方向に表示素子1R(1G,1B)1個分すなわち画素長ppY変位させながら表示する。このような立体像表示方法によれば、X方向に1.5倍、Y方向に2倍に高精細化することができる。
(Modified example)
The stereoscopic image display method according to the present embodiment can also be applied to an image display device 10 (see FIG. 2B) that includes a mosaic arrangement of color display elements 1 having three display elements 1R, 1G, and 1B. In this modification, images P1, P2, and P3 (see FIGS. 7A, 7B, and 7C) are displayed in three image display steps S12A, S22A, and S42A. In the image display step S12, the image P1 is displayed without any displacement of light by the wobbling element 2B. In the image display step S22A, the image P2 is displayed while the wobbling element 2B displaces the light by one display element 1R (1G, 1B) (p pX /3) in the -X direction. In the image display step S42A, the image P3 is displayed while the wobbling element 2B displaces the light in the -Y direction by one display element 1R (1G, 1B), that is, by a pixel length p pY . According to such a stereoscopic image display method, the resolution can be increased by 1.5 times in the X direction and twice in the Y direction.

以上の通り、第2実施形態およびその変形例に係る立体像表示装置および立体像表示方法によれば、第1実施形態と同様に、既存のカラーディスプレイを1台用いて、色モアレ低減効果が得られ、高精細とすることができる。 As described above, according to the stereoscopic image display device and the stereoscopic image display method according to the second embodiment and its modified examples, similarly to the first embodiment, the color moiré reduction effect can be achieved using one existing color display. can be obtained with high definition.

〔第3実施形態〕
第1実施形態および第2実施形態に係る立体像表示方法は、画像表示装置が1フレームの期間に3ないし4回の画像の表示切替を行うため、画像表示装置に高速応答性が要求される。以下、第3実施形態に係る立体像表示装置および立体像表示方法について説明する。第1、第2実施形態(図1~20参照)と同一の要素については同じ符号を付し、説明を省略する。図21Aに示すように、本実施形態に係る立体像表示装置100Cは、画像表示装置10と、レンズアレイ30と、画像表示装置10とレンズアレイ30の間に配置されたウォブリング素子2Cと、を備える。
[Third embodiment]
In the three-dimensional image display methods according to the first embodiment and the second embodiment, the image display device switches the display of images three or four times in one frame period, so the image display device is required to have high-speed responsiveness. . A stereoscopic image display device and a stereoscopic image display method according to a third embodiment will be described below. Elements that are the same as those in the first and second embodiments (see FIGS. 1 to 20) are denoted by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted. As shown in FIG. 21A, a stereoscopic image display device 100C according to the present embodiment includes an image display device 10, a lens array 30, and a wobbling element 2C disposed between the image display device 10 and the lens array 30. Be prepared.

画像表示装置10は、第1実施形態で説明した通りの構成である(図2A参照)。ただし、本実施形態においては、画像表示装置10は、応答速度が8.33ms以下(120Hz以上)であればよい。 The image display device 10 has the same configuration as described in the first embodiment (see FIG. 2A). However, in this embodiment, the image display device 10 only needs to have a response speed of 8.33 ms or less (120 Hz or more).

ウォブリング素子2Cは、変位0を含めてX方向にppX/2刻みで2段階で光を変位させる構成とする。そのために、ウォブリング素子2Cは、第1偏光制御素子21および第1複屈折素子23をZ方向に積層して備える。第1複屈折素子23は、第1実施形態の変形例のウォブリング素子2Aと同様に、Y方向の偏光LYを常光線として直進させて透過し、X方向の偏光LXを異常光線として屈折させて透過して、-X方向にppX/2変位させる。ウォブリング素子2Cは、このような構成により、X方向に0,-ppX/2の2段階で光を変位させることができる。また、第1、第2実施形態と同様に、偏光回折格子で構成されたウォブリング素子2D(図12A,12B参照)を適用してもよい。本実施形態においては、複屈折素子25に代えて、電源を接続しない第1複屈折素子25Aを備え、X方向に+ppX/4,-ppX/4の2段階で光を変位させる。 The wobbling element 2C is configured to displace the light in two steps in the X direction in steps of p pX /2, including a displacement of 0. For this purpose, the wobbling element 2C includes a first polarization control element 21 and a first birefringence element 23 stacked in the Z direction. Like the wobbling element 2A of the modification of the first embodiment, the first birefringence element 23 transmits the polarized light L Y in the Y direction as an ordinary ray and refracts the polarized light L X in the X direction as an extraordinary ray. The light is transmitted through the lens, and is displaced by p pX /2 in the -X direction. With such a configuration, the wobbling element 2C can displace light in two steps of 0 and -p pX /2 in the X direction. Further, as in the first and second embodiments, a wobbling element 2D (see FIGS. 12A and 12B) formed of a polarization diffraction grating may be applied. In this embodiment, instead of the birefringent element 25, a first birefringent element 25A to which no power source is connected is provided, and the light is displaced in two steps of +p pX /4 and -p pX /4 in the X direction.

(立体像表示方法)
立体像表示装置100Cによる立体像vIの第3実施形態に係る表示方法を、図21A,21B、図22、および図23を参照して説明する。本実施形態に係る立体像表示方法は、画像表示装置10が、1フレーム期間TFに2つの画像P1C,P2Cを切り替えて表示面に表示する、2回の画像表示工程S12A,S22Aを行う。さらに本実施形態に係る立体像表示方法は、画像P1C,P2Cをそれぞれ構成するデータを選択して、その信号を表示素子1R,1G,1Bの画素電極に書き込むデータ選択工程S11B,S21Bを行う。画像P1C,P2Cはそれぞれ、赤色の画素pR、緑色の画素pG、および青色の画素pBを規則的に二次元配列されてなり、その配列は画像表示装置10における表示素子1R,1G,1Bの配列に対応する(図2A参照)。なお、図21A,21Bは、画像表示装置10の1行目(Y=1)の表示素子1R,1G,1Bにおける断面で表す。また、図21A,21Bにおいては、簡潔に説明するために、X方向に計6個の表示素子1R,1G,1Bで1つの要素画像を表示するように表す。
(Stereoscopic image display method)
A method of displaying a stereoscopic image vI according to the third embodiment by the stereoscopic image display device 100C will be described with reference to FIGS. 21A, 21B, 22, and 23. In the stereoscopic image display method according to the present embodiment, the image display device 10 performs two image display steps S12A and S22A in which the two images P1C and P2C are switched and displayed on the display screen in one frame period T F. Furthermore, the stereoscopic image display method according to the present embodiment performs data selection steps S11B and S21B in which data constituting images P1C and P2C are selected, respectively, and the signals are written into the pixel electrodes of display elements 1R, 1G, and 1B. Images P1C and P2C are each made up of a regular two-dimensional array of red pixels pR, green pixels pG, and blue pixels pB, and the array is the same as the array of display elements 1R, 1G, and 1B in the image display device 10. (see FIG. 2A). Note that FIGS. 21A and 21B are cross sections of the display elements 1R, 1G, and 1B in the first row (Y=1) of the image display device 10. Furthermore, in FIGS. 21A and 21B, for the sake of brevity, it is shown that one elemental image is displayed by a total of six display elements 1R, 1G, and 1B in the X direction.

第1画像表示工程S12Aでは、ウォブリング素子2Cが光を変位させない状態で(V1:OFF)画像表示装置10が画像P1Cを表示し、図21Aに示すように、レンズアレイ30により、画像P1Cにおける、要素レンズ3のそれぞれとZ方向に正対した各領域(基準領域)を要素画像eI1として、像vI1Cが結像する。第2画像表示工程S22Aでは、ウォブリング素子2Cが光をX方向に-ppX/2変位させる状態で(V1:ON)画像表示装置10が画像P2Cを表示し、図21Bに示すように、レンズアレイ30により、画像P2Cにおける、基準領域(境界を一点鎖線で表す)からX方向に+ppX/2ずれた各領域を要素画像eI2として、像vI2Cが結像する。その結果、交代で結像した2つの像vI1C,vI2Cが、立体像vIに合成される。 In the first image display step S12A, the image display device 10 displays the image P1C in a state where the wobbling element 2C does not displace the light (V1: OFF), and as shown in FIG. An image vI1C is formed with each region (reference region) directly facing each of the element lenses 3 in the Z direction as an element image eI1. In the second image display step S22A, the image display device 10 displays the image P2C while the wobbling element 2C displaces the light by −p pX /2 in the X direction (V1: ON), and as shown in FIG. The array 30 forms an image vI2C in which each area in the image P2C that is shifted by +p pX /2 in the X direction from the reference area (the boundary is represented by a dashed line) is an element image eI2. As a result, the two images vI1C and vI2C formed alternately are combined into a three-dimensional image vI.

図22に示すように、この立体像vIにおいては、像vI1C,vI2Cが、X方向に、画素pR,pG,pBの合計(画素長ppX)の1/2ずれて重なり合う。したがって、第2実施形態と同様に、立体像vIについて、非特許文献2に記載された2台のディスプレイを用いて2つの画像を合成した場合(非特許文献2の図2における、モアレ変調度m(c2))と同等の色モアレ低減効果が得られる。 As shown in FIG. 22, in this stereoscopic image vI, images vI1C and vI2C overlap in the X direction with a shift of 1/2 of the sum of pixels pR, pG, and pB (pixel length p pX ). Therefore, similarly to the second embodiment, when two images are synthesized using the two displays described in Non-Patent Document 2 for the stereoscopic image vI (moiré modulation degree in FIG. 2 of Non-Patent Document 2), The same color moiré reduction effect as m(c 2 )) can be obtained.

また、前記したように、立体像vIにおいて、像vI1C,vI2Cが、画素pR,pG,pBの合計の1/2、すなわち画素pR(pG,pB)の1.5個分ずれて重なり合う。詳しくは、例えば画像P1Cの隣り合う画素pR,pGの中間に画像P2Cの画素pBが重なるので、像vI1Cの画素pRと像vI2Cの画素pB、像vI1Cの画素pGと像vI2Cの画素pBが、それぞれ1/2の面積で重なり合う。同様に、像vI1Cの画素pRと像vI2Cの画素pG、像vI1Cの画素pBと像vI2Cの画素pG、像vI1Cの画素pGと像vI2Cの画素pR、像vI1Cの画素pBと像vI2Cの画素pRが、それぞれ1/2の面積で重なり合う。このように、立体像vIにおいて、画素pR,pG,pBが、うち2色が隣り合い、それぞれが残る1色に半分の面積で重なり合っているが、画素pR,pG,pBが十分に微細であるので、見かけ上、3色が一体に混色する。 Further, as described above, in the stereoscopic image vI, the images vI1C and vI2C overlap with each other with a shift of 1/2 of the total of the pixels pR, pG, and pB, that is, 1.5 pixels pR (pG, pB). Specifically, for example, since the pixel pB of the image P2C overlaps between the adjacent pixels pR and pG of the image P1C, the pixel pR of the image vI1C and the pixel pB of the image vI2C, the pixel pG of the image vI1C and the pixel pB of the image vI2C, Each overlaps with 1/2 area. Similarly, pixel pR of image vI1C and pixel pG of image vI2C, pixel pB of image vI1C and pixel pG of image vI2C, pixel pG of image vI1C and pixel pR of image vI2C, pixel pB of image vI1C and pixel pR of image vI2C , each overlaps with an area of 1/2. In this way, in the stereoscopic image vI, the pixels pR, pG, and pB, two of which are adjacent to each other, overlap with each other by half the area of the remaining color, but the pixels pR, pG, and pB are not sufficiently fine. Therefore, the three colors appear to be mixed together.

このことから、画像P1Cの隣り合う2個の画素pB,pRと画像P2Cの画素pG、画像P1Cの画素pGと画像P2Cの隣り合う2個の画素pB,pRで、それぞれカラー表示が可能である。言い換えると、表示素子1R(1G,1B)1.5個分の領域(図22の、太線で枠を付した領域)でカラー表示が可能であり、X方向に2倍に高精細化することができる。なお、画素pR,pG,pBの1個と2個の組分けは特に限定されないが、ここでは、表示素子1Gで比較的高輝度に表示される画素pGを1個で1組とし、他の画素pR,pBについては、同じ画像P1C(P2C)で隣り合う2個の画素pB,pRを1組とする。そのために、以下のデータ選択工程S11B,S21Bを行って、画素データdの各副画素データdR,dG,dBを、図23に示すように画像P1Cと画像P2Cとに振り分けて表示する。なお、本実施形態の立体像表示方法による、立体像vIを構成する画像データDは、第1実施形態で説明した通りの構成である(式(3)、(4)参照)。 From this, color display is possible with two adjacent pixels pB, pR of image P1C and pixel pG of image P2C, and with pixel pG of image P1C and two adjacent pixels pB, pR of image P2C. . In other words, color display is possible in an area equivalent to 1.5 display elements 1R (1G, 1B) (the area enclosed by a thick line in FIG. 22), and the resolution is doubled in the X direction. I can do it. Although there is no particular limitation on the classification of pixels pR, pG, and pB into groups of one and two, here, one pixel pG, which is displayed with relatively high brightness on display element 1G, is considered to be one group, and the other Regarding pixels pR and pB, two adjacent pixels pB and pR in the same image P1C (P2C) are considered as one set. For this purpose, the following data selection steps S11B and S21B are performed to display each sub-pixel data dR, dG, and dB of the pixel data d in an image P1C and an image P2C as shown in FIG. 23. Note that the image data D constituting the stereoscopic image vI according to the stereoscopic image display method of this embodiment has the same configuration as described in the first embodiment (see formulas (3) and (4)).

データ選択工程S11B,S21Bについて詳細に説明する。本実施形態においては、画像表示装置10のカラー表示素子1を、表示素子1G,1B,1Rの並び順とする。そして、画素pGを表示する表示素子1Gを1個で表示素子群11と称し、隣り合う2個の表示素子1B,1Rを1組の表示素子群12と称する。また、画像表示装置10の1列目の表示素子1Rを非選択、非表示とし、その右隣りの表示素子1GをX=1とする。また、本実施形態では、第1実施形態と同様に、すべてのy座標kで共通である。 The data selection steps S11B and S21B will be explained in detail. In this embodiment, the color display elements 1 of the image display device 10 are arranged in the order in which the display elements 1G, 1B, and 1R are arranged. One display element 1G that displays the pixel pG is referred to as a display element group 11, and two adjacent display elements 1B and 1R are referred to as a display element group 12. Further, the display element 1R in the first row of the image display device 10 is made non-selected and non-displayed, and the display element 1G on the right side is set to X=1. Furthermore, in this embodiment, all y-coordinates k are the same, similar to the first embodiment.

第1データ選択工程S11Bでは、x=1の画素データd1kについては、1列目の表示素子群11すなわちX=1の表示素子である表示素子1Gで表示するために、副画素データd1kGを選択する。そして、x=2の画素データd2kについては、2列目の表示素子群12、すなわちX=2の表示素子1BとX=3の表示素子1Rとで同時に表示するために、副画素データd2kB,d2kRを選択する。また、x=3の画素データd3kについては、3列目の表示素子群11すなわちX=4の表示素子1Gで表示するために、副画素データd3kGを選択する。このように、画素データdを、x=1,3,5,…については表示素子1Gで表示するように、1つの副画素データdGを選択する。一方、x=2,4,6,…については隣り合う2個の表示素子1B,1Rで表示するように、2つの副画素データdB,dRを選択する。 In the first data selection step S11B, in order to display the pixel data d 1k of x=1 on the display element 1G, which is the display element group 11 of the first column, that is, the display element of X=1, the sub-pixel data d 1k is Select G. Regarding the pixel data d2k of x=2, in order to simultaneously display it on the display element group 12 of the second column, that is, the display element 1B of X=2 and the display element 1R of X=3, the sub-pixel data d2k is Select 2k B, d 2k R. Further, regarding the pixel data d 3k of x=3, sub-pixel data d 3k G is selected in order to display it on the display element group 11 in the third column, that is, the display element 1G of X=4. In this way, one sub-pixel data dG is selected so that the pixel data d is displayed on the display element 1G for x=1, 3, 5, . On the other hand, for x=2, 4, 6, . . . , two sub-pixel data dB and dR are selected so as to be displayed on two adjacent display elements 1B and 1R.

第2データ選択工程S21Bでは、x=1の画素データd1kについては、2列目の表示素子群12すなわちX=2,3の表示素子1B,1Rで同時に表示するために、副画素データd1kB,d1kRを選択する。そして、x=2の画素データd2kについては、3列目の表示素子群11すなわちX=4の表示素子1Gで表示するために、副画素データd2kGを選択する。このように、画素データdを、x=1,3,5,…については隣り合う2個の表示素子1B,1Rで表示するように、2つの副画素データdR,dBを選択し、x=2,4,6,…については表示素子1Gで表示するように、1つの副画素データdGを選択する。なお、第2データ選択工程S21Bでは、X=1の表示素子1Gを非選択(第2画像表示工程S22Aで非表示)とする。 In the second data selection step S21B, in order to simultaneously display the pixel data d 1k of x=1 on the display element group 12 of the second column, that is, the display elements 1B and 1R of X=2, 3, Select 1k B, d 1k R. Regarding the pixel data d 2k of x=2, sub-pixel data d 2k G is selected for display on the display element group 11 in the third column, that is, the display element 1G of X=4. In this way, two sub-pixel data dR and dB are selected so that pixel data d is displayed on two adjacent display elements 1B and 1R for x=1, 3, 5, . . . For pixels 2, 4, 6, . . . , one sub-pixel data dG is selected so as to be displayed on the display element 1G. Note that in the second data selection step S21B, the display element 1G with X=1 is unselected (not displayed in the second image display step S22A).

このように、表示素子1G,1R,1Bを1個と2個の表示素子群11,12に2分割して、画像データDのすべての画素データdのそれぞれから、対応する副画素データdR,dG,dBの1個または2個を規則的に選択して表示することにより、画像P1C,P2Cを画像表示装置10で表示することができる。 In this way, the display elements 1G, 1R, and 1B are divided into two display element groups 11 and 12, and from each of all the pixel data d of the image data D, the corresponding sub-pixel data dR, Images P1C and P2C can be displayed on the image display device 10 by regularly selecting and displaying one or two of dG and dB.

(変形例)
本実施形態に係る立体像表示方法は、図24に示すように、3個の表示素子1R,1G,1Bをデルタ配列したカラー表示素子1Cを備える画像表示装置10Cを用いることもできる。画像表示装置10Cは、X方向に表示素子1R,1G,1Bを繰り返し配列し、偶数行目において、表示素子1R(1G,1B)の1.5個分(3ppX/4)X方向にずらして配列されている。したがって、前記実施形態と同様に、ウォブリング素子2Bで光をX方向に変位させて、画像P1C,P2Cを表示することができる。あるいは、光をY方向に表示素子1R(1G,1B)の1個分(ppY/2)変位させてもよい。なお、前記実施形態と同様に、表示素子1Gを表示素子群11、隣り合う2個の表示素子1B,1Rを表示素子群12とする場合には、画像表示装置10Cの奇数行目の1列目の表示素子1Rは非選択、非表示とする。
(Modified example)
As shown in FIG. 24, the stereoscopic image display method according to this embodiment can also use an image display device 10C including a color display element 1C in which three display elements 1R, 1G, and 1B are arranged in a delta arrangement. The image display device 10C repeatedly arranges display elements 1R, 1G, and 1B in the X direction, and shifts the display elements 1R (1G, 1B) by 1.5 (3p pX /4) in the X direction in the even-numbered rows. are arranged. Therefore, similarly to the embodiment described above, the images P1C and P2C can be displayed by displacing the light in the X direction with the wobbling element 2B. Alternatively, the light may be displaced by one display element 1R (1G, 1B) (p pY /2) in the Y direction. Note that, similarly to the above embodiment, when the display element 1G is used as the display element group 11, and the two adjacent display elements 1B and 1R are used as the display element group 12, the first column of the odd-numbered row of the image display device 10C The eye display element 1R is not selected and is not displayed.

本実施形態に係る立体像表示方法は、3個の表示素子1G,1B,1Rを有するカラー表示素子1を配列した画像表示装置10に限らず適用することができる。例えば、図10に示す4色のカラー表示素子1Aを配列した画像表示装置10Aについては、カラー表示素子1Aを2つに分割して、隣り合う2個の表示素子1R,1Gと表示素子1B,1Yを、それぞれ表示素子群11と表示素子群12とする。この場合も、前記実施形態と同様に、2回の画像表示工程S12A,S22Aを行う。そして、データ選択工程S11B,S21Bにおいては、画素データdのそれぞれから、2つの副画素データdR,dGまたは副画素データdB,dYを選択する。あるいは、カラー表示素子1Aを3つに分割して、表示素子1R、表示素子1Gをそれぞれ1個ずつで2組の表示素子群とし、隣り合う2個の表示素子1B,1Yを1組の表示素子群としてもよい。この場合には、第1実施形態のように、ウォブリング素子2でX方向にppX/3刻みで3段階に光を変位させながら3回の画像表示工程S12,S22,S32を行う。 The stereoscopic image display method according to this embodiment can be applied not only to the image display device 10 in which color display elements 1 having three display elements 1G, 1B, and 1R are arranged. For example, for an image display device 10A in which color display elements 1A of four colors are arranged as shown in FIG. 1Y are a display element group 11 and a display element group 12, respectively. In this case as well, the image display steps S12A and S22A are performed twice, similarly to the embodiment described above. Then, in data selection steps S11B and S21B, two sub-pixel data dR and dG or two sub-pixel data dB and dY are selected from each of the pixel data d. Alternatively, the color display element 1A is divided into three parts, one display element 1R and one display element 1G are used as two display element groups, and two adjacent display elements 1B and 1Y are used as one display element group. It may also be an element group. In this case, as in the first embodiment, the image display steps S12, S22, and S32 are performed three times while the wobbling element 2 displaces the light in three steps in the X direction in steps of p pX /3.

また、図15に示すように、表示素子1R,1Ga,1Gb,1Bを2×2に配列したカラー表示素子1Dを備える画像表示装置10Bについては、カラー表示素子1DをX方向に2つに分割して、Y方向に隣り合う2個の表示素子1R,1Gbと表示素子1Ga,1Bを、それぞれ表示素子群11と表示素子群12とすることができる。または、カラー表示素子1DをY方向に2つに分割して、X方向に隣り合う2個の表示素子1R,1Gaと表示素子1Gb,1Bを、それぞれ表示素子群11と表示素子群12としてもよい。この場合には、Y方向にppY/2刻みで2段階に光を変位させながら2回の画像表示工程S12A,S42Aを行う。 Further, as shown in FIG. 15, for an image display device 10B including a color display element 1D in which display elements 1R, 1G a , 1G b , and 1B are arranged in a 2×2 arrangement, two color display elements 1D are arranged in the X direction. The display elements 1R, 1G b and the display elements 1G a , 1B adjacent to each other in the Y direction can be divided into a display element group 11 and a display element group 12, respectively. Alternatively, the color display element 1D is divided into two in the Y direction, and the two display elements 1R, 1G a and the display elements 1G b , 1B adjacent to each other in the X direction are divided into the display element group 11 and the display element group 12, respectively. You can also use it as In this case, the image display steps S12A and S42A are performed twice while displacing the light in two steps in steps of p pY /2 in the Y direction.

以上の通り、第3実施形態およびその変形例に係る立体像表示装置および立体像表示方法によれば、第1、第2実施形態と同様に、既存のカラーディスプレイを1台用いて、色モアレ低減効果が得られ、さらに高精細とすることができる。また、第1、第2実施形態よりも、要素画像群を表示する画像表示装置の応答速度が低速でもよい。 As described above, according to the three-dimensional image display device and the three-dimensional image display method according to the third embodiment and its modifications, color moiré is achieved by using one existing color display, similar to the first and second embodiments. A reduction effect can be obtained, and higher definition can be achieved. Furthermore, the response speed of the image display device that displays the elemental image group may be slower than in the first and second embodiments.

以上、本発明に係る立体像表示装置および立体像表示方法を実施するための各実施形態について述べてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。 Although the embodiments for carrying out the stereoscopic image display device and the stereoscopic image display method according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments. Various changes are possible.

本発明に係る立体像表示装置および立体像表示方法は、放送、遠隔操作、エンターテインメント等の幅広い産業に展開することができる。 The stereoscopic image display device and stereoscopic image display method according to the present invention can be applied to a wide range of industries such as broadcasting, remote control, and entertainment.

100,100A,100B,100C,100D,100E 立体像表示装置
10,10A,10B,10C,10D,10E 画像表示装置(画像表示手段)
1,1A,1C,1D カラー表示素子(画素)
1R 表示素子(副画素)
1G 表示素子(副画素)
1B 表示素子(副画素)
1Y 表示素子(副画素)
1Ga 表示素子(副画素)
1Gb 表示素子(副画素)
11 表示素子群(副画素群)
12 表示素子群(副画素群)
2,2A,2B,2C,2D,2E ウォブリング素子(光路シフト手段)
21 第1偏光制御素子
22 第2偏光制御素子
23 第1複屈折素子
24,24A 第2複屈折素子
25 複屈折素子
25A 第1複屈折素子
26 第2複屈折素子
30 レンズアレイ
3 要素レンズ
4,4A 光源
D 画像データ(画像情報)
d 画素データ(画素情報)
dR 副画素データ(副画素情報)
dG 副画素データ(副画素情報)
dB 副画素データ(副画素情報)
dY 副画素データ(副画素情報)
vI 立体像
S11,S11A,S11B 第1データ選択工程
S21,S21A,S21B 第2データ選択工程
S31,S31A 第3データ選択工程
S41,S41A 第4データ選択工程
S12,S12A 第1画像表示工程
S22,S22A 第2画像表示工程
S32,S32A 第3画像表示工程
S42,S42A 第4画像表示工程
100, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E Stereoscopic image display device 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E Image display device (image display means)
1, 1A, 1C, 1D Color display element (pixel)
1R display element (subpixel)
1G display element (subpixel)
1B Display element (subpixel)
1Y display element (subpixel)
1G a display element (subpixel)
1Gb display element (subpixel)
11 Display element group (sub-pixel group)
12 Display element group (sub-pixel group)
2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E Wobbling element (optical path shifting means)
21 first polarization control element 22 second polarization control element 23 first birefringence element 24, 24A second birefringence element 25 birefringence element 25A first birefringence element 26 second birefringence element 30 lens array 3 element lens 4, 4A Light source D Image data (image information)
d Pixel data (pixel information)
dR Subpixel data (subpixel information)
dG Subpixel data (subpixel information)
dB Sub-pixel data (sub-pixel information)
dY Subpixel data (subpixel information)
vI Stereo image S11, S11A, S11B First data selection process S21, S21A, S21B Second data selection process S31, S31A Third data selection process S41, S41A Fourth data selection process S12, S12A First image display process S22, S22A Second image display step S32, S32A Third image display step S42, S42A Fourth image display step

Claims (11)

単色で表示される副画素を2以上配列して形成された画素を二次元配列して表示する画像表示手段と、前記画像表示手段の表示側に設けられた複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を備えてカラー立体像を表示する立体像表示装置であって、
前記画像表示手段の側から入射した光を、出射面において、前記画素における前記副画素の配列方向に前記副画素の長さの距離ずつ、段階的に出射位置を変位させて透過する光路シフト手段を、前記画像表示手段と前記レンズアレイの間に備えることを特徴とする立体像表示装置。
An image display means that displays a two-dimensional array of pixels formed by arranging two or more sub-pixels that are displayed in a single color, and a lens that is a two-dimensional array of a plurality of lenses provided on the display side of the image display means. A stereoscopic image display device that displays a color stereoscopic image, comprising:
Optical path shifting means for transmitting light incident from the side of the image display means by shifting the light emitting position stepwise by a distance equal to the length of the sub-pixels in the arrangement direction of the sub-pixels in the pixel on the light-emitting surface. A three-dimensional image display device comprising: between the image display means and the lens array.
前記画像表示手段は、平行光を出射するように構成されている請求項1に記載の立体像表示装置。 The stereoscopic image display device according to claim 1, wherein the image display means is configured to emit parallel light. 単色で表示される副画素を2以上配列して形成された画素を二次元配列して表示する画像表示手段と、前記画像表示手段に平行光を照射する光源と、前記光源と前記画像表示手段の間に設けられた複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を備えてカラー立体像を表示する立体像表示装置であって、
入射した光を、出射面において、前記画素における前記副画素の配列方向に前記副画素の長さの距離ずつ、段階的に出射位置を変位させて前記画像表示手段の側へ透過する光路シフト手段を、前記レンズアレイと前記画像表示手段の間に備えることを特徴とする立体像表示装置。
an image display means for displaying a two-dimensional array of pixels formed by arranging two or more sub-pixels displayed in a single color; a light source for irradiating the image display means with parallel light; and the light source and the image display means. A 3D image display device that displays a color 3D image and includes a lens array in which a plurality of lenses are two-dimensionally arranged between the lenses,
Optical path shifting means for transmitting the incident light toward the image display means by displacing the incident light in stages on the output surface by a distance equal to the length of the subpixels in the arrangement direction of the subpixels in the pixel; A three-dimensional image display device comprising: between the lens array and the image display means.
前記画素が、前記副画素を二次元配列して備え、
前記光路シフト手段は、出射面において、互いに異なる2方向に前記出射位置を変位させることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の立体像表示装置。
The pixel includes the sub-pixels arranged in a two-dimensional manner,
The stereoscopic image display device according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical path shift means displaces the output position in two different directions on the output surface.
単色で表示される副画素を2以上配列して形成された画素を二次元配列して表示する画像表示手段と、前記画像表示手段の表示側に設けられた複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を備えてカラー立体像を表示する立体像表示装置であって、
前記画素が、M個(M≧2)以上の前記副画素を一方向に配列して備え、
前記画像表示手段の側から入射した光を、出射面において、前記一方向に前記画素の長さの(1/M)の距離ずつ、段階的に変位させて透過する光路シフト手段を、前記画像表示手段と前記レンズアレイの間に備えることを特徴とする立体像表示装置。
An image display means that displays a two-dimensional array of pixels formed by arranging two or more sub-pixels that are displayed in a single color, and a lens that is a two-dimensional array of a plurality of lenses provided on the display side of the image display means. A stereoscopic image display device that displays a color stereoscopic image, comprising:
The pixel includes M (M≧2) or more of the sub-pixels arranged in one direction,
An optical path shifting means for transmitting light incident from the side of the image display means by displacing the light incident from the side of the image display means stepwise in the one direction by a distance of (1/M) of the length of the pixel on the exit surface; A stereoscopic image display device, characterized in that it is provided between a display means and the lens array .
前記画像表示手段は、平行光を出射するように構成されている請求項5に記載の立体像表示装置。6. The stereoscopic image display device according to claim 5, wherein the image display means is configured to emit parallel light. 単色で表示される副画素を2以上配列して形成された画素を二次元配列して表示する画像表示手段と、前記画像表示手段に平行光を照射する光源と、前記光源と前記画像表示手段の間に設けられた複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を備えてカラー立体像を表示する立体像表示装置であって、
前記画素が、M個(M≧2)以上の前記副画素を一方向に配列して備え、
入射した光を、出射面において、前記一方向に前記画素の長さの(1/M)の距離ずつ、段階的に変位させて前記画像表示手段の側へ透過する光路シフト手段を、前記レンズアレイと前記画像表示手段の間に備えることを特徴とする立体像表示装置。
an image display means for displaying a two-dimensional array of pixels formed by arranging two or more sub-pixels displayed in a single color; a light source for irradiating the image display means with parallel light; and the light source and the image display means. A 3D image display device that displays a color 3D image and includes a lens array in which a plurality of lenses are two-dimensionally arranged between the lenses,
The pixel includes M (M≧2) or more of the sub-pixels arranged in one direction,
The lens includes an optical path shifting means for displacing the incident light stepwise in the one direction by a distance of (1/M) of the length of the pixel on the exit surface and transmitting it to the image display means side. A stereoscopic image display device, characterized in that it is provided between an array and the image display means.
前記光路シフト手段は、旋光状態と非旋光状態とに切り替えて光を透過する偏光制御素子と、前記偏光制御素子を透過した光を、その偏光の向きに応じて直進させてまたは屈折させて透過する複屈折素子と、を光の入射側から順に備えて、光が前記偏光制御素子を屈折して透過することにより変位することを特徴とする請求項1ないし請求項のいずれか一項に記載の立体像表示装置。 The optical path shifting means includes a polarization control element that transmits light while switching between an optically rotating state and a non-optically rotating state, and a polarization control element that allows the light that has passed through the polarization control element to travel straight or to be refracted and transmitted depending on the direction of the polarized light. 8. A birefringent element, which is arranged in the order from the light incident side, and the light is displaced by being refracted and transmitted through the polarization control element. The stereoscopic image display device described above. 前記光路シフト手段は、前記画像表示手段で表示される1フレームを1周期として周期的に光の変位および非変位を切り替える請求項1ないし請求項のいずれか一項に記載の立体像表示装置。 The stereoscopic image display device according to any one of claims 1 to 8 , wherein the optical path shifting means periodically switches between displacement and non-displacement of the light, with one frame displayed by the image display means as one period. . それぞれが単色で表示されるN個(N≧2)の副画素をX方向に配列して形成された画素をX方向とY方向との二次元配列して表示する画像表示手段と、複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を用いてカラー立体像を表示する立体像表示方法であって、
複数の画素情報を二次元配列して前記カラー立体像を構成する画像情報の前記画素情報のそれぞれは、前記画像表示手段の前記副画素が表示する色の副画素情報を有し、
前記画像表示手段が、前記副画素毎に、前記画像情報の前記画素情報を1個ずつ、当該副画素に対応する色の前記副画素情報を選択して表示する画像表示工程をN回行い、
i回目の前記画像表示工程は(1≦i≦N)、前記画像情報においてX方向にj番目の画素情報を、前記画像表示手段においてX方向に(j+i-1)番目の前記副画素で表示し、
前記画像表示手段と前記レンズアレイの間に設けられた光路シフト手段が、i回目の前記画像表示工程で、入射した光を、X方向に前記画素の長さの((a-i)/N)の距離まで変位させて透過することを特徴とする立体像表示方法(aは整数の定数)。
an image display means for displaying pixels formed by arranging N sub-pixels (N≧2) in the X direction, each of which is displayed in a single color, in a two-dimensional arrangement in the X direction and the Y direction; A 3D image display method for displaying a color 3D image using a lens array in which lenses are arranged in a two-dimensional manner,
Each of the pixel information of the image information that constitutes the color stereoscopic image by two-dimensionally arranging a plurality of pixel information has sub-pixel information of the color displayed by the sub-pixel of the image display means,
The image display means performs an image display step of selecting and displaying the subpixel information of the image information one by one for each subpixel, and selecting and displaying the subpixel information of the color corresponding to the subpixel, N times,
The i-th image display step (1≦i≦N) displays the j-th pixel information in the X direction in the image information with the (j+i-1)th sub-pixel in the X direction in the image display means. death,
In the i-th image display step, an optical path shift means provided between the image display means and the lens array shifts the incident light in the X direction to the length of the pixel ((ai)/N ) (a is an integer constant).
それぞれが単色で表示されるN個(N≧2)の副画素を配列して形成された画素をX方向とY方向との二次元配列して表示する画像表示手段と、複数のレンズを二次元配列したレンズアレイと、を用いてカラー立体像を表示する立体像表示方法であって、
複数の画素情報を二次元配列して前記カラー立体像を構成する画像情報の前記画素情報のそれぞれは、前記画像表示手段の前記副画素が表示する色の副画素情報を有し、
前記画素のそれぞれは、1個の前記副画素または連続した2個以上の前記副画素からなる、M組の副画素群にX方向に分割され(2≦M≦N)、
前記画像表示手段が、前記副画素群毎に、前記画像情報の前記画素情報を1個ずつ、当該副画素群が有する前記副画素に対応する色の前記副画素情報を選択して表示する画像表示工程をM回行い、
i回目の前記画像表示工程は(1≦i≦M)、前記画像情報においてX方向にj番目の画素情報を、前記画像表示手段においてX方向に(j+i-1)番目の前記副画素群で表示し、
前記画像表示手段と前記レンズアレイの間に設けられた光路シフト手段が、i回目の前記画像表示工程で、入射した光を、X方向に前記画素の長さの((a-i)/M)の距離まで変位させて透過することを特徴とする立体像表示方法(aは整数の定数)。
An image display means that displays pixels formed by arranging N sub-pixels (N≧2), each of which is displayed in a single color, in a two-dimensional array in the X direction and the Y direction, and a plurality of lenses. A stereoscopic image display method for displaying a color stereoscopic image using a dimensionally arranged lens array,
Each of the pixel information of the image information that constitutes the color stereoscopic image by two-dimensionally arranging a plurality of pixel information has sub-pixel information of the color displayed by the sub-pixel of the image display means,
Each of the pixels is divided in the X direction into M subpixel groups each consisting of one subpixel or two or more consecutive subpixels (2≦M≦N),
An image in which the image display means selects and displays the sub-pixel information of the color corresponding to the sub-pixel of the sub-pixel group, one piece of the pixel information of the image information for each sub-pixel group. Perform the display process M times,
The i-th image displaying step (1≦i≦M) displays the j-th pixel information in the X direction in the image information and the (j+i-1)th sub-pixel group in the X direction in the image display means. display,
In the i-th image display step, an optical path shift means provided between the image display means and the lens array shifts the incident light in the X direction to the length of the pixel ((ai)/M ) (a is an integer constant).
JP2019207527A 2019-02-18 2019-11-15 3D image display device and 3D image display method Active JP7360908B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019026949 2019-02-18
JP2019026949 2019-02-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020134925A JP2020134925A (en) 2020-08-31
JP7360908B2 true JP7360908B2 (en) 2023-10-13

Family

ID=72263027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019207527A Active JP7360908B2 (en) 2019-02-18 2019-11-15 3D image display device and 3D image display method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7360908B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114449150A (en) * 2020-10-30 2022-05-06 中兴通讯股份有限公司 Photographing method, photographing device, terminal and computer-readable storage medium
CN114167621A (en) * 2021-12-07 2022-03-11 苏州大学 A naked eye 3D display device

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228974A (en) 2001-01-30 2002-08-14 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 3D image display device
JP2004252008A (en) 2003-02-18 2004-09-09 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 3D image display device
CN1815293A (en) 2005-02-03 2006-08-09 三星电子株式会社 Direct viewing type stereoscopic image display apparatus which can remove moire pattern
JP2009204930A (en) 2008-02-28 2009-09-10 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Stereoscopic image display device
WO2013172233A1 (en) 2012-05-15 2013-11-21 株式会社ニコン Three-dimensional video display device
US20150049266A1 (en) 2013-08-19 2015-02-19 Universal Display Corporation Autostereoscopic displays
JP2018128648A (en) 2017-02-10 2018-08-16 日本放送協会 3D image display device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3590138B2 (en) * 1995-06-27 2004-11-17 オリンパス株式会社 Display device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002228974A (en) 2001-01-30 2002-08-14 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 3D image display device
JP2004252008A (en) 2003-02-18 2004-09-09 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> 3D image display device
CN1815293A (en) 2005-02-03 2006-08-09 三星电子株式会社 Direct viewing type stereoscopic image display apparatus which can remove moire pattern
JP2009204930A (en) 2008-02-28 2009-09-10 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Stereoscopic image display device
WO2013172233A1 (en) 2012-05-15 2013-11-21 株式会社ニコン Three-dimensional video display device
US20150049266A1 (en) 2013-08-19 2015-02-19 Universal Display Corporation Autostereoscopic displays
JP2018128648A (en) 2017-02-10 2018-08-16 日本放送協会 3D image display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020134925A (en) 2020-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100384570B1 (en) High resolution subtractive color projection system
KR102124632B1 (en) Display with observer tracking
KR100880819B1 (en) Pixel array of autostereoscopic displays
US20140300709A1 (en) Display device and method for representing a three-dimensional scene
US10948738B2 (en) Holographic display device and holographic display method
US20130077154A1 (en) Autostereoscopic display
WO2018045827A1 (en) Holographic display panel, holographic display device and display method thereof
CN101432789A (en) Display, instrument panel, optical system and optical instrument
CN114902125B (en) display device
CN106227017B (en) A kind of reflective holographic display device and its display methods
TWI403815B (en) Controllable light modulator
JP5374495B2 (en) Optical modulator representing complex information
CN102809825A (en) Holographic-grating-based three-dimensional display
JP7360908B2 (en) 3D image display device and 3D image display method
CN108770384A (en) The method and system of the moire in the display system for including multiple displays is reduced with deflecting light beams mapper
KR101857818B1 (en) Beam Combining Panel Using Patterned Halfwave Retarder And Method For Manufacturing The Same
KR101082366B1 (en) Dual layer holographic color filter and transmission type liquid crystal display using the same
CN110531526A (en) Big field angle three-dimensional display apparatus
US20220342232A1 (en) Electronic device, display device and driving method thereof
US12099276B2 (en) Complex light modulator, holographic display device, and see-through display device
JP7594893B2 (en) 3D image display device
US20160209809A1 (en) Holographic display device
JP2021051176A (en) 3D image display device
US20250370273A1 (en) Time division multiplexing for light field display
CN114640837A (en) Naked eye 3D display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20221004

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230530

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230721

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230905

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231002

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7360908

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250