JP2001211465A - ３次元画像表示方法およびそれを用いた３次元画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】特殊なメガネを要せず、多眼化が容易で、しか
も２次元画像への切り替えが可能で、かつ薄型に構成で
きる３次元画像表示方法および３次元画像表示装置を提
供する。 【解決手段】視差数ｐ、ｐ＝ｑ×ｒとしたとき、ｑ行ｑ
列の行列の互いに同じ行同じ列に属さないｑ箇所に発光
ユニットを配置した単位発光ブロックを縦横の行列状に
並べた光源手段２００と、横シリンドリカルレンズアレ
イ３００と、画像用ディスプレイデバイス４００とを用
意し、各発光ユニット２１１から放射状に射出する光束
を、水平断面では表示面をｐ画素分の幅以上で通過さ
せ、横シリンドリカルレンズアレイ３００のレンズ作用
で垂直断面では表示面上で（ｑ−１）画素おきに集光し
その後上下に拡散させることで、隣接して縦列を成す帯
状領域ごとに異なる水平視差画像が視認される観察領域
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の観察領域に
向けて垂直視差を放棄した水平視差のみの立体像を表示
する３次元画像表示方法およびこれを用いた３次元画像
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータやテレビジョン用の３次元
画像表示装置では、（１）観察に特殊なメガネを必要と
しないこと、（２）広い観察領域で高精細な３次元画像
を観察できること、（３）２次元画像表示において２次
元画像専用の表示装置と同等の画質をもつこと、（４）
ノート型や壁掛け型などの薄型に構成できること、など
の要件を満足することが望ましい。

【０００３】すでに実用化されているレンチキュラー方
式のものやパララックスバリア方式ものは、特殊なメガ
ネを必要とせず、また薄型に構成できるので、要件１お
よび要件４を満足している。しかし、それらは要件２お
よび要件３については、はなはだ不十分であり実用的な
段階には至っていない。

【０００４】そこで、要件２または要件３を達成するた
めに様々な提案がなされている。まず要件２の広い領域
で観察できる３次元画像の表示方法としては、多眼方式
や視点追従方式等が提案されている。前者は常時に多方
向に向けて多くの視差画像を表示する方式であり、後者
は観察者の動きに追従して３次元画像の観察領域を移動
させる方式である。

【０００５】しかし、レンチキュラーシートやパララッ
クスバリアを使用した多眼方式の従来技術は、ディスプ
レイデバイスの画面上に、視差数分の視差画像のそれぞ
れを縦ストライプ状に分解し所定の順序で交互に並べて
１つの画像にした縦ストライプ状の合成画像を表示する
ため、視差数が増すにつれて表示画像の解像度が著しく
劣化するという問題があった。この問題を解決するため
に、米国特許５，０３６，３８５号（特開平２−２８４
１３５号）では、規則的に点滅する縦ストライプ状光源
アレイと、それと同期して表示画像を書き替える透過型
のディスプレイデバイスとを組み合わせた時分割による
３次元画像表示の高精細化技術が開示されている。

【０００６】一方、時分割によらない高精細化の提案と
しては、本発明者による特願平１１−２１８５８２号が
ある。これは、ディスプレイデバイスの画素の配列構造
に着目して、ストライプ状の画素配列ではなく行列状の
画素配列にすることにより高精細な多眼３次元画像表示
を達成したものである。

【０００７】要件３の高精細な２次元表示に切り替え可
能な３次元画像の表示方法としては、表示画面の各画素
を発する光を、指向性をもつ光から指向性をもたない拡
散光に切り替える方式が特開平５−２８４５４２号や米
国特許５，４１０，３４５号等に開示されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】現時点の技術レベルで
は、ＴＮ（ツイスティッド・ネマティック）液晶を使用
した場合、液晶ディスプレイデバイスの画面の書き替え
に、最短のものでも数ｍｓ程度を要するので、米国特許
５，０３６，３８５号（特開平２−２８４１３５号）に
開示されているような時分割による３次元画像表示の高
精細化では、視差方向数を多くとれず、その割に高価な
構成になるという問題があった。

【０００９】また本発明者による特願平１１−２１８５
８２号に示した方法は原理的に優れているものの、複雑
なプリズムシートを必要とするのでその製造が難しいと
いう問題があった。

【００１０】一方、特開平１０−７８５６３号等で提案
されている視点追従方式は原理的に多人数の観察が困難
であるばかりでなく、観察者の位置を検出する装置と視
差画像情報を荷なう光の指向性を制御する装置とが不可
欠で、そのために視点非追従の３次元画像表示装置に比
べて高価になるという問題があった。

【００１１】また要件３の高精細な２次元表示に切り替
え可能な３次元画像の表示方法として特開平５−２８４
５４２号や米国特許５，４１０，３４５号等に開示され
た技術では、３次元画像専用の表示装置に比べて構造が
複雑化したり大型化して高価になるという問題があっ
た。

【００１２】本発明は、このような従来の技術が有する
問題点に着目してなされたもので、特殊なメガネを必要
とせず、多眼化が容易で、しかも高解像度の２次元画像
表示や３次元画像と２次元画像との混在表示への切り替
えが可能で、かつ薄型に構成できる３次元画像表示方法
および当該方法を用いた３次元画像表示装置を提供する
ことを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めの本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存
する。 ［１］所定の観察領域に向けて垂直視差を放棄した水平
視差のみの立体像を表示する３次元画像表示方法におい
て、視差数をｐとし、ｑおよびｒをｐ＝ｑ×ｒの関係を
有する２以上の整数とし、ｑ行ｑ列の行列状の領域の互
いに同じ行および同じ列に属さないｑ箇所の部分領域の
それぞれに発光ユニット（２１１）を配置した単位発光
ブロック（２１０）を複数行列状に並べた光源手段（２
００）と、水平方向に母線を持つ横シリンドリカルレン
ズアレイ（３００）と、透過型の画像用ディスプレイデ
バイス（４００）とを有し、前記透過型の画像用ディス
プレイデバイス（４００）に、互いに異なる視差をもっ
たｐ枚の視差画像画面の略同一部位の画素をそれぞれ１
個ずつ計ｐ個抜き出して所定の順序でｑ行ｒ列の行列状
に配置した単位表示ブロック（４１０、５１０）であっ
てｐ個の画素の配列パターンの異なるｑ種類のものを複
数行列状にならべて視差数分の視差画像を合成した合成
画像であってその各行に異なる視差を持ったｐ個の画素
が前記観察領域に表示すべき視差画像の並び順で繰り返
し並ぶように配列した合成画像を表示し、前記単位発光
ブロック（２１０）の前記発光ユニット（２１１）上の
１点より放射状に射出する光束が、水平断面では前記画
像用ディスプレイデバイス（４００）の表示面を少なく
とも画素ｐ個分の幅に広がって通過するとともに画素ｐ
個分の幅に広がって前記表示面を通過した光束が前記観
察領域の左端から右端に広がって到達するようにし、垂
直断面では前記横シリンドリカルレンズアレイ（３０
０）のレンズ作用によって前記画像用ディスプレイデバ
イス（４００）の表示面においてｎを１以上の整数とし
て、画素（ｎ×ｑ−１）個おきの画素毎に略集光しかつ
前記画像用ディスプレイデバイス（４００）を通過した
のちに垂直方向に拡散するようにすることで、隣接して
縦列を成す帯状領域ごとに異なる水平視差画像が視認さ
れる観察領域を形成することを特徴とする３次元画像表
示方法。

【００１４】［２］所定の観察領域に向けて垂直視差を
放棄した水平視差のみの立体像を表示する３次元画像表
示方法において、視差数をｐとし、ｑおよびｒをｑ≧
２、ｒ≧１でｐ＝ｑ×ｒの関係を有する整数とし、ｑ行
ｑ列の行列状の領域の互いに同じ行および同じ列に属さ
ないｑ個の部分領域のそれぞれに発光ユニット（２１
１）を配置した単位発光ブロック（２１０）を複数行列
状に並べた光源手段（２００）と、水平方向に母線を持
つシリンドリカルレンズから成る横シリンドリカルレン
ズアレイ（３００）と、透過型の画像用ディスプレイデ
バイス（４００）とを有し、前記透過型の画像用ディス
プレイデバイス（４００）に、互いに異なる視差をもっ
たｐ枚の視差画像画面の略同一部位の画素をそれぞれ１
個ずつ計ｐ個抜き出して所定の順序でｑ行ｒ列の行列状
に配置した単位表示ブロック（４１０、５１０）であっ
てｐ個の画素の配列パターンの異なるｑ種類のものを複
数行列状にならべて視差数分の視差画像を合成した合成
画像であってその各行に異なる視差画像に属するｐ個の
画素が前記観察領域に表示すべき視差画像の並び順で繰
り返し並ぶように配列した合成画像を表示し、前記単位
発光ブロック（２１０）の前記発光ユニット（２１１）
から放射状に射出する光束が、水平断面では前記画像用
ディスプレイデバイス（４００）の表示面を少なくとも
画素ｐ個分にまたがる幅に広がって通過するとともに画
素ｐ個分にまたがる幅に広がって前記表示面を通過した
光束が前記観察領域の左右に広がって到達するように
し、垂直断面では前記横シリンドリカルレンズアレイ
（３００）のレンズ作用によって前記画像用ディスプレ
イデバイス（４００）の表示面においてｎを１以上の整
数として、画素（ｎ×ｑ−１）個おきの画素毎に略集光
しかつ前記画像用ディスプレイデバイス（４００）を通
過したのちに垂直方向に拡散するようにすることで、隣
接して縦列を成す帯状領域ごとに異なる水平視差画像が
視認される観察領域を形成することを特徴とする３次元
画像表示方法。

【００１５】［３］前記単位発光ブロック（２１０）の
縦横の長さをそれぞれＶｓ、Ｈｓとし、前記単位表示ブ
ロック（４１０、５１０）の縦横の長さをそれぞれＶ
ｄ、Ｈｄとし、前記横シリンドリカルレンズアレイ（３
００）のピッチをＶｃとし、前記光源手段（２００）と
前記横シリンドリカルレンズアレイ（３００）との距離
をＬ１とし、前記横シリンドリカルレンズアレイ（３０
０）と前記画像用ディスプレイデバイス（４００）の表
示面との距離をＬ２とし、前記画像用ディスプレイデバ
イス（４００）の表示面と所定の観察位置との距離をＬ
３とし、前記横シリンドリカルレンズの垂直断面内の焦
点距離をｆｖとしたとき、 １／ｆｖ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ Ｖｓ：２（Ｖｃ／ｎ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：（Ｌ２
＋Ｌ３） Ｈｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ なる関係を満足することを特徴とする［１］または
［２］に記載の３次元画像表示方法。

【００１６】［４］前記単位発光ブロック（２１０）の
縦横の長さをそれぞれＶｓ、Ｈｓとし、前記単位表示ブ
ロック（４１０、５１０）の縦横の長さをそれぞれＶ
ｄ、Ｈｄとし、前記横シリンドリカルレンズアレイ（３
００）のピッチをＶｃとし、前記光源手段（２００）と
前記横シリンドリカルレンズアレイ（３００）との距離
をＬ１とし、前記横シリンドリカルレンズアレイ（３０
０）と前記画像用ディスプレイデバイス（４００）の表
示面との距離をＬ２とし、前記画像用ディスプレイデバ
イス（４００）の表示面と所定の観察位置との距離をＬ
３とし、前記シリンドリカルレンズの垂直断面内の焦点
距離をｆｖとしたとき、 １／ｆｖ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２ ｎ／Ｖｃ＝１／Ｖｓ＋１／Ｖｄ Ｈｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ なる関係を満足することを特徴とする［１］または
［２］に記載の３次元画像表示方法。

【００１７】［５］前記横シリンドリカルレンズアレイ
（３００）は、電極付き透明基板一対（１４１０、１４
２０）の間に液晶層（１４３０）を配置したものであ
り、前記電極付き透明基板一対（１４１０、１４２０）
のうち少なくとも一方の透明基板（１４１０）に形成す
る電極は、所定間隔を開けて垂直方向に並ぶ複数本の水
平方向に延びた線状電極（１４１１）から成る線状電極
アレイであり、前記電極付き透明基板一対（１４１０、
１４２０）の電極間に所定の電位差を与えることにより
前記液晶層（１４３０）にレンズ機能を持たせることを
特徴とする［１］，［２］、［３］または［４］に記載
の３次元画像表示方法。

【００１８】［６］前記光源手段（２００）と、前記画
像用ディスプレイデバイス（４００）の観察者側の表示
面の近傍との間に透過状態と拡散状態との２状態の切り
替えができる拡散性制御手段（１４４０）を有し、前記
光源手段（２００）を点灯した状態で、前記拡散性制御
手段（１４４０）の前記２状態を切り替えることにより
３次元画像表示と２次元画像表示とを切り替えることを
特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］または
［５］に記載の３次元画像表示方法。

【００１９】［７］前記横シリンドリカルレンズアレイ
は、電極付き透明基板一対（１４１０、１４２０）の間
に液晶層（１４３０）と高分子分散型液晶の層（１４４
０）とを積層して配置したものであり、前記電極付き透
明基板一対（１４１０、１４２０）のうち前記液晶層
（１４３０）と接する透明基板に形成する電極を、所定
間隔を開けて垂直方向に並ぶ複数本の水平方向に延びた
線状電極（１４１１）から成る線状電極アレイとし、前
記高分子分散型液晶の層（１４４０）に接する他方の透
明基板に形成する電極を透明な面状電極（１４２１）と
し、３次元画像を表示する際には、前記線状電極（１４
１１）と前記面状電極（１４２１）との間に電圧を印加
して前記液晶層（１４３０）にレンズ機能を持たせると
ともに前記高分子分散型液晶の層（１４４０）を透明に
し、２次元画像表示に切り替える際には、前記線状電極
（１４１１）と前記面状電極（１４２１）との間に電圧
を印加しないことにより前記高分子分散型液晶の層（１
４４０）に光を拡散する機能を持たせることを特徴とす
る［１］、［２］、［３］、［４］、［５］または
［６］に記載の３次元画像表示方法。

【００２０】［８］前記線状電極（１４１１）のうちの
一部のものと前記透明な面状電極（１４２１）との間に
だけ電圧を印加することにより、３次元画像表示と２次
元画像表示とを混在させることを特徴とする［７］に記
載の３次元画像表示方法。

【００２１】［９］前記ｑ行ｑ列の行列状の領域から略
均等に拡散光が射出し得るように前記各単位発光ブロッ
ク（２１０）のうち前記発光ユニット（２１１）を配置
していない部分に所定のサブ光源を配置し、３次元画像
を表示する際には前記発光ユニット（２１１）のみを点
灯し、２次元画像を表示する際には前記サブ光源を点灯
して前記単位発光ブロック（２１０）の全領域から略均
等に光を放射状に射出することを特徴とする［１］、
［２］、［３］，［４］または［５］に記載の３次元画
像表示方法。

【００２２】［１０］前記光源手段（２００）を、前記
発光ユニット（２１１）に相当する箇所に開口を有する
マスク基板（２０１）と、前記マスク基板（２０１）を
裏面から照明する面状光源（２０２）とから構成したこ
とを特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］、
［５］、［６］、［７］、［８］または［９］に記載の
３次元画像表示方法。

【００２３】［１１］前記光源手段（２００）の前記各
発光ユニット（２１１）を、自発光型の発光部で構成し
たことを特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］、
［５］、［６］、［７］、［８］または［９］に記載の
３次元画像表示方法。

【００２４】［１２］前記光源手段を、透過型の光源用
ディスプレイデバイスと、前記光源用ディスプレイデバ
イスを裏面から照明する面状光源とから構成し、３次元
画像を表示する際には、前記発光ユニット（２１１）に
相当する箇所にだけ開口を有するマスクパターンを前記
光源用ディスプレイデバイスに表示して前記面状光源を
前記発光ユニット（２１１）として機能させ、２次元画
像を表示する際には、前記光源用ディスプレイデバイス
に表示するマスクパターンを前記単位発光ブロック（２
１０）の全領域から略均等に拡散光が射出されるように
設定することで前記面状光源を前記サブ光源としても機
能させることを特徴とする［９］に記載の３次元画像表
示方法。

【００２５】［１３］前記サブ光源を自発光型の発光部
で構成したことを特徴とする［９］に記載の３次元画像
表示方法。

【００２６】［１４］前記サブ光源の一部を点灯するこ
とで２次元画像と３次元画像との混在表示を行うことを
特徴とする［９］、［１２］または［１３］に記載の３
次元画像表示方法。

【００２７】［１５］前記画像用ディスプレイデバイス
（１８２０）の各画素を、ＲＧＢ横ストライプのサブ画
素によって構成して、見込角の違いによる画素毎のカラ
ーバランスの偏りを抑止するとともに、前記光源手段の
３次元画像表示に用いる各発光ユニット（１８１０）
を、ＲＧＢ横ストライプのカラーフィルターにより、ま
たはＲＧＢ横ストライプの発光部分により各原色の発光
部分に分け、前記光源手段の各原色の発光部分と、前記
画像用ディスプレイデバイス（１８２０）の各原色のサ
ブ画素との、同じ原色のもの同士が光学的に共役な関係
になるように配置することにより、加工上の誤差または
光学的な収差に起因する視差画像同士のクロストークを
抑止することを特徴とする［１］、［２］、［３］、
［４］、［５］、［６］、［７］、［８］、［９］、
［１０］、［１１］、［１２］、［１３］または［１
４］に記載の３次元画像表示方法。

【００２８】［１６］ＲＧＢ各原色分の前記光源手段
（２２００、２２０１〜２２０３）を、異なる原色の発
光ユニット（２２０１〜２２０３）同士が重ならないよ
うに配置し、各原色の光源手段（２２０１〜２２０３）
を互いに同時に点灯しないように順次点滅し、その点滅
に同期するように前記透過型の画像用ディスプレイデバ
イス（２２２０）に各原色に対応する画像を順次表示
し、残像効果により観察者にＲＧＢ各原色の３次元画像
が合成されたフルカラー３次元画像を視認せしめること
を特徴とする［１］、［２］、［３］、［４］、
［５］、［６］、［７］、［８］、［９］、［１０］、
［１１］、［１２］、［１３］または［１４］に記載の
３次元画像表示方法。

【００２９】［１７］垂直方向に延びた線状光源（１９
１１）が、所定の間隔をあけて水平方向に並ぶ線状光源
アレイ（１９１０）と、前記線状光源アレイ（１９１
０）より観察者側に置かれ、視差数分の視差画像のそれ
ぞれを縦ストライプ状に分解し所定の順序で交互に並べ
て１つの画像に合成した縦ストライプ状の合成画像を表
示する透過型の画像用ディスプレイデバイス（１９２
０）とによって、所定の観察領域に向けて垂直視差を放
棄した水平視差のみの立体像を表示する３次元画像表示
方法において、前記線状光源（１９１１）のそれぞれ
を、ＲＧＢの３原色の発光部を周期的に縦方向に並べて
構成し、前記画像用ディスプレイデバイス（１９２０）
の各画素を、ＲＧＢ横ストライプのサブ画素によって構
成し、前記線状光源アレイ（１９１０）と、前記画像用
ディスプレイデバイス（１９２０）との間に水平方向に
母線を持つ横シリンドリカルレンズアレイ（１９３０）
を配置し、前記線状光源アレイ（１９１０）の各原色の
発光部と、前記画像用ディスプレイデバイス（１９２
０）の各原色のサブ画素との、同じ原色のもの同士が光
学的に共役な関係になるように配置することにより、前
記線状光源アレイ（１９１０）から発する光線の利用率
を向上させることを特徴とする３次元画像表示方法。

【００３０】［１８］前記横シリンドリカルレンズアレ
イの代わりに、垂直断面と水平断面とでレンズ作用の異
なる光学ユニットを行列状に並べて成る結像用光学系
（２４３０）を有し、前記結像用光学系（２４３０）の
レンズ作用により垂直断面においては前記単位発光ブロ
ック（２４１１）それぞれの像を前記画像用ディスプレ
イデバイス（２４２０）の表示面に結像させ、水平断面
においては前記単位発光ブロック（２４１１）それぞれ
の像を前記画像用ディスプレイデバイス表示面付近の光
源側または観察者側に結像させることを特徴とする
［１］、［２］、［３］、［４］、［５］、［６］、
［７］または［８］に記載の３次元画像表示方法。

【００３１】［１９］前記結像用光学系が、垂直方向に
母線を持つシリンドリカルレンズから成る縦シリンドリ
カルレンズアレイ（２４３１）と水平方向に母線を持つ
シリンドリカルレンズから成る横シリンドリカルレンズ
アレイ（２４３２）とを組み合わせて成るか、または、
ハエの目レンズ板（２４３３）と前記縦シリンドリカル
レンズアレイ（２４３１）あるいは前記横シリンドリカ
ルレンズアレイ（２４３２）とを組み合わせて成るか、
または、トーリックレンズアレイ（２４３４）によって
成ることを特徴とする［１８］に記載の３次元画像表示
方法。

【００３２】［２０］［１］、［２］、［３］、
［４］、［５］、［６］、［７］、［８］、［９］、
［１０］、［１１］、［１２］、［１３］、［１４］、
［１５］、［１６］、［１７］、［１８］または［１
９］に記載の３次元画像表示方法を用いたことを特徴と
する３次元画像表示装置。

【００３３】前記本発明は次のように作用する。視差数
をｐとし、ｑおよびｒをｐ＝ｑ×ｒの関係を有する２以
上の整数としたとき、光源手段（２００）は、ｑ行ｑ列
の行列状の領域の互いに同じ行および同じ列に属さない
ｑ箇所の部分領域のそれぞれに発光ユニット（２１１）
を配置した単位発光ブロック（２１０）を行列状に複数
並べた構成になっている。たとえば単位発光ブロック
（２１０）を、３行３列の行列のうち第１行第１列、第
２行第３列、第３行第２列に発光ユニット（２１１）を
配置したものとし、この単位発光ブロック（２１０）を
さらに縦横の行列状に配置して構成される。

【００３４】この光源手段（２００）より観測者側の位
置には、水平方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズ
アレイ（３００）が配置されており、さらにそれより観
測者側の位置には、透過型の画像用ディスプレイデバイ
ス（４００）が配置されている。

【００３５】透過型の画像用ディスプレイデバイス（４
００）には、視差数分の視差画像を合成した合成画像が
表示される。合成画像は、互いに異なる視差をもったｐ
枚の視差画像画面の略同一部位の画素をそれぞれ１個ず
つ計ｐ個抜き出して所定の順序でｑ行ｒ列の行列状に配
置した単位表示ブロック（４１０、５１０）をさらに縦
横の行列状に配置して構成される。

【００３６】単位表示ブロック（４１０、５１０）には
ｐ個の画素を配列する際の配列パターンが異なるｑ種類
のものがあり、合成画像の各行が異なる視差を持ったｐ
個の画素、すなわち異なる視差画像に属するＰ個の画素
が視差に従う一定の順（観察領域に表示すべき視差画像
の並び順）で繰り返し並ぶようにこれら複数種類の単位
表示ブロックを配列して合成画像を形成してある。たと
えば、視差数を９とし、左から右に視点を移動させた際
の第１〜第９の視差画像画面を合成するものとする。こ
のとき、観察領域には、左から右にかけて第１〜第９の
縦帯状の視差領域が形成される。合成画像の各行には、
第１の視差画像画面から抜き出した画素、第２の視差画
像画面から抜き出した画素、第３の視差画像画面から抜
き出した画素……第９の視差画像画面から抜き出した画
素がこの順で繰り返し並ぶように配列される。

【００３７】一方、各単位表示ブロック（４１０、５１
０）には、第１〜第９の視差画像画面の略同一部位の画
素をそれぞれ１個ずつ抜き出した９個の画素が行列状に
配置される。単位表示ブロック（４１０）を３行３列と
すると、第１行に第１、２、３の視差画像画面の画素を
この順で配置し、第２行に第４、５、６の視差画像画面
の画素をこの順で配置し、第３行に第７、８、９の視差
画像画面の画素をこの順で配置した第１種単位表示ブロ
ック（４１０、５１０）と、第１行に第４、５、６の視
差画像画面の画素をこの順で配置し、第２行に第７、
８、９の視差画像画面の画素をこの順で配置し、第３行
に第１、２、３の視差画像画面の画素をこの順で配置し
た第２種単位表示ブロック（４１０、５１０）と、第１
行に第７、８、９の視差画像画面の画素をこの順で配置
し、第２行に第１、２、３の視差画像画面の画素をこの
順で配置し、第３行に第４、５、６の視差画像画面の画
素をこの順で配置した第３種単位表示ブロック（４１
０、５１０）とを作る。

【００３８】そして第１種、第２種、第３種の単位表示
ブロック（４１０）をこの順で横に繰り返し並べて３行
分の合成画像を形成し、これが縦に繰り返すように配置
すれば上述の並びを満足する合成画像が得られる。

【００３９】単位発光ブロック（２１０）の発光ユニッ
ト（２１１）上の１点から放射状に射出する光束が、水
平断面では画像用ディスプレイデバイス（４００）の表
示面を少なくとも画素ｐ個分の幅に広がって通過するよ
うにしかつ、画素ｐ個分の幅に広がって表示面を通過し
た光束が観察領域の左端から右端に広がって到達するよ
うにする。これにより、合成画像のある１行に連続して
並ぶｐ個の画素を通過した光がその順に観察領域の左端
から右端にかけて並ぶように広がることになる。

【００４０】なお、表示画面の画素ｐ個分の幅に広がっ
て通過しなくても、ｐ個分の画素にまたがる幅に広がれ
ばよい。またｐ個分の幅あるいはｐ個にまたがる幅に広
がって表示面を通過した光束が観察領域のちょうど左端
から右端に広がって到達しなくても、観察領域の左右に
広がって到達すればよい。ただし、この場合には、観察
領域の左右終端で像がぼやけることになる。

【００４１】単位発光ブロック（２１０）の発光ユニッ
ト（２１１）上の１点から放射状に射出する光束は、垂
直断面では横シリンドリカルレンズアレイ（３００）の
レンズ作用によって画像用ディスプレイデバイス（４０
０）の表示面において画素（ｑ−１）個おきの画素毎に
略集光しかつ画像用ディスプレイデバイス（４００）を
通過したのちに垂直方向に拡散する。ここで、光源手段
（２００）が、ｑ行ｑ列の行列状の領域の互いに同じ行
および同じ列に属さないｑ箇所の部分領域のそれぞれに
発光ユニット（２１１）を配置した単位発光ブロック
（２１０）を複数行列状に並べた構成になっているの
で、単位表示ブロック（４１０、５１０）の各行を通過
する光は、それぞれ光源手段（２００）を構成する単位
発光ブロック（２１０）の異なる行に属する発光ユニッ
ト（２１１）から到来するので、単位表示ブロック（４
１０、５１０）の各行を通過する光は、単位光源ブロッ
クの異なる列に属する発光ユニット（２１１）から到来
したものである。このため、単位表示ブロック（４１
０、５１０）の同じ列を通過した光であってもその光の
指向性が単位表示ブロック（４１０、５１０）の行ごと
に異なることになる。

【００４２】たとえば、第１行に第１、２、３の視差画
像画面の画素をこの順で配置し、第２行に第４、５、６
の視差画像画面の画素をこの順で配置し、第３行に第
７、８、９の視差画像画面の画素をこの順で配置した単
位表示ブロック（４１０、５１０）を通過した光は、各
行ごとに光の水平方向の指向性が違うことと各行ごとの
光がそれぞれ画素を通過した後は放射状に広がることか
ら、１つの単位表示ブロック（４１０、５１０）に含ま
れる９個の画素を通過した光が観察領域の左端から右端
に振り分けられることになる。また各画素を通過した後
の光はそれぞれ垂直方向に拡散するので、隣接して縦列
を成す帯状領域ごとに異なる水平視差画像の視認される
観察領域が形成される。

【００４３】このように、ｐ枚の視差画像画面の略同一
部位の画素をそれぞれ１個ずつ抜き出したｐ個の画素を
縦横の行列状に配置しつつ、これらの画素を観察領域の
左端から右端までの各視差領域に振り分けるので、略同
一部位の視差数分の画素を水平の一列に並べる場合に比
べて画素密度が縦方向と横方向とで極端なアンバランス
になることがなく、高解像な立体像を表示することがで
きる。また光源と横シリンドリカルレンズアレイ（３０
０）と画像用ディスプレイデバイス（４００）だけで立
体像を表示できるので、装置の構成が極めて簡略化さ
れ、製造容易かつ低価格を実現することができる。

【００４４】なお、ｑ≧２、ｒ≧１でｐ＝ｑ×ｒの関係
を有するようにしても、上述の立体表示が可能である。
たとえばｑ＝２、ｒ＝１としたとき、単位発光ブロック
は２行２列の行列状の領域のうち、第１行第１列と第２
行第２列の箇所に発光ユニットを配置したものとするこ
とができる。このとき、単位表示ブロックは、２行１列
の行列となり、第１の視差画像から抜き出した画素をｐ
１、第２の視差画像から抜き出した画素をｐ２とする
と、縦にｐ２，ｐ１の順に並べた単位表示ブロックと縦
にｐ１、ｐ２の順に並べた単位表示ブロックとを交互に
配置することになる。このようにすれば、視差数２の立
体表示が可能になる。

【００４５】単位発光ブロック（２１０）の縦横の長さ
をそれぞれＶｓ、Ｈｓとし、単位表示ブロック（４１
０、５１０）の縦横の長さをそれぞれＶｄ、Ｈｄとし、
横シリンドリカルレンズアレイ（３００）のピッチをＶ
ｃとし、光源手段（２００）と横シリンドリカルレンズ
アレイ（３００）との距離をＬ１とし、横シリンドリカ
ルレンズアレイ（３００）と画像用ディスプレイデバイ
ス（４００）の表示面との距離をＬ２とし、画像用ディ
スプレイデバイス（４００）の表示面と所定の観察位置
との距離をＬ３とし、横シリンドリカルレンズの垂直断
面内の焦点距離をｆｖとしたとき、 １／ｆｖ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ Ｖｓ：２（Ｖｃ／ｎ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：（Ｌ２
＋Ｌ３） Ｈｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ なる関係を満足するように設定する。このような関係を
満足すれば想定した観察領域で良好な立体像を見ること
ができる。

【００４６】また、 １／ｆｖ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２ ｎ／Ｖｃ＝１／Ｖｓ＋１／Ｖｄ Ｈｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ なる関係を満足するように設定するだけでも、良好な立
体像を観察することができる。なお、光学的な基準とな
る点や面の間の距離は、それらの点や面の間の媒質を空
気として換算した距離である。

【００４７】横シリンドリカルレンズアレイ（３００）
として、電極付き透明基板一対（１４１０、１４２０）
の間に液晶層（１４３０）を配置したものを利用する。
電極付き透明基板一対（１４１０、１４２０）のうち少
なくとも一方の透明基板（１４１０）には、所定間隔を
開けて垂直方向に並ぶ複数本の水平方向に延びた線状電
極（１４１１）から成る線状電極アレイを形成する。他
方の透明基板には、電極同士が対向するようにして線状
電極アレイを形成してもよいし、面状電極を形成しても
よい。そして、電極付き透明基板一対（１４１０、１４
２０）の電極間に所定の電位差を与えることにより液晶
層（１４３０）にレンズ機能を持たせる。

【００４８】液晶層（１４３０）に不均一な電界を加え
ると、電界強度の違いに応じて液晶層（１４３０）の屈
折率が変化する。したがって、線状電極同士を向かい合
わせたり、他方を面状電極として線状電極の鏡像を作れ
ば、電圧を印加した際に横シリンドリカルレンズとして
機能させることができる。

【００４９】このように、電極付き透明基板一対（１４
１０、１４２０）の間に液晶層（１４３０）を配置した
ものを横シリンドリカルレンズアレイ（３００）として
機能させるので、レンズピッチの精度が高い横シリンド
リカルレンズアレイ（３００）を極めて容易に得ること
ができ、適視距離のばらつきやクロストーク等を抑止す
ることができる。

【００５０】光源手段（２００）と、画像用ディスプレ
イデバイス（４００）の観察者側の表示面の近傍との間
に透過状態と拡散状態との２状態の切り替えができる拡
散性制御手段（１４４０）を有し、光源手段（２００）
を点灯した状態で、拡散性制御手段（１４４０）の２状
態を切り替えることにより３次元画像表示と２次元画像
表示とを切り替えるものでは、３次元画像表示とディス
プレイデバイスの全解像度を使用した２次元画像表示を
容易かつ安価に切り替えることができる。

【００５１】たとえば、横シリンドリカルレンズアレイ
（３００）として、電極付き透明基板一対（１４１０、
１４２０）の間に液晶層（１４３０）と高分子分散型液
晶の層（１４４０）とを積層して配置したものを使用す
る。この電極付き透明基板一対（１４１０、１４２０）
のうち液晶層（１４３０）と接する透明基板に形成する
電極を、所定間隔を開けて垂直方向に並ぶ複数本の水平
方向に延びた線状電極（１４１１）から成る線状電極ア
レイとし、高分子分散型液晶の層（１４４０）に接する
他方の透明基板に形成する電極を透明な面状電極（１４
２１）とする。

【００５２】そして、３次元画像を表示する際には、線
状電極（１４１１）と面状電極（１４２１）との間に電
圧を印加して液晶層（１４３０）にレンズ機能を持たせ
るとともに高分子分散型液晶の層（１４４０）を透明に
する。一方、２次元画像表示に切り替える際には、線状
電極（１４１１）と面状電極（１４２１）との間に電圧
を印加しないことにより高分子分散型液晶の層（１４４
０）により光を拡散させる。

【００５３】高分子分散型液晶は、高分子中に液晶粒を
分散させたもので、電圧を印加しない状態では液晶と高
分子の屈折率の差で光散乱が生じる。したがって、電圧
を印加しなければ、光源手段（２００）からの光を拡散
させることができ、２次元画像を表示することができ
る。一方、電圧印加により液晶の屈折率を制御し、液晶
と高分子の屈折率とを等しくすると、高分子分散型液晶
の層（１４４０）は透明になる。高分子分散型液晶の層
（１４４０）が透明になるとともに、電圧印加によって
液晶層（１４３０）は横シリンドリカルレンズアレイ
（３００）として機能するので、３次元画像を表示し得
る状態になる。

【００５４】このように、横シリンドリカルレンズアレ
イ（３００）としての機能と拡散性制御手段としての機
能を併せ持つので、一段と構成が簡略化され、小型化を
図ることができる。また電圧印加の有無だけで横シリン
ドリカルレンズアレイ（３００）としての機能とディフ
ューザとしての機能を切り替えることができるので、２
次元画像表示と３次元画像表示とを容易に切り替えるこ
とができる。

【００５５】なお、電圧を線状電極アレイの一部分と面
状電極（１４２１）との間にだけ印加すれば、２次元画
像と３次元画像の混在表示が可能になる。たとえば、上
半分の線状電極にのみ電圧を印加すれば、上半分で３次
元画像表示がなされ、下半分では２次元表示を行うこと
ができる。

【００５６】ｑ行ｑ列の行列状の領域から略均等に拡散
光が射出し得るように各単位発光ブロック（２１０）の
うち発光ユニット（２１１）を配置していない部分に所
定のサブ光源を配置し、３次元画像を表示する際には発
光ユニット（２１１）のみを点灯し、２次元画像を表示
する際にはサブ光源をも点灯して単位発光ブロック（２
１０）の全領域から略均等に光を放射状に射出させる。
すなわち、サブ光源を点灯すると、各画素に様々な方向
から光が入射するので、各画素から射出して観察領域に
向かう光が特定の指向性を持たなくなり、２次元画像が
表示される。

【００５７】光源手段（２００）を、発光ユニット（２
１１）に相当する箇所に開口を有するマスク基板（２０
１）と、マスク基板（２０１）を裏面から照明する面状
光源（２０２）とから構成したり、それぞれの発光ユニ
ット（２１１）を自発光型の発光部で構成したもので
は、光源の薄型化が図られる。

【００５８】さらに、光源手段（２００）を、透過型の
光源用ディスプレイデバイスと、当該光源用ディスプレ
イデバイスを裏面から照明する面状光源（２０２）とで
構成したものでは、発光ユニット（２１１）に相当する
箇所にだけ開口を有するマスクパターンを光源用ディス
プレイデバイスに表示すれば、面状光源（２０２）を発
光ユニット（２１１）として機能させ、３次元画像表示
用の光源となる。一方、光源用ディスプレイデバイスに
表示するマスクパターンを単位発光ブロック（２１０）
の全領域から略均等に拡散光が射出されるように設定す
れば、面状光源（２０２）をサブ光源としても作用させ
ることができ、２次元画像表示用の光源として機能させ
ることができる。なお、サブ光源を、発光ユニット（２
１１）と同様に、自発光型の発光部で構成してもよい。

【００５９】このほか、サブ光源の一部を点灯すること
で２次元画像と３次元画像との混在表示を行うことがで
きる。たとえば、画像用ディスプレイデバイス（４０
０）の上半分には２次元画像表示用の光をあて、下半分
には、発光ユニット（２１１）からだけの３次元画像表
示用の光束をあてれば、上半分では２次元画像を、下半
分には３次元画像を表示する等が可能になる。

【００６０】また画像用ディスプレイデバイス（４０
０）の各画素を、ＲＧＢ横ストライプのサブ画素によっ
て構成したものでは、見込角の違いによる画素毎のカラ
ーバランスの偏りが抑止される。さらに光源手段（２０
０）の各発光ユニット（２１１）毎に、画像用ディスプ
レイデバイス（４００）のＲＧＢ横ストライプと光学的
に共役な位置に同じ原色を配置するようにＲＧＢ横スト
ライプのカラーフィルターを設けたりあるいは各発光ユ
ニットをそれぞれＲＧＢ横ストライプの発光部で構成し
たものでは、加工上の誤差または光学的な収差に起因す
る視差画像同士のクロストークを抑止することができ
る。

【００６１】すなわち、ある発光ユニット（２１１）か
らの光が、画像用ディスプレイデバイス（４００）の目
的とする行の上下に隣接する行にまで及ぶとクロストー
ク等が発生するが、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカ
ラーフィルタを通した光をあてるので、色ごとに見れ
ば、隣のサブ画素に光が入射しても、色の違いから透過
できない。つまり、隣りの行の同じ色のサブ画素に至る
ほど大きく光がずれ込まない限りクロストークは生じる
ことはなく、鮮明な立体像を表示することができる。

【００６２】また、ＲＧＢ各原色からなる発光部分と、
画像用ディスプレイデバイスの各画素を構成するＲＧＢ
の横ストライプ状のサブ画素とを、横シリンドリカルレ
ンズアレイ（１９３０）を介して光学的に共役な関係に
配置したものでは、各原色の発光部から射出された光の
ほとんど全てが対応する原色のサブ画素を透過するの
で、白色光源を用いる場合に比べて、光の利用率を格段
に高めることができる。

【００６３】さらにＲＧＢ各原色分の光源手段を、異な
る原色の発光ユニット同士が重ならないように配置し、
各原色の光源手段を互いに同時に点灯しないように順次
点滅し、その点滅に同期するように透過型の画像用ディ
スプレイデバイスに各原色に対応する画像を順次表示す
るように構成したものでは、残像効果によりＲＧＢ各原
色の３次元画像が合成されたフルカラー３次元画像を観
察者に視認せしめることができる。

【００６４】このように１つの画素でＲ、Ｇ、Ｂの各色
を時分割に表示するので、各画素をＲＧＢのサブ画素に
分けて使用する場合に比べて、画素密度を３倍にするこ
とができる。また１つの発光ユニットをＲＧＢの発光部
分に分ける必要がないので、各色毎の発光ユニットの面
積を大きくできる分だけ時間×面積当たりの発光エネル
ギーを小さくでき、発光素子が長持ちする。

【００６５】このほか、横シリンドリカルレンズアレイ
の代わりに、垂直断面と水平断面とでレンズ作用の異な
る光学ユニットを行列状に並べることにより結像用光学
系を構成し、結像用光学系のレンズ作用により垂直断面
においては単位発光ブロックそれぞれの像を画像用ディ
スプレイデバイスの表示面に結像させ、水平断面におい
ては単位発光ブロックそれぞれの像を画像用ディスプレ
イデバイス表示面付近の光源側または観察者側に結像さ
せる。

【００６６】これにより、画像用ディスプレイデバイス
の画素数に比べて格段に少ない数の発光ユニットによっ
て光源手段を構成することができ、発光ユニットとして
輝度、発色、耐久性ともに優れたＬＥＤ（発光ダイオー
ド）を使用することが可能になる。

【００６７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の各種
の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施
の形態にかかる３次元画像表示装置１００の概略構成を
示したものである。図１に示すように３次元画像表示装
置１００は、光源手段２００と、横シリンドリカルレン
ズアレイ３００と、画像用ディスプレイデバイス４００
とから構成されている。

【００６８】図２に示すように光源手段２００は、３行
３列の行列状の領域（縦Ｖｓ横Ｈｓの領域）の互いに同
じ行および同じ列に属さない３箇所の部分領域のそれぞ
れに発光ユニット２１１を配置した単位発光ブロック２
１０を複数行列状に並べたものである。

【００６９】ここで観察領域に形成される像の視差数を
ｐとし、ｑおよびｒをｐ＝ｑ×ｒの関係を有する２以上
の整数としたとき、単位発光ブロック２１０は、ｑ行ｑ
列の行列を成しており、ｑ箇所の部分領域のそれぞれに
発光ユニット２１１が配置されている。図１に示した光
源手段２００は、発光ユニット２１１に相当する箇所に
開口を有するマスク基板２０１とマスク基板２０１を裏
面から照明する面状光源２０２とから構成されている。

【００７０】横シリンドリカルレンズアレイ３００は水
平方向に母線を持ち、各横シリンドリカルレンズのピッ
チはＶｃになっている。なお、図３には、片凸の横シリ
ンドリカルレンズアレイ３００ｂの一例を示してある。
横シリンドリカルレンズアレイは、図１のように両凸の
ものであってもよいし図３に示す片凸のものであっても
よい。

【００７１】画像用ディスプレイデバイス４００は、縦
横の行列状に画素が配置されたディスプレイデバイスで
ある。画像用ディスプレイデバイス４００には、視差数
分の視差画像を合成した合成画像が表示される。合成画
像は、互いに異なる視差をもったｐ枚の視差画像画面の
略同一部位の画素をそれぞれ１個ずつ計ｐ個抜き出して
所定の順序でｑ行ｒ列の行列状に配置した単位表示ブロ
ック４１０を複数行列状にならべて視差数分の視差画像
を合成したものである。また単位表示ブロック４１０に
は、視差数分のｐ個の画素の配列パターンの異なるｑ種
類のものがあり、これらを適宜組み合わせることで合成
画面の各行には、異なる視差を持ったｐ個の画素が視差
に従う一定の順で繰り返し並ぶように配列されている。

【００７２】図４は、視差数ｐ＝９、ｑ＝ｒ＝３とした
場合の合成画像の配列状態の一例を示している。図４
は、観察領域で視点を左端に取った際に見える第１の視
差画像画面から視点を観察領域の右端に取った際に見え
る第９の視差画像画面までを合成する場合であり、図中
の１〜９までの番号は、その画素が第１〜第９の視差画
像画面のどの画面から抜き出した画素であるかを示して
いる。

【００７３】各単位表示ブロック４１０には、第１〜第
９の視差画像画面の略同一位置からそれぞれ１つずつ抜
き出した合計９個の画素が３行３列の行列状に配置され
ている。単位表示ブロック４１０には、ｐ個の画素の配
列パターンが異なるｑ種類のものがある。図４の例で
は、ｑ＝３なので、第１種単位表示ブロック４１０ａ
と、第２種単位表示ブロック４１０ｂと、第３種単位表
示ブロック４１０ｃの３種類の配列パターンがある。

【００７４】第１種単位表示ブロック４１０ａは、第１
行に第１、第２、第３の視差画像画面の画素をこの順で
配置し、第２行に第４、第５、第６の視差画像画面の画
素をこの順で配置し、第３行に第７、第８、第９の視差
画像画面の画素をこの順で配置したものである。第２種
単位表示ブロック４１０ｂは、第１行に第４、第５、第
６の視差画像画面の画素をこの順で配置し、第２行に第
７、第８、第９の視差画像画面の画素をこの順で配置
し、第３行に第１、第２、第３の視差画像画面の画素を
この順で配置したものである。第３種単位表示ブロック
４１０ｃは、第１行に第７、第８、第９の視差画像画面
の画素をこの順で配置し、第２行に第１、第２、第３の
視差画像画面の画素をこの順で配置し、第３行に第４、
第５、第６の視差画像画面の画素をこの順で配置したも
のである。

【００７５】第１種単位表示ブロック４１０ａ、第２種
単位表示ブロック４１０ｂ、第３種単位表示ブロック４
１０ｃを横に並べたものを１セットとしこれを縦横に繰
り返し配置することで、合成画像の各行には、第１の視
差画像画面から抜き出した画素、第２の視差画像画面か
ら抜き出した画素、第３の視差画像画面から抜き出した
画素……第９の視差画像画面から抜き出した画素の順で
画素が繰り返し並ぶように配列される。すなわち、図４
では合成画像の各行において１〜９の数字が向かって左
からこの順で巡回的に並ぶ状態が形成されている。

【００７６】図５は、視差数ｐ＝８、ｑ＝４で、ｒ＝２
とした場合の画素の配列状態の一例を示している。図５
は、観察領域で視点を左端に取った際に見える第１の視
差画像画面から視点を観察領域の右端に取った際に見え
る第８の視差画像画面までを合成する場合であり、図中
の１〜８までの番号は、その画素の含まれる視差画像画
面の番号を示している。

【００７７】各単位表示ブロック５１０には、第１〜第
８の視差画像画面の略同一位置からそれぞれ１つずつ抜
き出した合計８個の画素が４行２列の行列状に配置され
ている。図５の例では、ｑ＝４なので、第１種単位表示
ブロック５１０ａと、第２種単位表示ブロック５１０ｂ
と、第３種単位表示ブロック５１０ｃと、第４種単位表
示ブロック５１０ｄの４種類の画素配列がある。

【００７８】第１種単位表示ブロック５１０ａは、第１
行に第１、第２の視差画像画面の画素をこの順で配置
し、第２行に第３、第４の視差画像画面の画素をこの順
で配置し、第３行に第５、第６の視差画像画面の画素を
この順で配置し、第４行に第７、第８の視差画像画面の
画素をこの順で配置したものである。第２種単位表示ブ
ロック５１０ｂは、第１行に第３、第４の視差画像画面
の画素をこの順で配置し、第２行に第５、第６の視差画
像画面の画素をこの順で配置し、第３行に第７、第８の
視差画像画面の画素をこの順で配置し、第４行に第１、
第２の視差画像画面の画素をこの順で配置したものであ
る。

【００７９】第３種単位表示ブロック５１０ｃは、第１
行に第５、第６の視差画像画面の画素をこの順で配置
し、第２行に第７、第８の視差画像画面の画素をこの順
で配置し、第３行に第１、第２の視差画像画面の画素を
この順で配置し、第４行に第３、第４の視差画像画面の
画素をこの順で配置したものである。第４種単位表示ブ
ロック５１０ｄは、第１行に第７、第８の視差画像画面
の画素をこの順で配置し、第２行に第１、第２の視差画
像画面の画素をこの順で配置し、第３行に第３、第４の
視差画像画面の画素をこの順で配置し、第４行に第５、
第６の視差画像画面の画素をこの順で配置したものであ
る。

【００８０】第１種単位表示ブロック５１０ａ、第２種
単位表示ブロック５１０ｂ、第３種単位表示ブロック５
１０ｃ、第４種単位表示ブロック５１０ｄを横に並べた
ものを１セットとしこれを縦横に繰り返し配置すること
で、合成画像の各行には、第１の視差画像画面から抜き
出した画素、第２の視差画像画面から抜き出した画素、
第３の視差画像画面から抜き出した画素……第８の視差
画像画面から抜き出した画素の順で画素が繰り返し並ぶ
ように配列されることになる。

【００８１】図６は、特定の水平断面内における光の進
路を示している。単位発光ブロック２１０の発光ユニッ
ト２１１上の１点より放射状に射出する光束は、水平断
面では画像用ディスプレイデバイス４００の表示面を少
なくとも画素ｐ個分（視差数分の画素）の幅に広がって
通過する。なお視差数分以上であればこれ以上に広がっ
てもよい。

【００８２】一方、図７に示すように、単位発光ブロッ
ク２１０の発光ユニット２１１上の１点より放射状に射
出する光束は、特定の垂直断面では、横シリンドリカル
レンズアレイ３００のレンズ作用によって画像用ディス
プレイデバイス４００の表示面においてｎを１以上の整
数として、画素（ｎ×ｑ−１）個おきの画素毎に略集光
され、かつ画像用ディスプレイデバイス４００を通過し
たのちに垂直方向に拡散するように進む。

【００８３】ここでは、単位発光ブロック２１０の縦横
の長さをそれぞれＶｓ、Ｈｓ（図２参照）とし、単位表
示ブロック４１０、５１０の縦横の長さをそれぞれＶ
ｄ、Ｈｄ（図４、図５参照）とし、画像用ディスプレイ
デバイス４００のピッチをＶｃ（図１、図３参照）と
し、光源手段２００と横シリンドリカルレンズアレイ３
００との距離をＬ１（図１、図７参照）とし、横シリン
ドリカルレンズアレイ３００と画像用ディスプレイデバ
イス４００の表示面との距離をＬ２（図１、図７参照）
とし、画像用ディスプレイデバイス４００の表示面と所
定の観察位置との距離をＬ３（図７参照）とし、横シリ
ンドリカルレンズアレイ３００の垂直断面内の焦点距離
をｆｖとしたとき、 １／ｆｖ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ Ｖｓ：２（Ｖｃ／ｎ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：（Ｌ２
＋Ｌ３） Ｈｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ なる関係を満足するように光学系を設定してある。な
お、光学的な基準となる点や面の間の距離は、それらの
点や面の間の媒質を空気として換算した距離である。

【００８４】次に作用を説明する。図８は、単位発光ブ
ロック８１０から射出された光の進路を示している。単
位発光ブロック８１０の表面を３行３列の行列状に区分
したとき、第１行第３列の位置に第１発光ユニット８１
１が、第２行第２列の位置に第２発光ユニット８１２
が、第３行第１列の位置に第３発光ユニット８１３がそ
れぞれ配置されている。なお単位発光ブロック８１０
は、単位発光ブロック２１０と発光ユニットの並びが相
違するが、その相違は全体の発光パターンが鏡像関係に
あることと横に３個の発光ユニットを何処で区切るかの
相違に過ぎず、説明の便宜上、ここでは図８に示す並び
の単位発光ブロックを示したが、光源手段２００全体と
して見れば両者は等価である。

【００８５】単位発光ブロック８１０の第３行第１列に
ある第３発光ユニット８１３から放射状に射出された光
束は、光の進路で単位発光ブロック８１０の前方に配置
された横シリンドリカルレンズアレイ３００によって垂
直方向のレンズ作用を受け、図４に示したように画像用
ディスプレイデバイス４００のある３行のうちの上段の
行４２１に属する画素に集光される。また第３発光ユニ
ット８１３から放射状に射出された光束は、画像用ディ
スプレイデバイス４００の表示面において水平方向には
少なくとも視差数に相当する画素ｐ個分に広がってい
る。より具体的には、横に並ぶ単位表示ブロック４１０
ａ、４１０ｂ、４１０ｃの各第１行に含まれる９個の画
素に広がって表示面を通過している。これら９個の画素
を通過した光束は、画像用ディスプレイデバイス４００
のさらに前方の観察領域の左端から右端に広がる。なお
図中の各画素に示した１から９の数字は、合成画面の各
画素が属していた元の視差画像画面の番号を示してお
り、図４等に示したものと同じである。

【００８６】第２行第２列にある第２発光ユニット８１
２から放射状に射出された光束は、横シリンドリカルレ
ンズアレイ３００によって垂直方向のレンズ作用を受
け、光束の横シリンドリカルレンズアレイ３００への入
射角の違いから、今度は図４に示した画像用ディスプレ
イデバイス４００の中の中段の行４２２に属する画素に
集光される。また第２発光ユニット８１２から放射状に
射出された光束は、単位表示ブロック１つ分だけ右にシ
フトした単位表示ブロック４１０ｂ、４１０ｃ、４１０
ｄの各第２行に含まれる９個の画素に広がって表示面を
通過している。これら９個の画素を通過した光束は、画
像用ディスプレイデバイス４００のさらに前方の観察領
域の左端から右端に広がる。

【００８７】第１行第３列にある第１発光ユニット８１
１から放射状に射出された光束は、横シリンドリカルレ
ンズアレイ３００によって垂直方向のレンズ作用を受
け、光束の横シリンドリカルレンズアレイ３００への入
射角の違いから、図４に示した画像用ディスプレイデバ
イス４００の中の下段の行４２３に属する画素に集光さ
れる。また第１発光ユニット８１１から放射状に射出さ
れた光束は、さらに単位表示ブロック１つ分右にシフト
した単位表示ブロック４１０ｃ、４１０ｄ、４１０ｅの
各第３行に含まれる９個の画素に広がって表示面を通過
する。これら９個の画素を通過した光束は、画像用ディ
スプレイデバイス４００のさらに前方の観察領域の左端
から右端に広がる。

【００８８】単位表示ブロック４１０ａ、４１０ｂ、４
１０ｃの各第１行に属する９画素を通過した光束、単位
表示ブロック４１０ｂ、４１０ｃ、４１０ｄの各第２行
に属する９画素を通過した光束、単位表示ブロック４１
０ｃ、４１０ｄ、４１０ｅの各第３行の９画素を通過し
た光束が共に同じ観察領域の左端から右端にそれぞれ広
がって到達するのは、先に示したＨｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝
（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３の関係から第３発光ユニッ
ト８１３と第２発光ユニット８１２との間隔が、画像用
ディスプレイデバイス４００の３画素分の幅（単位表示
ユニットの幅）よりも長いからである。

【００８９】たとえば、第３発光ユニット８１３から第
１種単位表示ブロック４１０ａの第１行第１列の画素４
３１を通過した光と、第２発光ユニット８１２から第２
種単位表示ブロック４１０ｂの第２行第１列の画素４３
２を通過した光と、第１発光ユニット８１１から第３種
単位表示ブロック４１０ｃの第３行第１列の画素４３３
を通過した光とでは、発光ユニットから各画素への水平
断面における入射角が相違しているので、これら３つの
画素４３１、４３２、４３３を通過した光は、観察領域
の左端近傍の略同一箇所に集まるようになっている。

【００９０】したがって、観察領域の左端近傍から第１
種単位表示ブロック４１０ａの位置を見るとその第１行
第１列の画素を通過した光が観察され、第２種単位表示
ブロック４１０ｂの位置を見るとその第２行第１列の画
素を通過した光が観察され、第３種単位表示ブロック４
１０ｃの位置を見るとその第３行第１列の画素を通過し
た光が観察されることになる。また合成画像の画素配置
から、これらは全て第１の視差画像画面を構成する画素
になっている。さらに各画素を通過した光は、図７に示
すように画素を通過した後に上下に広がって拡散する。

【００９１】上述のことを画像用ディスプレイデバイス
４００の表示画面全体に拡張すれば、観察領域の左端近
傍から画像用ディスプレイデバイス４００を見ると、画
像用ディスプレイデバイス４００の全画面にわたって第
１の視差画像画面が見えることになる。この領域は、観
察領域の左端に所定幅の縦の帯状に形成される。同様
に、その右隣には、第２の視差画像画面の見える縦の帯
状領域が形成される。さらにその右隣には、第３の視差
画像画面の見える縦の帯状領域が形成される。このよう
にして観察領域の左端から右端まで、それぞれ異なる水
平視差画像画面が観察される視差数分の縦帯状の領域が
形成される。

【００９２】図９、図１０は、観察領域の様子を視差数
４の場合について示している。図９は、画像用ディスプ
レイデバイス４００の前方に形成される観察領域を上か
ら見た様子を、図１０は、観察領域を横から見た様子を
それぞれ示している。図中の太線枠内の１から４の番号
を振った領域は、その中の任意の位置から片眼で見た場
合に、画像用ディスプレイデバイス４００の全画面にお
いて番号の値と対応する１つの視差画像が見える領域で
あり、最適な観察領域を成す部分である。

【００９３】たとえば、図９の観察者９０１の左目９０
２の位置からは、画像用ディスプレイデバイス４００の
画面上に第２の視差画像画面が見え、右目９０３の位置
からは、画像用ディスプレイデバイス４００の画面上に
第３の視差画像画面が見えることになる。

【００９４】なおその他の斜線部でも立体視は可能であ
るが、片眼から見た画面が縦割りされて複数の視差像が
見えるため視差画像同士の境が目立つ場合は画質が劣化
する。しかしながら、十分多くの視差数を持たせれば、
太線枠の外側でも良好な立体像を観察できる。むしろ、
片眼の前後の動きにともなって画面が変化するというこ
とは、視差数が多い場合には擬似的ではあるが前後方向
の運動視差を得られるという利点がある。

【００９５】各発光ユニットから放射状に射出する光束
が、画像用ディスプレイデバイス４００の表示面におい
て視差数分の画素幅以上に広がる場合には、図９に示す
主ローブ９１０（主たる観察領域）のほかに、副ローブ
９１１、９１２も形成され、ここからも立体像を観察す
ることができる。

【００９６】次に、図４や図５に示した行列状の画素配
列で複数の視差画像画面を合成した場合に、３次元画像
表示の解像度が向上すること、画素密度の上下左右方向
のばらつきが少なくなること、さらに深度分解能が向上
することなどについて説明する。

【００９７】図１１は、水平方向に移動させた４つの異
なる視点から見た４枚の原画（縦４画素×横４画素の行
列状の水平視差画像画面１１０１〜１１０４）を、従来
のレンチキュラー方式に適応した縦ストライプ状画素配
列による視差数４の合成画像に合成する場合と、本発明
にかかる方式に適応した行列状画素配列による視差数４
の合成画像に合成する場合とを比較して示したものであ
る。

【００９８】レンチキュラー方式では、垂直視差を放棄
しかつ水平視差のみを備えた３次元画像を表示する場
合、シリンドリカルレンズを縦縞状に配置し、各シリン
ドリカルレンズの幅の中に視差数分の原画を水平方向に
並べて配置する。したがって、１つの原画に含まれる画
素は、３次元画像表示のための合成画像の水平方向にお
いては、視差数分の画素周期でとびとびに現われる。

【００９９】図１１の例では、水平方向の視差数が
「４」なので、同図ｂに示すレンチキュラー方式に対応
した縦ストライプ状画素配列の合成画像では、水平方向
に４画素周期で同じ視差の水平視差画像画面に属する画
素が現われる。たとえば、合成画像の一行目には、原画
１１０１の（ｖ１、Ｈ１）画素、原画１１０２の（ｖ
１、Ｈ１）画素、原画１１０３の（ｖ１、Ｈ１）画素、
原画１１０４の（ｖ１、Ｈ１）画素が配置され、これに
続いて原画１１０１の（ｖ１、Ｈ２）画素、原画１１０
２の（ｖ１、Ｈ２）画素、原画１１０３の（ｖ１、Ｈ
２）画素、原画１１０４の（ｖ１、Ｈ２）画素が配置さ
れる。

【０１００】さらに原画１１０１の（ｖ１、Ｈ３）画
素、原画１１０２の（ｖ１、Ｈ３）画素、原画１１０３
の（ｖ１、Ｈ３）画素、原画１１０４の（ｖ１、Ｈ３）
画素が配置され、最後に原画１１０１の（ｖ１、Ｈ４）
画素、原画１１０２の（ｖ１、Ｈ４）画素、原画１１０
３の（ｖ１、Ｈ４）画素、原画１１０４の（ｖ１、Ｈ
４）画素が配置される。

【０１０１】このように、ある視差の原画に含まれる画
素が合成画像上では水平方向に４画素周期で現われるの
で、縦横の画素ピッチの等しい表示装置で原画の縦横比
を維持して表示するためには、縦方向に同じ画素を４回
ずつ繰り返し表示することになる。その結果、合成画像
を表示するために必要な画素数が、全原画の画素数の視
差数倍になってしまう。図１１の例では、原画１１０１
〜１１０４の画素の合計が６４画素であるのに対して、
同図ｂに示した、レンチキュラー方式に適応した縦スト
ライプ状画素配列では、縦１６画素×横１６画素の２５
６画素を要している。

【０１０２】これに対し本発明にかかる方式に対応した
行列状画素配列では、図１１ｃに示すように、レンチキ
ュラー方式で水平方向に一列に並べていた４つの画素
を、縦２×横２の行列状に配置する。したがって、ある
視差の原画に含まれる画素が現われる水平方向の周期と
垂直方向の周期とが共に２画素になり、冗長な画素を設
けることなく縦横比を維持することができる。すなわ
ち、図１１ｃに示すように、４つの原画１１０１〜１１
０４の全ての画素（６４画素）を、縦８×横８の行列を
構成する６４画素で表すことができる。

【０１０３】また、図１２は、縦４×横４画素の４つの
原画１１０１〜１１０４をレンチキュラー方式に対応し
た縦ストライプ状画素配列で縦８×横８画素の領域に表
示する場合の例を示している。水平方向においては、原
画の４画素を２画素に圧縮し、垂直方向では、原画の１
画素を２画素分に伸長している。たとえば、水平方向の
圧縮は、隣り合う画素（Ｈ１とＨ２あるいはＨ３、Ｈ
４）の平均をとったり、間引き等によって行う。

【０１０４】図１２ｂのレンチキュラー方式に対応した
縦ストライプ状画素配列と、図１２ｃの本発明にかかる
方式に対応した行列状画素配列による画像の品質を比較
すると、水平情報密度は、縦ストライプ状画素配列：行
列状画素配列＝１：２になる。垂直情報密度は１：１で
等しい。さらに後に説明する深度情報密度では、縦スト
ライプ状画素配列：行列状画素配列≒１：２になるの
で、結局立体像を構成するための３次元情報量の比は縦
ストライプ状画素配列：行列状画素配列≒１：４にな
る。

【０１０５】このように、本発明の３次元画像表示方法
に適用した行列状画素配列の合成画像では、視差数分の
原画上で略同一位置にある視差数分の画素（画素セッ
ト）が縦横の行列状に並んでいるため、レンチキュラー
方式やパララックスバリア方式のように１つの画素セッ
トに含まれる全ての画素が水平方向に１列に並んでいる
ものに比べて画像情報の表示効率が格段に高くなる。具
体的には、視差数が４、９、１６…といった平方数の多
眼三次元画像を縦横の画素ピッチが等しいディスプレイ
デバイスを用いて表示した場合、本発明では、レンチキ
ュラー方式やパララックスバリア方式に比べて表示体の
画素数を４分の１、９分の１、１６分の１というように
小さくでき、格段に効率的で高解像な立体表示が可能と
なる。

【０１０６】図１３は、レンチキュラー方式を例にと
り、画素の粗さと深度情報密度との関係を示している。
シリンドリカルレンズを用いた従来のレンチキュラー方
式では、１本のシリンドリカルレンズ内に収められてい
る各視差毎の画素が、シリンドリカルレンズの幅全体に
広がって見える。これを標本化効果という。たとえば、
図１１ｂに示したものでは、水平方向に略４画素分の幅
を持ったシリンドリカルレンズを用いるので、１つの画
素が水平方向に４画素分に広がって見える。

【０１０７】図１３において視点１を観察者の左目位
置、視点２を同じ観察者の右目位置であるとすると、幅
の狭い画素１３０１の場合には、矢印１３１１で示すよ
うに深度方向解像限界（分解しうる２点間の距離）が比
較的小さく、深度情報密度は高いが、画素１３０１より
も幅広の画素１３０２の場合には、矢印１３１２で示す
ように深度方向解像限界が大きくなって深度情報密度が
低下する。

【０１０８】したがって、図１１ｃのように水平方向に
２画素の周期で同じ原画の画素が現われる場合には、標
本化効果が現われたとしても、各画素の広がりが２画素
分に収まるので、図２ｂのように標本化効果で各画素が
水平方向に４画素分に広がる場合に比べて、高い深度情
報密度を得ることができる。

【０１０９】次に、本発明の第２の実施の形態について
説明する。

【０１１０】第２の実施の形態では、３次元画像表示と
２次元画像表示との切り替えが可能になっている。第２
の実施の形態では、横シリンドリカルレンズアレイ３０
０に代えて図１４および図１５に示した液晶シリンドリ
カルレンズアレイ１４００を用いている。液晶シリンド
リカルレンズアレイ１４００は、一対の電極付き透明基
板１４１０、１４２０の間に液晶レンズ用液晶層１４３
０と高分子分散型液晶の層１４４０とを積層した構造を
成している。

【０１１１】また液晶レンズ用液晶層１４３０と接する
側の電極付き透明基板１４１０に形成された電極は、所
定間隔を開けて垂直方向に並ぶ複数本の水平方向に延び
た線状電極１４１１から成る線状電極アレイになってい
る。線状電極１４１１のピッチは、第１の実施の形態で
用いた横シリンドリカルレンズアレイ３００におけるＶ
ｃと等しい。高分子分散型液晶の層１４４０に接する側
の電極付き透明基板１４２０に形成する電極は、透明な
面状電極１４２１になっている。

【０１１２】３次元画像を表示する際には、図１４に示
すように、スイッチ１４５１を閉じて電源１４５０から
所定の電圧を線状電極１４１１と透明の面状電極１４２
１との間に印加し、液晶レンズ用液晶層１４３０にレン
ズ機能を持たせる。液晶層に不均一な電界を加えると、
電界強度の違いに応じて液晶層の屈折率が変化する。こ
こで電極付き透明基板１４１０に形成する電極を横スト
ライプ状にし、対向する電極１４２１を面状としたの
で、面状電極１４２１側に線状電極１４１１の鏡像が生
じ、結果的に横ストライプ状の電極同士を対向配置した
場合と同様の電界が生じる。これにより、電圧印加時に
は、液晶レンズ用液晶層１４３０は、光学的には横シリ
ンドリカルレンズアレイとして機能することになる。

【０１１３】一方、高分子分散型液晶は、高分子中に液
晶粒を分散させたものであり、電圧を印加しなければ、
液晶と高分子の屈折率の差で光散乱が生じ、適切な電圧
を印加すると、液晶の屈折率が変化して液晶と高分子の
屈折率が等しくなり、高分子分散型液晶の層が透明にな
る。

【０１１４】したがって、電源１４５０から線状電極１
４１１と透明な面状電極１４２１の間に適切な電圧を印
加すると、液晶レンズ用液晶層１４３０は、横シリンド
リカルレンズアレイとして機能し、高分子分散型液晶の
層１４４０は透明になる。その結果、図１６に示すよう
に液晶シリンドリカルレンズアレイ１４００は、図１に
示した横シリンドリカルレンズアレイ３００として機能
し、３次元画像表示が成される。

【０１１５】２次元画像を表示する際には、図１５に示
すようにスイッチ１４５１を開放し、線状電極１４１１
と透明な面状電極１４２１の間に電圧を印加しない。こ
れにより、高分子分散型液晶の層１４４０は、光源手段
２００からの光を拡散する状態になる。その結果、図１
７に示すように、画像用ディスプレイデバイス４００の
各画素を通過する光が特定の指向性を持ったものだけに
限定されなくなり、２次元画像表示が成される。

【０１１６】なお、光源手段２００は、図１、図２に示
すように発光ユニット２１１が点在しているので、液晶
レンズ用液晶層１４３０のレンズ機能を失わせるだけで
拡散を行わなければ２次元画像表示をする際の画面の明
るさが不均一になってしまう。本実施の形態では、高分
子分散型液晶の層１４４０によって光を拡散させている
ので、画面全体の明るさが略均一になっている。

【０１１７】ところで、本発明に使用する横シリンドリ
カルレンズアレイは、光源手段２００の各発光ユニット
２１１の位置と画像用ディスプレイデバイス４００の各
画素の位置の両方に整合していなければならないのでピ
ッチ等に関して高い寸法精度が要求される。第２の実施
の形態で用いた液晶シリンドリカルレンズアレイ１４０
０では、透明基板上に写真技術を用いて線状電極１４１
１を形成できるので、写真の精度でレンズを配列するこ
とができ、横シリンドリカルレンズアレイが高い精度と
なり、適視距離のばらつきやクロストーク等を抑止する
ことができる。

【０１１８】特に、一方を面状電極としたので、実際に
線状電極同士を対向配置する場合のように対向する電極
同士の位置精度が問われなくなり、高精度なレンズアレ
イを容易に形成することが可能になっている。

【０１１９】また液晶シリンドリカルレンズアレイ１４
００は、横シリンドリカルレンズアレイとしての機能と
拡散性制御手段としての機能を併せ持つので、一段と構
成が簡略化され、装置の小型化を図ることができる。さ
らに電圧印加の有無だけで横シリンドリカルレンズアレ
イとしての機能とディフューザとしての機能とを切り替
えることができるので、２次元画像表示と３次元画像表
示とを容易に切り替えることができる。

【０１２０】次に、本発明の第３の実施の形態について
説明する。第３の実施の形態は、第１の実施の形態に比
して光源手段が相違する。第３の実施の形態で用いる光
源手段は、発光ユニット２１１のほかに、サブ光源を備
えている。ここでは、発光ユニット２１１およびサブ光
源をそれぞれ自発光型の光源で構成している。

【０１２１】サブ光源は、ｑ行ｑ列の行列状の領域から
略均等に拡散光が射出し得るように各単位発光ブロック
のうち発光ユニットを配置していない部分に配置された
光源である。たとえば、光源の配置が全体として格子状
になるように、発光ユニット２１１の隙間にサブ光源を
配置したり、発光ユニット２１１を含めて光源が均等な
間隔で配置されて略面状光源となるようにサブ光源を配
置する等である。

【０１２２】３次元画像を表示する際には発光ユニット
２１１のみを点灯する。２次元画像を表示する際にはサ
ブ光源を点灯して、単位発光ブロックの全領域から略均
等に光を放射状に射出するようにする。これにより、画
像用ディスプレイデバイス４００の各画素を通過する光
が特定の指向性を持ったものだけに限定されなくなり、
２次元画像表示が行われる。

【０１２３】なお、光源手段を、透過型の光源用ディス
プレイデバイスと、この光源用ディスプレイデバイスを
裏面から照明する面状光源とから構成してもよい。３次
元画像を表示する際には、発光ユニット２１１に相当す
る箇所にだけ開口を有するマスクパターンを光源用ディ
スプレイデバイスに表示して面状光源を点灯し、第１の
実施の形態で示した光源手段２００と等価な光源として
作用させる。

【０１２４】２次元画像を表示する際には、光源用ディ
スプレイデバイスに表示するマスクパターンを単位発光
ブロックの全領域から略均等に拡散光が射出されるよう
に設定する。これにより面状光源をサブ光源としても機
能させる。たとえば、透過型の光源用ディスプレイデバ
イスにノーマリーホワイトのＬＣＤを使用した場合、電
圧印加時にはマスクが形成されて３次元画像表示とな
り、電圧無印加時にはマスクが無くなって２次元画像表
示となるようにする。ただし、その場合、３次元画像表
示の時は２次元画像表示の時より面状光源の露出面積が
低下するので、面状光源の輝度を調整するなどして両者
の明るさのバランスをとる。

【０１２５】次に、本発明の第４の実施の形態について
説明する。第４の実施の形態では、画像用ディスプレイ
デバイスの各画素を、ＲＧＢ横ストライプのサブ画素で
構成する。また光源側には、各発光ユニット毎に、画像
用ディスプレイデバイスのＲＧＢ横ストライプと光学的
に共役な位置に同じ原色を配置するようにＲＧＢ横スト
ライプのカラーフィルターを設けたり、各発光ユニット
を画像用ディスプレイデバイスのＲＧＢ横ストライプと
光学的に共役な位置に同じ原色を配置するようにＲＧＢ
横ストライプの発光部で構成する。

【０１２６】図１８で示したものでは、１つの発光ユニ
ット１８１０は、上からＲ、Ｇ、Ｂの順に並ぶ横ストラ
イプ状の光源で形成されている。画像用ディスプレイデ
バイス１８２０の各画素は、上からＢ、Ｇ、Ｒの順に並
ぶ横ストライプ状に３つのサブ画素で形成されている。

【０１２７】まず、画像用ディスプレイデバイス１８２
０の各画素をＲＧＢの横ストライプ状のサブ画素で構成
することにより、見込み角の違いによる画素毎のカラー
バランスの偏りが防止される。すなわち、各画素をＲＧ
Ｂの縦ストライプ状のサブ画素で構成すると、各サブ画
素を通過する光は水平方向に特定の指向性を持っている
ので、観察領域には、ＲＧＢ毎に縦縞が形成されてしま
い、観察者からの見込み角の違いにより画素毎のカラー
バランスに偏りが生じてしまう。一方、各画素をＲＧＢ
の横ストライプ状のサブ画素で構成すると、各サブ画素
を通過した光は、各サブ画素通過後に垂直方向に拡散す
るので、カラーバランスの偏りが防止される。

【０１２８】また発光ユニット１８１０を画像用ディス
プレイデバイスのＲＧＢ横ストライプと光学的に共役な
位置に同じ原色を配置するようにＲＧＢ横ストライプ状
の光源としたので、加工上の誤差や光学的な収差に起因
する視差画像同士のクロストークを抑止することができ
る。

【０１２９】各発光ユニットから白色光を射出する場合
には、横シリンドリカルレンズによって集光された光
が、加工上の誤差や収差により、隣りの画素に漏れて入
射すると、本来の画素の画像情報と隣の画素の画像情報
との混合したものが視認されることになり、視差画像同
士のクロストークが生じてしまう。

【０１３０】本実施の形態では、たとえば、発光ユニッ
ト１８１０の赤（Ｒ）の横ストライプ状の箇所から射出
した光は、横シリンドリカルレンズ１８３０によって、
画像用ディスプレイデバイス１８２０の赤色のサブ画素
に集光される。このとき、収差などによって赤色の光が
隣のサブ画素に漏れて入射したとしても、隣のサブ画素
は、緑（Ｇ）または青（Ｂ）なので、赤色の光を透過し
ない。つまり、サブ画素２つ分の余裕があり、隣の画素
の同じ色のサブ画素に至るほどの収差や加工上の誤差が
生じない限り、視差画像同士のクロストークが生じるこ
とはなく、鮮明な立体像を表示することができる。

【０１３１】次に第５の実施の形態について説明する。
図１９に示すように、本発明の第５の実施の形態にかか
る３次元画像表示装置は、垂直方向に延びた線状光源１
９１１が、所定の間隔をあけて水平方向に並ぶ線状光源
アレイ１９１０と、線状光源アレイ１９１０よりも観察
者の側に置かれ、視差数分の視差画像のそれぞれを縦ス
トライプ状に分解し所定の順序で交互に並べて１つの画
像に合成した縦ストライプ状の合成画像を表示する透過
型の画像用ディスプレイデバイス１９２０と、線状光源
アレイ１９１０と画像用ディスプレイデバイス１９２０
の間に配置された水平方向に母線を持つ横シリンドリカ
ルレンズアレイ１９３０とから構成されている。

【０１３２】線状光源アレイ１９１０の各線状光源１９
１１は、ＲＧＢの３原色の発光部を周期的に縦方向に並
べて構成されている。また画像用ディスプレイデバイス
１９２０の各画素は、ＲＧＢ横ストライプのサブ画素で
構成されている。そして、線状光源アレイ１９１１の各
原色の発光部と、画像用ディスプレイデバイス１９２０
の各原色のサブ画素との同じ原色のもの同士が光学的に
共役な関係になるように配置してある。

【０１３３】これにより、図１８で示したものと同様
に、線状光源アレイ１９１０の赤（Ｒ）色の発光部から
射出された光は、横シリンドリカルレンズアレイ１９３
０により画像用ディスプレイデバイス１９２０の表示面
上では、Ｒ色のサブ画素に集光され、線状光源アレイ１
９１０の緑（Ｇ）色の発光部から射出された光は画像用
ディスプレイデバイス１９２０上のＧ色のサブ画素に集
光され、線状光源アレイ１９１０の青（Ｂ）色の発光部
から射出された光は画像用ディスプレイデバイス１９２
０上のＢ色のサブ画素に集光される。

【０１３４】このようにすれば、各原色の発光部から射
出された光のほとんどが対応する原色のサブ画素を通過
するので、図２０に示すように縦ストライプ状の白色光
源２０１１を用いる場合に比べて光線の利用効率を略３
倍に高めることができる。すなわち、図２０に示したも
のでは、白色光源から各サブ画素に到達した光のうちそ
のサブ画素の原色に対応した波長の光しか透過しないの
で、光線の利用効率が低下するが、図１９に示すもので
は、各発光部から射出された光線のほとんどすべてが画
像用ディスプレイデバイス１９２０を透過するので光線
を効率良く利用することができる。

【０１３５】また、第５の実施の形態を、時分割方式の
３次元画像表示に適用すれば、従来のものに比べて格段
に明るい時分割方式の３次元画像表示装置を構成するこ
とができる。すなわち、図１９と同様の線状光源を図１
９より密に配置したうえ、常に点灯状態にある線状光源
同士が図１９と同様な間隔で在るようにしながら順次点
滅させ、その点滅と同期するかたちで画像用ディスプレ
イデバイスの表示画素を切り替えることにより、特定の
方向に向けて相補的な視差画像を順次表示し、それらの
相補的な視差画像同士が残像効果により一体の視差画像
として視認されることを利用して高精細でかつ明るい３
次元画像を表示する３次元画像表示装置を構成すること
ができる。

【０１３６】次に、第６の実施の形態について説明す
る。第６の実施の形態では、図１８に示すようなサブ画
素を必要とせずにカラー立体像を表示することが可能に
なっている。

【０１３７】図２２に示すように、ＲＧＢ各原色分の光
源手段２２００を、異なる原色の発光ユニット２２０
１、２２０２、２２０３同士が重ならないように配置す
る。図２に示した光源手段２００では、３行３列の行列
状の領域（縦Ｖｓ横Ｈｓの領域）の互いに同じ行および
同じ列に属さない３箇所の部分領域のそれぞれに１つの
発光ユニット２１１を配置したが、図２２に示す光源手
段２２００では、図２の各部分領域にそれぞれＲＧＢ各
原色分の発光ユニット２２０１、２２０２、２２０３を
配置している。横シリンドリカルレンズ２２１０は、図
２、図１８に示したものと同様のものである。

【０１３８】カラー画像を表示する際には、各原色の発
光ユニット２２０１、２２０２、２２０３を互いに同時
に点灯しないように順次点滅し、その点滅に同期するよ
うに透過型の画像用ディスプレイデバイス２２２０に各
原色に対応する画像を順次表示する。たとえば、図２２
に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの順で繰り返すように各原色
の発光ユニット２２０１、２２０２、２２０３を順次点
灯する。

【０１３９】Ｒ色の発光ユニット２２０１を点灯してい
る間は、図２２ａに示すように透過型の画像用ディスプ
レイデバイス２２２０にＲ色に対応する画像を表示す
る。次にＧ色の発光ユニットを点灯している間は、同図
ｂに示すように透過型の画像用ディスプレイデバイス２
２２０にＧ色に対応する画像を表示する。このとき、Ｒ
色の発光ユニット２２０１とＧ色の発光ユニット２２０
２の配置の違いに対応して、透過型の画像用ディスプレ
イデバイス２２２０に表示するＧ色の画像の表示位置を
変える。図２２ｂでは、Ｇ色の発光ユニット２２０２が
Ｒ色に比べ、向かって右に一升ずれているので、これに
対応して同一の視差画像に属する画素の表示位置を向か
って右に一升分ずらしてある。

【０１４０】次にＢ色の発光ユニットを点灯している間
は、同図ｃに示すように透過型の画像用ディスプレイデ
バイス２２２０にＢ色に対応する画像を表示する。この
とき、Ｒ色、Ｇ色の発光ユニット２２０１、２２０２と
Ｂ色の発光ユニット２２０３の配置の違いに対応して、
透過型の画像用ディスプレイデバイス２２２０に表示す
るＢ色の画像の表示位置を変える。図では、Ｂ色の発光
ユニット２２０３がＧ色に比べ、向かって右にさらに一
升ずれているので、これに対応して同一の視差画像に属
する画素の表示位置をＧ色のそれに比べ、向かって右に
さらに一升分ずらしてある。

【０１４１】このように、ＲＧＢ各色の発光ユニットの
位置が異なることに対応して、各視差画像に対応する画
素の表示位置を変えるので、色ごとに発光ユニットの位
置が変わっても、同一の視差画像を観察領域内の同一位
置から観察することができる。したがって、残像効果の
得られる速度で発光色および当該発光色の変化に同期さ
せてディスプレイデバイスの表示内容とその表示位置を
変化させれば、観察者にＲＧＢ各原色の３次元画像が合
成されたフルカラー３次元画像を視認せしめることがで
きる。

【０１４２】フィールドシーケンシャル方式によるフル
カラー表示では、サブ画素が必要なくなるので、通常の
ＬＣＤに比べて画素密度を３倍にすることができる。特
に本実施の形態で示したフィールドシーケンシャル方式
を導入した場合、発光ユニットの面積を大きくできる分
だけ、時間×面積当たりの発光エネルギーを小さくでき
るので、発光素子を長持ちさせることができる。なお図
２３は、フィールドシーケンシャル方式によるフルカラ
ー表示を行う場合における各原色の発光ユニットの各種
の配置例を示している。

【０１４３】次に第７の実施の形態について説明する。
第７の実施の形態では、ハエの目レンズ等を用いること
によって必要な単位発光ブロックの数が少なくなってい
る。

【０１４４】第７の実施形態では、横シリンドリカルレ
ンズアレイの代わりに、垂直断面と水平断面とでレンズ
作用の異なる光学ユニットを行列状に並べることにより
結像用光学系２４３０を構成し、この結像用光学系２４
３０のレンズ作用により、図２４に示すように、垂直断
面においては複数の発光ユニット２４１１から成る単位
発光ブロックそれぞれの像を画像用ディスプレイデバイ
ス２４２０の表示面に結像させる。

【０１４５】水平断面においては、単位発光ブロックそ
れぞれの像を画像用ディスプレイデバイス２４２０の表
示面付近の光源側（図２５）または観察者側（図２６）
に結像させる。

【０１４６】例えば、図２４，２５，２６に示すように
トーリックレンズアレイ２４３４から成る結像用光学系
２４３０を用いた構成において、単位発光ブロックの縦
横の長さをそれぞれＶｓ’、Ｈｓ’とし、単位表示ブロ
ックの縦横の長さをＶｄ’、Ｈｄ’とし、トーリックレ
ンズアレイの垂直方向水平方向それぞれのレンズアレイ
のピッチをＶｃ’、Ｈｃ’とし、水平断面における各単
位発光ブロックの像の水平方向の長さをＨｓ”とし、単
位発光ブロックそれぞれとトーリックレンズアレイとの
距離をＬ１’とし、トーリックレンズアレイと画像用デ
ィスプレイデバイスの表示面との距離をＬ２’とし、画
像用ディスプレイデバイスの表示面と所定の観察位置と
の距離をＬ３’とし、水平断面における各単位発光ブロ
ックの像と画像用ディスプレイデバイスの表示面との距
離をＬｈ’とし、トーリックレンズアレイのレンズユニ
ットの垂直断面内水平断面内それぞれの焦点距離をｆ
ｖ’、ｆｈ’とする。

【０１４７】このとき、図２５のように水平断面におけ
る各単位発光ブロックの像が画像用ディスプレイデバイ
スの表示面に対して光源側にあるときは、 １／ｆｖ’＝１／Ｌ１’＋１／Ｌ２’ １／ｆｈ’＝１／Ｌ１’＋１／（Ｌ２’−Ｌｈ’） Ｖｓ’：Ｖｄ’＝Ｌ１’：Ｌ２’ Ｈｓ’：Ｈｓ”＝Ｌ１’：（Ｌ２’−Ｌｈ’） ｎ／Ｖｃ’＝１／Ｖｓ’＋１／Ｖｄ’ ｎ／Ｈｃ’＝１／Ｈｓ’＋１／Ｈｓ” Ｈｓ”：（ｑ×Ｈｄ’）＝（Ｌ３’＋Ｌｈ’）：Ｌ３’ なる関係を満足するように設定する。

【０１４８】また図２６のように、水平断面における各
単位発光ブロックの像が画像用ディスプレイデバイスの
表示面に対して観察者側にあるときは、 １／ｆｖ’＝１／Ｌ１’＋１／Ｌ２’ １／ｆｈ’＝１／Ｌ１’＋１／（Ｌ２’＋Ｌｈ’） Ｖｓ’：Ｖｄ’＝Ｌ１’：Ｌ２’ Ｈｓ’：Ｈｓ”＝Ｌ１’：（Ｌ２’＋Ｌｈ’） ｎ／Ｖｃ’＝１／Ｖｓ’＋１／Ｖｄ’ ｎ／Ｈｃ’＝１／Ｈｓ’＋１／Ｈｓ” Ｈｓ”：（ｑ×Ｈｄ’）＝（Ｌ３’−Ｌｈ’）：Ｌ３’ なる関係を満足するように設定する。

【０１４９】なお、図２４〜図２６および上述した関係
式は、トーリックレンズアレイを用いた場合にそのまま
使用できるものである。また水平断面における各単位発
光ブロックの像が画像用ディスプレイデバイスの表示面
に対して観察者側にあるときは、画像用ディスプレイデ
バイスの表示面での視差数分ごとの画素の並びは、観察
領域に表示すべき視差画像の並び順と逆の順になる。

【０１５０】結像用光学系２４３０としては図３１
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように様々なバリエーシ
ョンがある。同図（ａ）は、縦シリンドリカルレンズア
レイ２４３１と横シリンドリカルレンズアレイ２４３２
とを組み合わせて成る結像用光学系を用いた構成を示し
ている。また同図（ｂ）は、ハエの目レンズ板２４３３
と横シリンドリカルレンズアレイ２４３２とを組み合わ
せて成る結像用光学系を用いた構成を示している。同図
（Ｃ）は、トーリックレンズアレイ２４３４によって成
る結像用光学系を用いた構成を示している。

【０１５１】なお、図３１（ａ）の縦シリンドリカルレ
ンズアレイ２４３１や図３１（ｂ）の横シリンドリカル
レンズアレイ２４３２はいずれも凸シリンドリカルレン
ズから成るが、それらを凹シリンドリカルレンズから成
るシリンドリカルレンズアレイとしても構成可能であ
る。また、単位発光ブロックの像は倒立像に限らず正立
像でもよい。

【０１５２】例えば、まずハエの目レンズ板２４３３に
よって単位発光ブロックの実像（倒立像）を結像させ、
次に横シリンドリカルレンズアレイ２４３２のレンズ作
用によって前記実像の像（垂直断面における正立像）を
画像用ディスプレイデバイス２４２０の表示面に結像さ
せてもよい。その場合ハエの目レンズ板２４３３は各単
位発光ブロックを光学的に縮小する役目を果している。

【０１５３】このように、結像用光学系を介在させるこ
とにより、画像用ディスプレイデバイスの画素数に比べ
て格段に少ない数の発光ユニットによって光源手段を構
成することができる。たとえば、結像用光学系の垂直方
向の倍率を１／１０とし、水平方向の倍率を１／２０と
し、視差数を９とすると、発光ユニットの数は、画像用
ディスプレイデバイスの画素数の１／１８００程度で済
む。

【０１５４】そして、その程度の数であれば、発光ユニ
ットとしてＬＥＤを使用することが可能となる。ＬＥＤ
は輝度、発色、耐久性ともに優れた特性を有しており、
これを本実施の形態の発光ユニットとして使用した場合
には、面状光源とマスク基盤による発光ユニットに比べ
て光線の利用効率の点で格段に優れたものになる。

【０１５５】以上説明した実施の形態では、ｑおよびｒ
を２以上の整数として説明したが、視差数をｐとし、ｑ
およびｒをｑ≧２、ｒ≧１でｐ＝ｑ×ｒの関係を有する
整数としてもよい。すなわち、ｒが１であってもかまわ
ない。図２７は、ｑ＝２、ｒ＝１とした場合における単
位発光ブロックの配置状態（同図ａ）と単位表示ブロッ
クの配置状態（同図ｂ）の一例を示している。図中の白
部分は、発光ユニット２７０１であり、斜線部分は、光
を射出しない非発光部分である。なお図２８は、ｑ＝
２、ｒ＝２の場合の単位発光ブロックの配置状態（同図
ａ）と単位表示ブロックの配置状態（同図ｂ）の一例を
対比として示したものである。

【０１５６】また上述した実施の形態では、単位発光ブ
ロックの発光ユニット上の１点より放射状に射出する光
束が、水平断面では画像用ディスプレイデバイスの表示
面を少なくとも画素ｐ個分の幅に広がって通過するとと
もに、画素ｐ個分の幅に広がって表示面を通過した光束
が観察領域の左端から右端に広がって到達するものとし
たが、厳密に以上のような条件を満足しなくてもよい。

【０１５７】すなわち、図２９に示すように単位発光ブ
ロックの発光ユニット２９０１から放射状に射出する光
束が、水平断面では画像用ディスプレイデバイスの表示
面２９０２を少なくとも画素ｐ個分にまたがる幅に広が
って通過するものであればよい。図２９は、視差数ｐ＝
４の場合の一例であり、図示するように、１個の発光ユ
ニット上の各点からの放射を総計した放射が、画素ｐ個
分にまたがる幅に広がればよい。

【０１５８】また、厳密に観察領域の左端から右端にま
で広がらずとも、観察領域の左右終端がぼやけてしまう
状態を許容すれば、観察領域の左右にある程度の幅で広
がっていればよい。

【０１５９】このほか、実施の形態では、単位発光ブロ
ックの縦横の長さＶｓ、Ｈｓと、単位表示ブロックの縦
横の長さをそれぞれＶｄ、Ｈｄと、横シリンドリカルレ
ンズアレイのピッチＶｃと、光源手段と横シリンドリカ
ルレンズアレイとの距離をＬ１と、横シリンドリカルレ
ンズアレイと画像用ディスプレイデバイスの表示面との
距離Ｌ２と、画像用ディスプレイデバイスの表示面と所
定の観察位置との距離をＬ３と、横シリンドリカルレン
ズの垂直断面内の焦点距離をｆｖとが、 １／ｆｖ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ Ｖｓ：２（Ｖｃ／ｎ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：（Ｌ２
＋Ｌ３） Ｈｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ なる関係を満足するものとしたが、 １／ｆｖ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２ ｎ／Ｖｃ＝１／Ｖｓ＋１／Ｖｄ Ｈｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ なる関係を満足するように設定するだけでも、良好な立
体像を観察することができる。

【０１６０】ｎ／Ｖｃ＝１／Ｖｓ＋１／Ｖｄの関係は以
下のようにして証明される。

【０１６１】まず、 Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２から （Ｖｓ／Ｖｄ）＋１＝（Ｌ１／Ｌ２）＋１ （Ｖｓ＋ｖｄ）／Ｖｄ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ２ …（１） 次に、図３０において三角形の相似関係から Ｖｓ／Ｖｃ０＝（Ｌ１＋Ｌ２）／Ｌ２ …（２） の関係を得る。ただし Ｖｃ０＝Ｖｃ／ｎとする。

【０１６２】（１）式と（２）式とから Ｖｓ／Ｖｃ０＝（Ｖｓ＋Ｖｄ）／Ｖｄ １／Ｖｃ０＝（Ｖｓ＋Ｖｄ）／（Ｖｓ×Ｖｄ） １／Ｖｃ０＝１／Ｖｓ＋１／Ｖｄ ｎ／Ｖｃ＝１／Ｖｓ＋１／Ｖｄ このように、 Ｖｓ：Ｖｄ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ Ｖｓ：２（Ｖｃ／ｎ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：（Ｌ２
＋Ｌ３） なる関係に代えて、 ｎ／Ｖｃ＝１／Ｖｓ＋１／Ｖｄ の関係が成立すればよい。

【０１６３】このほか第１、第２の実施の形態では、光
源手段２００を、発光ユニット２１１に相当する箇所に
開口を有するマスク基板２０１と、このマスク基板２０
１を裏面から照明する面状光源２０２とから構成した
が、光源手段２００の各発光ユニット２１１を、自発光
型の発光部で構成してもよい。特に、省電力化と薄型化
という観点から、自発光型ＦＰＤ（フラットパネルディ
スプレイ）を用いるのがよい。

【０１６４】ところで、本発明の第１、第２の実施の形
態で用いる光源は、予め定めた箇所に配置された発光部
が常時点灯すればよい。また第３の実施の形態のように
３次元画像表示のときと２次元画像表示のときとで光源
の発光状態を変えるものでも、３次元画像表示を行うと
きと２次元画像表示を行うときとで発光位置を切り替え
ることができればよいので、自発光型ＦＰＤとして、細
かく点灯箇所を変えられるような高級なものを使用する
必要はない。

【０１６５】したがって、ＥＬ（エレクトロルミネッセ
ンス）パネル、ＶＦＤ（蛍光表示管）、ＬＥＤ（発光ダ
イオード）パネル、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、
ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）などを
光源手段２００の候補とすることができる。またこれら
の内、ＥＬパネルはＲＧＢ３原色の微細パターンを常時
全画面点灯するＦＰＤを安価に構成できることから、本
発明に適合する高輝度のものが開発できれば本発明に最
も適したＦＰＤだと考えられる。好都合な事に、高輝度
有機ＥＬの研究開発が最近急速に進展していて、すでに
研究室段階ではカラープロジェクターに利用できるよう
な高輝度の面状光源が実現している（１９９８年９月２
２日発表、豊田中央研究所・セイコーエプソン基盤技術
研究所共同研究）。

【０１６６】また第２および第３の実施の形態では、画
面全体を３次元画像表示と２次元画像表示に切り替えた
が、画面の一部を３次元画像表示とし、他の一部を２次
元画像表示とすることもできる。たとえば、図１４に示
した線状電極１４１１のうち、３次元画像表示を行う領
域にある線状電極だけに電圧を印加すれば、３次元画像
表示と２次元画像表示を同一の画面上に混在させること
ができる。第３の実施の形態のように光源側を切り替え
る場合も同様であり、発光ユニットだけを点灯する領域
とサブ光源も点灯する領域とを混在させれば、３次元画
像表示と２次元画像表示とを混在させることができる。

【０１６７】このほか、第２の実施の形態では、２次元
画像表示のための光の拡散を、液晶シリンドリカルレン
ズアレイ１４００の高分子分散型液晶の層１４４０で行
うようにしたが、透過状態と拡散状態との２状態に切り
替えができる拡散性制御手段として機能するものを独立
に配置してもよい。この場合、拡散性制御手段は、光源
手段２００と画像用ディスプレイデバイス４００の観察
者側の表示面の近傍との間であれば、任意の箇所に配置
することができる。

【０１６８】本発明に使用される主要部品のうち、画像
用ディスプレイデバイス（ＬＣＤ）は既成の生産設備を
ほぼそのまま流用できるものである。既成のＬＣＤとの
唯一の違いはＲＧＢ３原色のカラーフィルタの配列が縦
ストライプではなく横ストライプだということである。
なお、将来的にはＬＣＤに液晶シリンドリカルレンズア
レイや自発光型デバイスを積層させてオールインワンの
３Ｄ−ＦＰＤデバイスとして規格化することが考えられ
る。

【０１６９】また図１、図７、図８などではｎ＝２の場
合を示したが、ｎ＝１にしたり、あるいはｎ≧３にした
りして、横シリンドリカルレンズアレイ３００のピッチ
Ｖｃをより小さくしたり、あるいは大きくしたりしても
よい。図２１の（ａ）はｎ＝１、同図（ｂ）はｎ＝２、
同図（ｃ）はｎ＝３、同図（ｄ）はｎ＝４の場合をそれ
ぞれ示している。図の様に発光ユニットと画素とが所定
の共役関係を満足するという条件のもとで横シリンドリ
カルレンズアレイ３００のピッチＶｃを任意に選ぶこと
ができる。

【０１７０】

【発明の効果】本発明にかかる３次元画像表示方法およ
びこれを用いた３次元画像表示装置によれば、視差数分
の視差画像を行列状の画素配列により表示するので、ス
トライプ状の画素配列により表示する従来のレンチキュ
ラー方式やパララックスバリア方式の場合のように多眼
３次元画像表示において画素密度が縦方向と横方向で極
端なアンバランスになることがない。特に、視差画像の
縦横の画素密度を同じに設定すれば、通常の撮像素子や
レンダリングソフトウエアにより生成したドットマトリ
ックスによる視差数分の２次元画像情報をディスプレイ
デバイス上に高効率で合成することができる。

【０１７１】またその場合、ディスプレイデバイスの画
素ピッチに対する視差画像の画素ピッチは、レンチキュ
ラー方式やパララックスバリア方式のように視差数倍に
拡大されるのではなく、視差数の平方根倍にとどまるの
で、解像度の劣化を最小に抑えることができる。さらに
光源と横シリンドリカルレンズアレイと画像用ディスプ
レイデバイスだけで立体画像を表示できるので、装置の
構成が極めて簡略化される。したがって、本発明にかか
る３次元画像表示方法を用いれば、安価な構成により６
４眼や１００眼といったきわめて多くの視差数をもつ３
次元画像表示を実現できる。

【０１７２】また、レンズピッチの精度が出しやすい液
晶シリンドリカルレンズアレイを採用することにより、
適視距離のばらつきやクロストーク等を抑止できる。さ
らに高分子分散型液晶層などの拡散性制御手段により、
透過状態と拡散状態とを切り替えるものでは、３次元画
像表示とディスプレイデバイスの全解像度を使用した２
次元画像表示あるいは２次元画像と３次元画像の混在し
た画像を容易かつ安価に切り替え表示することができ
る。特に、拡散性制御手段と液晶シリンドリカルレンズ
アレイとを一体化したものでは、一段と構成が簡略化さ
れ、小型化を図ることができる。

【０１７３】このほか、各単位発光ブロックのうち発光
ユニットを配置していない部分にサブ光源を配置したも
のでは、発光ユニットのみを点灯すると３次元画像表示
となりサブ光源をも点灯すると２次元画像表示になるの
で、３次元画像表示と２次元画像表示とあるいは２次元
画像と３次元画像の混在表示とを容易に切り替えること
ができる。

【０１７４】特に光源手段を、発光ユニットに相当する
箇所に開口を有するマスク基板と、マスク基板を裏面か
ら照明する面状光源とから構成するか、あるいはそれぞ
れの発光ユニットを自発光型の発光部で構成したもので
は、光源の薄型化が図られる。さらに、光源手段を、透
過型の光源用ディスプレイデバイスと、光源用ディスプ
レイデバイスを裏面から照明する面状光源とから構成し
たものでは、表示するマスクパターンを変更するだけ
で、３次元画像表示と２次元画像表示用あるいは２次元
画像と３次元画像との混在表示とを容易に切り替えるこ
とができる。

【０１７５】また画像用ディスプレイデバイスの各画素
を、ＲＧＢ横ストライプのサブ画素で構成したもので
は、見込角の違いによる画素毎のカラーバランスの偏り
が抑止される。さらに加えて、光源手段の各発光ユニッ
ト毎に、画像用ディスプレイデバイスのＲＧＢ横ストラ
イプと光学的に共役な位置に同じ原色を配置するように
ＲＧＢ横ストライプのカラーフィルターあるいはＲＧＢ
横ストライプの発光部を配置したものでは、加工上の誤
差または光学的な収差に起因する視差画像同士のクロス
トークを抑止し、鮮明な立体像を表示できる。特に、Ｒ
ＧＢ横ストライプの発光部を用いて構成したものでは、
光線を無駄なく利用することができる。

【０１７６】さらにＲＧＢ各原色分の光源手段を、異な
る原色の発光ユニット同士が重ならないように配置し、
各原色の光源手段を互いに同時に点灯しないように順次
点滅し、その点滅に同期するように透過型の画像用ディ
スプレイデバイスに各原色に対応する画像を順次表示す
るように構成したものでは、残像効果によりＲＧＢ各原
色の３次元画像が合成されたフルカラー３次元画像を観
察者に視認せしめることができる。

【０１７７】また１つの画素でＲ、Ｇ、Ｂの各色を時分
割表示するので、各画素をＲＧＢのサブ画素に分けて使
用する場合に比べて、画素密度を３倍にすることができ
る。さらに１つの発光ユニットをＲＧＢの発光部分に分
ける必要がないので、各色毎の発光ユニットの面積を大
きくできる分だけ時間×面積当たりの発光エネルギーを
小さくでき、発光素子が長持ちする。

【０１７８】結像用光学系のレンズ作用により垂直断面
においては単位発光ブロックそれぞれの像を画像用ディ
スプレイデバイスの表示面に結像させ、水平断面におい
ては単位発光ブロックそれぞれの像を画像用ディスプレ
イデバイス表示面付近の光源側または観察者側に結像さ
せるものでは、画像用ディスプレイデバイスの画素数に
比べて格段に少ない数の発光ユニットによって光源手段
を構成することができ、たとえば、発光ユニットとして
輝度、発色、耐久性ともに優れたＬＥＤを使用すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像表
示装置を示す斜視図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像表
示装置の有する光源手段を示す正面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像表
示装置の有する横シリンドリカルレンズアレイを示す説
明図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像表
示装置で用いる合成画像の配列状態であって視差数９の
場合に一例を示す説明図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像表
示装置で用いる合成画像の配列状態であって視差数８の
場合に一例を示す説明図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像表
示装置の一水平断面内における光の進路を示す説明図で
ある。

【図７】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像表
示装置の一垂直断面内における光の進路を示す説明図で
ある。

【図８】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像表
示装置の有する単位発光ブロックから射出された光の進
路を示す説明図である。

【図９】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像表
示装置の前方に形成される観察領域を上から見た様子を
示す説明図である。

【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る３次元画像
表示装置の前方に形成される観察領域を横から見た様子
を示す説明図である。

【図１１】水平方向に移動させた４つの異なる視点から
見た４枚の原画を、従来のレンチキュラー方式に適応し
た縦ストライプ状画素配列による視差数４の合成画像に
合成する場合と、本発明にかかる方式に適応した行列状
画素配列による視差数４の合成画像に合成する場合とを
比較した説明図である。

【図１２】縦４×横４画素の４つの原画をレンチキュラ
ー方式に対応した縦ストライプ状画素配列で縦８×横８
画素の領域に表示する場合と本発明にかかる方式に適応
した行列状画素配列で表示する場合とを比較した説明図
である。

【図１３】画素の粗さと深度情報密度との関係を示す説
明図である。

【図１４】本発明の第２の実施の形態に係る３次元画像
表示装置で用いる液晶シリンドリカルレンズアレイの電
圧印加状態を示す説明図である。

【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る３次元画像
表示装置で用いる液晶シリンドリカルレンズアレイの電
圧非印加状態を示す説明図である。

【図１６】本発明の第２の実施の形態に係る３次元画像
表示装置で３次元画像表示を行う場合の光の進路を示す
説明図である。

【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る３次元画像
表示装置で２次元画像表示を行う場合の光の進路を示す
説明図である。

【図１８】本発明の第４の実施の形態に係る３次元画像
表示装置の要部を示す説明図である。

【図１９】本発明の第５の実施の形態に係る３次元画像
表示装置を示す説明図である。

【図２０】従来から使用されている縦ストライプ型の光
源を用いた３次元画像表示装置の一例を示す説明図であ
る。

【図２１】発光ユニットと画素とが所定の共役関係を満
たす横シリンドリカルレンズアレイであってピッチの異
なる各種のものを示す説明図である。

【図２２】本発明の第６の実施の形態に係る３次元画像
表示装置の要部を示す説明図である。

【図２３】本発明の第６の実施の形態に係る３次元画像
表示装置で用いる光源手段であって各原色発光ユニット
の配置が異なるもの各種例を示す説明図である。

【図２４】本発明の第７の実施の形態に係る３次元画像
表示装置の垂直断面における光の進路を示す説明図であ
る。

【図２５】本発明の第７の実施の形態に係る３次元画像
表示装置の水平断面における光の進路であって単位発光
ブロックの像を画像用ディスプレイデバイスの表示面付
近の光源側に結像させるものを示す説明図である。

【図２６】本発明の第７の実施の形態に係る３次元画像
表示装置の水平断面における光の進路であって単位発光
ブロックの像を画像用ディスプレイデバイスの表示面付
近の観察者側に結像させるものを示す説明図である。

【図２７】単位表示ブロックを２行１列とした場合にお
ける画像の配列状態とこれに対応する光源手段の配列状
態を示す説明図である。

【図２８】単位表示ブロックを２行２列とした場合にお
ける画像の配列状態とこれに対応する光源手段の配列状
態を示す説明図である。

【図２９】単位発光ブロックの発光ユニットから放射上
に射出する光束が画像用ディスプレイデバイスの表示面
を水平断面において画素ｐ個にまたがる幅に広がって通
過する様子の一例を示す説明図である。

【図３０】ＶｓとＶｄとＶｃ０の関係を示す説明図であ
る。

【図３１】本発明の第７の実施の形態に係る３次元画像
表示装置で用いる結像用光学系の各種例を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１００…３次元画像表示装置 ２００、２４００…光源手段 ２０１…マスク基板 ２０２…面状光源 ２１０、８１０、８１１から８１３…単位発光ブロック ２１１、１８１０、２４１１、２７０１、２９０１…発
光ユニット ３００…横シリンドリカルレンズアレイ ４００、１８２０、２２２０、２４２０、２９０２…画
像用ディスプレイデバイス ４１０、５１０…単位表示ブロック １４００…液晶シリンドリカルレンズアレイ １４１０、１４２０…電極付き透明基板 １４１１…線状電極 １４２１…面状の透明電極 １４３０…液晶レンズ用液晶層 １４４０…高分子分散型液晶の層 １４５０…電源 １４５１…スイッチ １９１０…線状光源アレイ １９１１…線状光源 １９２０…画像用ディスプレイデバイス １９３０…横シリンドリカルレンズアレイ ２０１１…白色光源 ２２００…フィールドシーケンシャル方式によるフルカ
ラー表示用の光源手段 ２２０１…Ｒ色の発光ユニット ２２０２…Ｇ色の発光ユニット ２２０３…Ｂ色の発光ユニット ２２１０…横シリンドリカルレンズ ２４３０…結像用光学系 ２４３１…縦シリンドリカルレンズアレイ ２４３２…横シリンドリカルレンズアレイ ２４３３…ハエの目レンズ板 ２４３４…トーリックレンズアレイ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の観察領域に向けて垂直視差を放棄し
   た水平視差のみの立体像を表示する３次元画像表示方法
   において、 視差数をｐとし、ｑおよびｒをｐ＝ｑ×ｒの関係を有す
   る２以上の整数とし、 ｑ行ｑ列の行列状の領域の互いに同じ行および同じ列に
   属さないｑ箇所の部分領域のそれぞれに発光ユニットを
   配置した単位発光ブロックを複数行列状に並べた光源手
   段と、水平方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズア
   レイと、透過型の画像用ディスプレイデバイスとを有
   し、 前記透過型の画像用ディスプレイデバイスに、互いに異
   なる視差をもったｐ枚の視差画像画面の略同一部位の画
   素をそれぞれ１個ずつ計ｐ個抜き出して所定の順序でｑ
   行ｒ列の行列状に配置した単位表示ブロックであってｐ
   個の画素の配列パターンの異なるｑ種類のものを複数行
   列状にならべて視差数分の視差画像を合成した合成画像
   であってその各行に異なる視差を持ったｐ個の画素が前
   記観察領域に表示すべき視差画像の並び順で繰り返し並
   ぶように配列した合成画像を表示し、 前記単位発光ブロックの前記発光ユニット上の１点より
   放射状に射出する光束が、水平断面では前記画像用ディ
   スプレイデバイスの表示面を少なくとも画素ｐ個分の幅
   に広がって通過するとともに画素ｐ個分の幅に広がって
   前記表示面を通過した光束が前記観察領域の左端から右
   端に広がって到達するようにし、垂直断面では前記横シ
   リンドリカルレンズアレイのレンズ作用によって前記画
   像用ディスプレイデバイスの表示面においてｎを１以上
   の整数として、画素（ｎ×ｑ−１）個おきの画素毎に略
   集光しかつ前記画像用ディスプレイデバイスを通過した
   のちに垂直方向に拡散するようにすることで、隣接して
   縦列を成す帯状領域ごとに異なる水平視差画像が視認さ
   れる観察領域を形成することを特徴とする３次元画像表
   示方法。
2. 【請求項２】所定の観察領域に向けて垂直視差を放棄し
   た水平視差のみの立体像を表示する３次元画像表示方法
   において、 視差数をｐとし、ｑおよびｒをｑ≧２、ｒ≧１でｐ＝ｑ
   ×ｒの関係を有する整数とし、ｑ行ｑ列の行列状の領域
   の互いに同じ行および同じ列に属さないｑ個の部分領域
   のそれぞれに発光ユニットを配置した単位発光ブロック
   を複数行列状に並べた光源手段と、水平方向に母線を持
   つシリンドリカルレンズから成る横シリンドリカルレン
   ズアレイと、透過型の画像用ディスプレイデバイスとを
   有し、 前記透過型の画像用ディスプレイデバイスに、互いに異
   なる視差をもったｐ枚の視差画像画面の略同一部位の画
   素をそれぞれ１個ずつ計ｐ個抜き出して所定の順序でｑ
   行ｒ列の行列状に配置した単位表示ブロックであってｐ
   個の画素の配列パターンの異なるｑ種類のものを複数行
   列状にならべて視差数分の視差画像を合成した合成画像
   であってその各行に異なる視差画像に属するｐ個の画素
   が前記観察領域に表示すべき視差画像の並び順で繰り返
   し並ぶように配列した合成画像を表示し、 前記単位発光ブロックの前記発光ユニットから放射状に
   射出する光束が、水平断面では前記画像用ディスプレイ
   デバイスの表示面を少なくとも画素ｐ個分にまたがる幅
   に広がって通過するとともに画素ｐ個分にまたがる幅に
   広がって前記表示面を通過した光束が前記観察領域の左
   右に広がって到達するようにし、垂直断面では前記横シ
   リンドリカルレンズアレイのレンズ作用によって前記画
   像用ディスプレイデバイスの表示面においてｎを１以上
   の整数として、画素（ｎ×ｑ−１）個おきの画素毎に略
   集光しかつ前記画像用ディスプレイデバイスを通過した
   のちに垂直方向に拡散するようにすることで、隣接して
   縦列を成す帯状領域ごとに異なる水平視差画像が視認さ
   れる観察領域を形成することを特徴とする３次元画像表
   示方法。
3. 【請求項３】前記単位発光ブロックの縦横の長さをそれ
   ぞれＶｓ、Ｈｓとし、前記単位表示ブロックの縦横の長
   さをそれぞれＶｄ、Ｈｄとし、前記横シリンドリカルレ
   ンズアレイのピッチをＶｃとし、前記光源手段と前記横
   シリンドリカルレンズアレイとの距離をＬ１とし、前記
   横シリンドリカルレンズアレイと前記画像用ディスプレ
   イデバイスの表示面との距離をＬ２とし、前記画像用デ
   ィスプレイデバイスの表示面と所定の観察位置との距離
   をＬ３とし、前記横シリンドリカルレンズの垂直断面内
   の焦点距離をｆｖとしたとき、 １／ｆｖ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ Ｖｓ：２（Ｖｃ／ｎ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：（Ｌ２
   ＋Ｌ３） Ｈｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ なる関係を満足することを特徴とする請求項１または２
   に記載の３次元画像表示方法。
4. 【請求項４】前記単位発光ブロックの縦横の長さをそれ
   ぞれＶｓ、Ｈｓとし、前記単位表示ブロックの縦横の長
   さをそれぞれＶｄ、Ｈｄとし、前記横シリンドリカルレ
   ンズアレイのピッチをＶｃとし、前記光源手段と前記横
   シリンドリカルレンズアレイとの距離をＬ１とし、前記
   横シリンドリカルレンズアレイと前記画像用ディスプレ
   イデバイスの表示面との距離をＬ２とし、前記画像用デ
   ィスプレイデバイスの表示面と所定の観察位置との距離
   をＬ３とし、前記横シリンドリカルレンズの垂直断面内
   の焦点距離をｆｖとしたとき、 １／ｆｖ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２ Ｖｓ：Ｖｄ＝Ｌ１：Ｌ２ ｎ／Ｖｃ＝１／Ｖｓ＋１／Ｖｄ Ｈｓ：（ｑ×Ｈｄ）＝（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３）：Ｌ３ なる関係を満足することを特徴とする請求項１または２
   に記載の３次元画像表示方法。
5. 【請求項５】前記横シリンドリカルレンズアレイは、電
   極付き透明基板一対の間に液晶層を配置したものであ
   り、 前記電極付き透明基板一対のうち少なくとも一方の透明
   基板に形成する電極は、所定間隔を開けて垂直方向に並
   ぶ複数本の水平方向に延びた線状電極から成る線状電極
   アレイであり、 前記電極付き透明基板一対の電極間に所定の電位差を与
   えることにより前記液晶層にレンズ機能を持たせること
   を特徴とする請求項１、２、３または４に記載の３次元
   画像表示方法。
6. 【請求項６】前記光源手段と、前記画像用ディスプレイ
   デバイスの観察者側の表示面の近傍との間に透過状態と
   拡散状態との２状態の切り替えができる拡散性制御手段
   を有し、 前記光源手段を点灯した状態で、前記拡散性制御手段の
   前記２状態を切り替えることにより３次元画像表示と２
   次元画像表示とを切り替えることを特徴とする請求項
   １、２、３、４または５に記載の３次元画像表示方法。
7. 【請求項７】前記横シリンドリカルレンズアレイは、電
   極付き透明基板一対の間に液晶層と高分子分散型液晶の
   層とを積層して配置したものであり、 前記電極付き透明基板一対のうち前記液晶層と接する透
   明基板に形成する電極を、所定間隔を開けて垂直方向に
   並ぶ複数本の水平方向に延びた線状電極から成る線状電
   極アレイとし、 前記高分子分散型液晶の層に接する他方の透明基板に形
   成する電極を透明な面状電極とし、 ３次元画像を表示する際には、前記線状電極と前記面状
   電極との間に電圧を印加して前記液晶層にレンズ機能を
   持たせるとともに前記高分子分散型液晶の層を透明に
   し、 ２次元画像表示に切り替える際には、前記線状電極と前
   記面状電極との間に電圧を印加しないことにより前記高
   分子分散型液晶の層に光を拡散する機能を持たせること
   を特徴とする請求項１、２、３、４、５または６に記載
   の３次元画像表示方法。
8. 【請求項８】前記線状電極のうちの一部のものと前記透
   明な面状電極との間にだけ電圧を印加することにより、
   ３次元画像表示と２次元画像表示とを混在させることを
   特徴とする請求項７に記載の３次元画像表示方法。
9. 【請求項９】前記ｑ行ｑ列の行列状の領域から略均等に
   拡散光が射出し得るように前記各単位発光ブロックのう
   ち前記発光ユニットを配置していない部分に所定のサブ
   光源を配置し、 ３次元画像を表示する際には前記発光ユニットのみを点
   灯し、 ２次元画像を表示する際には前記サブ光源を点灯して前
   記単位発光ブロックの全領域から略均等に光を放射状に
   射出することを特徴とする請求項１、２、３、４または
   ５に記載の３次元画像表示方法。
10. 【請求項１０】前記光源手段を、前記発光ユニットに相
    当する箇所に開口を有するマスク基板と、前記マスク基
    板を裏面から照明する面状光源とから構成したことを特
    徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、８または
    ９に記載の３次元画像表示方法。
11. 【請求項１１】前記光源手段の前記各発光ユニットを、
    自発光型の発光部で構成したことを特徴とする請求項
    １、２、３、４、５、６、７、８または９に記載の３次
    元画像表示方法。
12. 【請求項１２】前記光源手段を、透過型の光源用ディス
    プレイデバイスと、前記光源用ディスプレイデバイスを
    裏面から照明する面状光源とから構成し、 ３次元画像を表示する際には、前記発光ユニットに相当
    する箇所にだけ開口を有するマスクパターンを前記光源
    用ディスプレイデバイスに表示して前記面状光源を前記
    発光ユニットとして機能させ、 ２次元画像を表示する際には、前記光源用ディスプレイ
    デバイスに表示するマスクパターンを前記単位発光ブロ
    ックの全領域から略均等に拡散光が射出されるように設
    定することで前記面状光源を前記サブ光源としても機能
    させることを特徴とする請求項９に記載の３次元画像表
    示方法。
13. 【請求項１３】前記サブ光源を自発光型の発光部で構成
    したことを特徴とする請求項９に記載の３次元画像表示
    方法。
14. 【請求項１４】前記サブ光源の一部を点灯することで２
    次元画像と３次元画像との混在表示を行うことを特徴と
    する請求項９、１２または１３に記載の３次元画像表示
    方法。
15. 【請求項１５】前記画像用ディスプレイデバイスの各画
    素を、ＲＧＢ横ストライプのサブ画素によって構成し
    て、見込角の違いによる画素毎のカラーバランスの偏り
    を抑止するとともに、 前記光源手段の３次元画像表示に用いる各発光ユニット
    を、ＲＧＢ横ストライプのカラーフィルターにより、ま
    たはＲＧＢ横ストライプの発光部分により各原色の発光
    部分に分け、 前記光源手段の各原色の発光部分と、前記画像用ディス
    プレイデバイスの各原色のサブ画素との、同じ原色のも
    の同士が光学的に共役な関係になるように配置すること
    により、 加工上の誤差または光学的な収差に起因する視差画像同
    士のクロストークを抑止することを特徴とする請求項
    １、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１
    ２、１３または１４に記載の３次元画像表示方法。
16. 【請求項１６】ＲＧＢ各原色分の前記光源手段を、異な
    る原色の発光ユニット同士が重ならないように配置し、 各原色の光源手段を互いに同時に点灯しないように順次
    点滅し、その点滅に同期するように前記透過型の画像用
    ディスプレイデバイスに各原色に対応する画像を順次表
    示し、残像効果により観察者にＲＧＢ各原色の３次元画
    像が合成されたフルカラー３次元画像を視認せしめるこ
    とを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３または１４に記載の３
    次元画像表示方法。
17. 【請求項１７】垂直方向に延びた線状光源が、所定の間
    隔をあけて水平方向に並ぶ線状光源アレイと、前記線状
    光源アレイより観察者側に置かれ、視差数分の視差画像
    のそれぞれを縦ストライプ状に分解し所定の順序で交互
    に並べて１つの画像に合成した縦ストライプ状の合成画
    像を表示する透過型の画像用ディスプレイデバイスとに
    よって、所定の観察領域に向けて垂直視差を放棄した水
    平視差のみの立体像を表示する３次元画像表示方法にお
    いて、 前記線状光源のそれぞれを、ＲＧＢの３原色の発光部を
    周期的に縦方向に並べて構成し、 前記画像用ディスプレイデバイスの各画素を、ＲＧＢ横
    ストライプのサブ画素によって構成し、 前記線状光源アレイと、前記画像用ディスプレイデバイ
    スとの間に水平方向に母線を持つ横シリンドリカルレン
    ズアレイを配置し、 前記線状光源アレイの各原色の発光部と、前記画像用デ
    ィスプレイデバイスの各原色のサブ画素との、同じ原色
    のもの同士が光学的に共役な関係になるように配置する
    ことにより、前記線状光源アレイから発する光線の利用
    率を向上させることを特徴とする３次元画像表示方法。
18. 【請求項１８】前記横シリンドリカルレンズアレイの代
    わりに、垂直断面と水平断面とでレンズ作用の異なる光
    学ユニットを行列状に並べて成る結像用光学系を有し、
    前記結像用光学系のレンズ作用により垂直断面において
    は前記単位発光ブロックそれぞれの像を前記画像用ディ
    スプレイデバイスの表示面に結像させ、水平断面におい
    ては前記単位発光ブロックそれぞれの像を前記画像用デ
    ィスプレイデバイス表示面付近の光源側または観察者側
    に結像させることを特徴とする請求項１、２、３、４、
    ５、６、７または８に記載の３次元画像表示方法。
19. 【請求項１９】前記結像用光学系が、垂直方向に母線を
    持つシリンドリカルレンズから成る縦シリンドリカルレ
    ンズアレイと水平方向に母線を持つシリンドリカルレン
    ズから成る横シリンドリカルレンズアレイとを組み合わ
    せて成るか、 または、ハエの目レンズ板と前記縦シリンドリカルレン
    ズアレイあるいは前記横シリンドリカルレンズアレイと
    を組み合わせて成るか、 または、トーリックレンズアレイによって成ることを特
    徴とする請求項１８に記載の３次元画像表示方法。
20. 【請求項２０】請求項１、２、３、４、５、６、７、
    ８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、
    １７、１８または１９に記載の３次元画像表示方法を用
    いたことを特徴とする３次元画像表示装置。