JP2010008719A - 三次元表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元表示装置から適正な距離よりも離れた場合でも、観察者に与える違和感を低減する三次元表示装置を提供する。
【解決手段】三次元表示装置は、表示パネル１０と、光進行制御部としてのパララックスバリア２０を有する。表示パネル１０には、複数の観察領域１１Ａ〜１８Ａにそれぞれ８視点に相当する複数の画像を提供するために、複数の画像を表示するドット１１〜１８が配置されている。パララックスバリア２０は、所定のドットから進行する光が観察領域１１Ａ〜１８Ａのうち所定の観察領域に進行するのを許容する。パララックスバリア２０から一定距離Ａ、離れた平面３０における観察領域１１Ａ〜１８Ａのピッチは、標準的な人間の眼間距離Ｅの１／ｍ（ｍは２以上の整数）である。
【選択図】図６

Description

本発明は、裸眼立体視が可能な三次元表示装置に関する。

特殊な眼鏡を使用せずに立体映像を表示する装置として、パララックスバリアまたはレンティキュラーレンズを有する三次元表示装置が知られている（特許文献１）。このような三次元表示装置は、人間の左目と右目にわずかに異なる画像を提供することによって、表示する映像が立体として人間に認識されるようにしている。

三次元表示装置の開発当初は、２つだけ画像を準備し、これらの画像を左右の眼にそれぞれ配分する装置（２視点三次元表示装置）が提案されていた。しかし、２視点三次元表示装置には、観察者の頭の位置が規制され、頭を左右に移動すると右眼用の画像が左眼に視認され左眼用の画像が右眼に視認されるという逆視の問題がある。このため、より多くの画像を準備し、そのうちの２つの画像を左右の眼に配分する装置（多視点三次元表示装置）が提案されつつある（特許文献２）。多視点三次元表示装置には、左右の眼に配分されない画像が存在するために解像度が劣化する欠点はあるが、２視点三次元表示装置に比べて観察者の頭が左右に移動しても逆視になることが減り、観察者の頭の位置に応じて異なる角度から見たような立体画像が認識でき、さらには複数観察者による観察も可能になるという利点がある。

図１は、従来の多視点三次元表示装置の一例を示す断面図である。この多視点三次元表示装置は、表示パネル１０と、光進行制御部としてのパララックスバリア２０を備える。表示パネル１０は、多数のドット１１，１２，１３，１４を備える。複数のドット１１は協働して第１の画像を表示し、複数のドット１２は協働して第２の画像を表示し、複数のドット１３は協働して第３の画像を表示し、複数のドット１４は協働して第４の画像を表示する。つまり、この表示パネル１０は４視点に相当する４画像を表示する。

パララックスバリア２０は、透明な基板２１と、基板２１に形成された遮光部２２を備える。遮光部２２には所定のピッチで開口部２３が形成されており、開口部２３を通じて光の進行が許容されている。パララックスバリア２０から適正な距離離れた平面３０において観察領域１１Ａには、複数のドット１１から進行する光が開口部２３を通って到達する。平面３０において観察領域１２Ａには、複数のドット１２から進行する光が開口部２３を通って到達し、平面３０において観察領域１３Ａには、複数のドット１３から進行する光が開口部２３を通って到達し、平面３０において観察領域１４Ａには、複数のドット１４から進行する光が開口部２３を通って到達する。

従って、観察者の眼が観察領域１１Ａにあれば、その眼にはドット１１で形成される第１の画像が視認され、観察者の眼が観察領域１２Ａにあれば、その眼にはドット１２で形成される第２の画像が視認され、観察者の眼が観察領域１３Ａにあれば、その眼にはドット１３で形成される第３の画像が視認され、観察者の眼が観察領域１４Ａにあれば、その眼にはドット１４で形成される第４の画像が視認される。図１において、右眼ＥＲが観察領域１２Ａにあって、左眼ＥＬが観察領域１３Ａにあると想定する。この場合には、図１の部分Ｓに示すように、右眼ＥＲは観察領域１２Ａに相当する第２の画像２Ａのみを視認し、左眼ＥＬは観察領域１３Ａに相当する第３の画像３Ａのみを視認し、観察者の脳はこれらの異なる画像による立体視を構築する。

図２は、図１の三次元表示装置の各部の寸法を決定する方法を説明するための図である。表示パネル１０、パララックスバリア２０および平面３０は平行であるので、図２において、三角形の相似則から下記の式が成立することが明らかである。
Ａ／Ｅ＝Ｄ／Ｂ ．．．（１）
ここで、Ａは平面３０からパララックスバリア２０の開口部２３までの距離（適正距離）であり、Ｅは観察者の眼間距離であり、Ｄは表示パネル１０のドットからパララックスバリア２０の開口部２３までの距離であり、Ｂは図の横方向のドットのピッチである。

また、やはり三角形の相似則から下記の式が成立することが明らかである。
Ａ／Ｐ＝（Ａ＋Ｄ）／ｎＢ ．．．（２）
ここで、Ｐは図の横方向の開口部２３のピッチであり、ｎは三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数（図示例では４）である。
式（１）と式（２）から以下の式が求められる。
Ｐ＝ｎＢＥ／（Ｂ＋Ｅ） ．．．（３）

特開２００２−３０５７５９号公報 特開２００７−３３６００２号公報

図３は、図１の三次元表示装置の観察者が適正な平面３０よりもパララックスバリア２０から離れた場合の光路を示す図である。図１の場合と異なり、この場合には、観察者の右眼ＥＲにはドット１２だけでなくドット１１，１３からの光も到達し、左眼ＥＬにはドット１３だけでなくドット１２，１４からの光も到達する。

つまり、図４に示すように、観察者の右眼ＥＲの視野は、一つの観察領域１２Ａ全体だけでなくその両隣の観察領域１１Ａ，１３Ａを部分的に含んでしまい、その結果、部分Ｓに示すように、右眼ＥＲは、観察領域１２Ａに相当する第２の画像２Ａに加え、観察領域１１Ａに相当する第１の画像１Ａおよび観察領域１３Ａに相当する第３の画像３Ａを視認する。同様に、観察者の左眼ＥＬの視野は、一つの観察領域１３Ａ全体だけでなくその両隣の観察領域１２Ａ，１４Ａを部分的に含んでしまい、その結果、部分Ｓに示すように、左眼ＥＬは、観察領域１３Ａに相当する第３の画像３Ａに加え、観察領域１２Ａに相当する第２の画像２Ａおよび観察領域１４Ａに相当する第４の画像４Ａを視認する。

図５（Ａ）は、この結果、右眼ＥＲに視認される画像を示し、図５（Ｂ）は左眼ＥＬに視認される画像を示す。右眼ＥＲの視野の一端では第１の画像１Ａ、左眼ＥＬの視野の同じ端では第２の画像２Ａが視認されるため、脳内で３次元視（図の３Ｄ）が成立するが、その付近では両眼ＥＲ，ＥＬで共に第２の画像２Ａが重なって視認されるため２次元視（図３の２Ｄ）がされてしまう。また、右眼ＥＲの視野の他端では第３の画像３Ａ、左眼ＥＬの視野の同じ端では第４の画像４Ａが視認されるため、脳内で３次元視（図の３Ｄ）が成立するが、その付近では両眼ＥＲ，ＥＬで共に第３の画像３Ａが重なって視認されるため２次元視（図の２Ｄ）がされてしまう。このように、３次元視の中に２次元視の部分が発生してしまうと、観察者に違和感を与え、立体感を損なってしまう。

そこで、本発明は、三次元表示装置から適正な距離よりも離れた場合でも、観察者に与える違和感を低減する三次元表示装置を提供する。

本発明に係る三次元表示装置は、複数の観察領域にそれぞれ３以上の視点に相当する複数の画像を提供するために、前記複数の画像を表示するドットが配置されている表示パネルと、前記表示パネルの所定のドットから進行する光が前記複数の観察領域のうち所定の観察領域に進行するのを許容する光進行制御部とを備え、前記光進行制御部から一定距離離れた平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが、標準的な人間の眼間距離の１／ｍ（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする。
ここでの一定距離とは、１視点に相当する１つの画像を構成する複数のドットからの光が光進行制御部を通って集まるのに必要な距離、すなわち片方の眼に１つの画像が視認できるような適正な距離である。本発明においては、光進行制御部から一定距離（適正な距離）離れた平面における観察領域のピッチが眼間距離の１／ｍである。この構成によれば、三次元表示装置から適正な距離よりも離れた場合、右眼に複数の画像が視認され、左眼にも複数の画像が視認されるが、右眼と左眼に同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減することが可能である。

この三次元表示装置において、前記表示パネルでは、一つの方向にピッチＢでドットが配置されており、前記光進行制御部は、遮光部と光が透過する複数の開口部を有するパララックスバリアであって、前記開口部は前記方向にピッチＰで配置されており、前記眼間距離をＥ、前記複数の画像に相当する視点の数をｎとする場合に下記の式を満たすようにしてもよい。
Ｐ＝ｎＢＥ／（ｍＢ＋Ｅ）
光進行制御部がパララックスバリアである場合には、このようなパラメータ設計により、三次元表示装置から適正な距離離れた平面における複数の観察領域のピッチが眼間距離の１／ｍとなる。

他の実施の形態として、前記表示パネルでは、一つの方向にピッチＢでドットが配置されており、前記光進行制御部は、所定の角度で光を屈折させるレンティキュラーレンズであって、前記レンティキュラーレンズの各レンズはピッチＰで配置されており、前記眼間距離をＥ、前記複数の画像に相当する視点の数をｎとする場合に下記の式を満たすようにしてもよい。
Ｐ＝ｎＢＥ／（ｍＢ＋Ｅ）
光進行制御部がレンティキュラーレンズである場合には、このようなパラメータ設計により、三次元表示装置から適正な距離離れた平面における複数の観察領域のピッチが眼間距離の１／ｍとなる。

観察領域のピッチが眼間距離の１／ｍ（ｍは２以上の整数）ということは、両眼で視認される観察領域の間に、その視認の時点では視認できない少なくとも１つの観察領域が存在することを意味する。そのような観察領域が多ければ多いほど、解像度が悪くなる。そこで、ｍは２であると好ましい。ｍが２であれば解像度の低下を最小限にすることができる。

他の観点によれば本発明に係る三次元表示装置は、複数の観察領域にそれぞれ３以上の視点に相当する複数の画像を提供するために、前記複数の画像を表示するドットが配置されている表示パネルと、前記表示パネルの所定のドットから進行する光が前記複数の観察領域のうち所定の観察領域に進行するのを許容する光進行制御部とを備え、前記光進行制御部から一定距離離れた平面における前記複数の観察領域から離れた第２の平面に、前記光進行制御部を通って進行した複数の画像を各々含む第１の領域と第２の領域とを提供することが可能であって、前記第１の領域に含まれる複数の画像と前記第２の領域に含まれる複数の画像とで三次元視が可能であり、前記第１の領域に含まれる複数の画像と前記第２の領域に含まれる複数の画像とが水平方向において同じ位相差を持つように、前記平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが設定されていることを特徴とする。
本来の観察領域の平面から一定距離離れた第２の平面において、人間の両眼に対応する第１の領域と第２の領域の各々に含まれる複数の画像が水平方向において同じ位相差（つまり同じずれ幅）を持つことによって、第２の平面に人間の両眼があった場合でも、同じ画像が両眼に重なって入ってくる事態が少なくなる。つまり、適正位置から離れたところでも、３次元視の中に２次元視の部分が発生して観察者に違和感を与える事態が少なくなる。

そして、この三次元表示装置で、前記平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが標準的な人間の眼間距離の１／ｍ（ｍは２以上の整数）であると好ましい。
このように、適正位置の平面での観察領域のピッチを設定することにより、第２の平面での第１の領域と第２の領域の各々に含まれる複数の画像が水平方向において同じ位相差を持つようにすることが容易に実現できる。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る様々な実施の形態を説明する。なお、図面においては、各部の寸法の比率は実際のものとは適宜に異なる。
＜第１の実施の形態＞
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る三次元表示装置を示す断面図である。この三次元表示装置は、表示パネル１０と、光進行制御部としてのパララックスバリア２０を備える。

表示パネル１０は、与えられた電気エネルギに応じて発光特性が変化する多数の電気光学素子（例えば有機ＥＬ素子）が配置された発光パネルでもよいし、与えられた電気エネルギに応じて光の透過特性が変化する多数の電気光学素子（例えば液晶素子）が配置された電気光学パネルでもよい。表示パネル１０は、多数のドット１１〜１８を備える。複数のドット１１は協働して第１の画像を表示し、複数のドット１２は協働して第２の画像を表示し、複数のドット１３は協働して第３の画像を表示し、複数のドット１４は協働して第４の画像を表示する。同様に、ドット１５〜１８は、第５〜第８の画像に相当する。このように、ドットに付けられた番号に応じて表示される画像が異なる。つまり、この表示パネル１０は８視点に相当する８画像を表示する。

パララックスバリア２０は、透明な基板２１と、基板２１に形成された遮光部２２を備える。遮光部２２には所定のピッチＰで開口部２３が形成されており、開口部２３を通じて光の進行が許容されている。パララックスバリア２０は、遮光部２２と開口部２３の位置が固定的なタイプでもよいし、遮光部２２と開口部２３を例えば、液晶素子のような与えられた電気エネルギに応じて光の透過特性が変化する電気光学素子で設けて、遮光部２２と開口部２３の位置を可変にしたタイプでもよい。パララックスバリア２０は、距離Ｄをおいて表示パネル１０と平行に配置されている。

パララックスバリア２０から適正な距離Ａ、離れた平面３０において観察領域１１Ａには、複数のドット１１から進行する光が開口部２３を通って到達する。適正な距離Ａとは、１視点に相当する１つの画像を構成する複数のドットからの光がパララックスバリア２０を通って集まるのに必要な距離である。平面３０において観察領域１２Ａには、複数のドット１２から進行する光が開口部２３を通って到達し、平面３０において観察領域１３Ａには、複数のドット１３から進行する光が開口部２３を通って到達し、平面３０において観察領域１４Ａには、複数のドット１４から進行する光が開口部２３を通って到達する。同様に、ドット１５〜１８は、観察領域１５Ａ〜１８Ａに対応する。

従って、観察者の眼が観察領域１１Ａにあれば、その眼にはドット１１で形成される第１の画像が視認され、観察者の眼が観察領域１２Ａにあれば、その眼にはドット１２で形成される第２の画像が視認され、観察者の眼が観察領域１３Ａにあれば、その眼にはドット１３で形成される第３の画像が視認され、観察者の眼が観察領域１４Ａにあれば、その眼にはドット１４で形成される第４の画像が視認される。同様に、観察領域１５Ａ〜１８Ａは、第５〜第８の画像に対応する。このように、パララックスバリア２０から適正な距離Ａ、離れた平面３０では、観察領域に応じて、異なる画像が視認される。

観察領域１１Ａ〜１８Ａのピッチは、標準的な人間の眼間距離Ｅの１／ｍ（ｍは２以上の整数）である。図示の形態では、ｍ＝２であり、観察領域１１Ａ〜１８ＡのピッチはＥ／２である。標準的な人間の眼間距離Ｅは、６２〜６５ｍｍである。実際の設計では、例えばＥ＝６５ｍｍであることが好ましい。

図６において、右眼ＥＲが観察領域１３Ａにあって、左眼ＥＬが観察領域１５Ａにあると想定する。この場合には、図６の部分Ｓに示すように、右眼ＥＲは観察領域１３Ａに相当するドット１３で形成された第３の画像３Ａのみを視認し、左眼ＥＬは観察領域１５Ａに相当するドット１５で形成された第５の画像５Ａのみを視認し、観察者の脳はこれらの異なる画像による立体視を構築する。

図７は、図６の三次元表示装置の観察者が適正な平面３０よりもパララックスバリア２０から離れた場合の説明図である。図６の場合と異なり、この場合には、観察者の右眼ＥＲにはドット１３だけでなくドット１２，１４，１５からの光も到達し、左眼ＥＬにはドット１５だけでなくドット１３，１４，１６からの光も到達する。

したがって、図８に示す例では、観察者の右眼ＥＲの視野は、一つの観察領域１３Ａだけでなく、その両隣の観察領域１２Ａ，１４Ａを含み、さらには観察領域１１Ａ，１５Ａを含む。その結果、部分Ｓに示すように、右眼ＥＲは、観察領域１３Ａに相当する第３の画像３Ａに加え、観察領域１１Ａに相当する第１の画像１Ａ、観察領域１２Ａに相当する第２の画像２Ａ、観察領域１４Ａに相当する第４の画像４Ａ、観察領域１５Ａに相当する第５の画像５Ａを視認する。同様に、観察者の左眼ＥＬの視野は、一つの観察領域１５Ａ全体だけでなく、その両隣の観察領域１４Ａ，１６Ａ含み、さらには観察領域１３Ａ，１７Ａを含む。その結果、部分Ｓに示すように、左眼ＥＬは、観察領域１５Ａに相当する第５の画像５Ａに加え、観察領域１３Ａに相当する第３の画像３Ａ、観察領域１４Ａに相当する第４の画像４Ａ、観察領域１６Ａに相当する第６の画像６Ａ、観察領域１７Ａに相当する第７の画像７Ａを視認する。

図９（Ａ）は、この結果、右眼ＥＲに視認される画像を示し、図９（Ｂ）は左眼ＥＬに視認される画像を示す。右眼ＥＲの視野の一端では第１の画像１Ａ、左眼ＥＬの視野の同じ端では第３の画像３Ａが視認されるため、脳内で３次元視（図の３Ｄ）が成立する。また、その付近では右眼ＥＲで第２の画像２Ａ、左眼ＥＬで第３の画像３Ａが視認され、これらが重なった結果、やはり脳内で３次元視が成立する。さらにその付近では、右眼ＥＲで第２の画像２Ａ、左眼ＥＬで第４の画像４Ａが視認され、これらが重なった結果、やはり脳内で３次元視が成立する。さらにその付近では、右眼ＥＲで第３の画像３Ａ、左眼ＥＬで第４の画像４Ａが視認され、これらが重なった結果、やはり脳内で３次元視が成立する。このように、右眼ＥＲと左眼ＥＬで、同じ画像が重なる部分が少ないので、２次元視の部分が通常の人間が感知できない程度になり、実質的に２次元視される部分はなくなる。

すなわち、観察領域１１Ａ〜１８Ａのピッチが標準的な人間の眼間距離Ｅの１／ｍ（ｍは２以上の整数）であるので、観察者が適正な平面３０よりもパララックスバリア２０から離れた場合であっても、右眼ＥＲで視認される画像群（ここでは図８より、画像１Ａ〜５Ａの画像郡をいう。）と、左眼ＥＬで視認される画像群（ここでは図８より、画像３Ａ〜７Ａの画像郡をいう。）のうち、３次元視を構成する２つの画像（例えば図９での右眼ＥＲの画像１Ａと左眼ＥＬの画像３Ａ、同様に右眼ＥＲの画像２Ａと左眼ＥＬの画像４Ａ、等）のずれの幅が同じように右眼ＥＲ及び左眼ＥＬに入ることになる。したがって、従来技術で説明した図４のように同じ画像が重なる部分が少なくなり、従来のように適正位置から離れたところでも、違和感を感じることがなくなる。このように、本来の観察領域の平面から一定距離離れた第２の平面において、人間の両眼に対応する第１の領域と第２の領域の各々に含まれる複数の画像が水平方向において同じ位相差（つまり同じずれ幅）を持つことによって、第２の平面に人間の両眼があった場合でも、同じ画像が両眼に重なって入ってくる事態が少なくなる。つまり、適正位置から離れたところでも、３次元視の中に２次元視の部分が発生して観察者に違和感を与える事態が少なくなる。

以上のように、この実施の形態では、右眼ＥＲに複数の画像が視認され、左眼ＥＬにも複数の画像が視認されるが、右眼ＥＲと左眼ＥＬに同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減または防止することが可能である。

図６に戻り、この三次元表示装置の各部の寸法を決定する方法を説明する。表示パネル１０、パララックスバリア２０および平面３０は平行であるので、図６において、三角形の相似則から下記の式が成立することが明らかである。
Ａ／Ｅ＝Ｄ／ｍＢ ．．．（４）
ここで、Ａは平面３０からパララックスバリア２０の開口部２３までの距離（適正距離）であり、Ｅは観察者の眼間距離、例えば６５ｍｍである。ｍは上記の通り、観察領域１１Ａ〜１８Ａのピッチに対する眼間距離Ｅの比である。Ｄは表示パネル１０のドットからパララックスバリア２０の開口部２３までの距離であり、Ｂは図の横方向のドットのピッチである。

また、やはり三角形の相似則から下記の式が成立することが明らかである。
Ａ／Ｐ＝（Ａ＋Ｄ）／ｎＢ ．．．（５）
ここで、Ｐは図の横方向の開口部２３のピッチであり、ｎは三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数（図示例では８）である。
式（４）と式（５）から以下の式が求められる。
Ｐ＝ｎＢＥ／（ｍＢ＋Ｅ） ．．．（６）

表示パネル１０からの光の進行方向を制御する光進行制御部がパララックスバリアである場合には、このようなパラメータ設計により、三次元表示装置から適正な距離離れた平面３０における複数の観察領域１１Ａ〜１８Ａのピッチが眼間距離Ｅの１／ｍとなる。図示のようにｍ＝２であれば、式（６）は以下のように書き換えられる。
Ｐ＝ｎＢＥ／（２Ｂ＋Ｅ） ．．．（７）

図１０は、第１の実施の形態での表示パネル１０とパララックスバリア２０の開口部２３との関係を示す平面図である。図において、数字１１〜１８はドット１１〜１８を示し、添字Ｒ，Ｇ，Ｂはドットの表示色を示す（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を意味する）。この表示パネル１０では、図１０の縦方向に、同種のドットが一列になるように配置されている。また、図１０の横方向では、１行内でＲ，Ｇ，Ｂのパタンが繰り返し、異なる視点に対応するドット１１〜１８のパタンも繰り返すように配置されている。このような配置パタンのドットに対しては、図の縦方向に長く延びる開口部２３（仮想線で示す）を持つパララックスバリア２０を使用することができる。

図１１は、第１の実施の形態での表示パネル１０の他の例とパララックスバリア２０の開口部２３との関係を示す平面図である。この表示パネル１０では、図１１の縦方向に、同じ表示色のドットが一列になるように配置されているが、一列内で異なる視点に対応するドット１１〜１８のパタンが繰り返している。また、図１１の横方向では、１行内でＲ，Ｇ，Ｂのパタンが繰り返し、ドット１１〜１８のパタンも繰り返すように配置されている。このような配置パタンのドットに対しては、短い多数の開口部２３（仮想線で示す）を図の斜め方向に階段状に配置したパララックスバリア２０を使用することができる。

以上、三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数ｎが８、適正位置での観察領域のピッチに対する眼間距離Ｅの比ｍが２の例を説明した。しかし、ｎが３以上であって、ｍが２以上であれば、ｎおよびｍは任意に選定することができ、そのように選定すれば、右眼ＥＲと左眼ＥＬに同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減または防止することが可能である。

但し、以下の理由から、ｍは２であると好ましい。観察領域１１Ａ〜１８Ａのピッチが眼間距離の１／ｍ（ｍは２以上の整数）ということは、両眼で視認される観察領域（例えば図６では観察領域１３Ａ，１５Ａ）の間に、その視認の時点では視認できない少なくとも１つの観察領域（例えば図６では観察領域１４Ａ）が存在することを意味する。そのような観察領域が多ければ多いほど、解像度が悪くなる。ｍが２であれば解像度の低下を最小限にすることができる。

＜第２の実施の形態＞
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る三次元表示装置を示す断面図である。この三次元表示装置は、第１の実施の形態と同様の表示パネル１０と、光進行制御部としてのレンティキュラーレンズ４０を備える。レンティキュラーレンズ４０は、半楕円柱状の複数の凸レンズ４１がそれらの軸線が平行になるように配置されたシートである。レンティキュラーレンズ４０は、適正距離をおいて表示パネル１０と平行に配置されている。適正距離とは、１視点に相当する１つの画像を構成する複数のドットからの光がレンティキュラーレンズ４０の凸レンズ４１を通って集まるのに必要な距離である。

レンティキュラーレンズ４０から適正な距離、離れた平面３０において観察領域１１Ａには、複数のドット１１から進行する光が開口部２３を通って到達する。平面３０において観察領域１２Ａには、複数のドット１２から進行する光が開口部２３を通って到達し、平面３０において観察領域１３Ａには、複数のドット１３から進行する光が開口部２３を通って到達し、平面３０において観察領域１４Ａには、複数のドット１４から進行する光が開口部２３を通って到達する。同様に、ドット１５〜１８は、観察領域１５Ａ〜１８Ａに対応する。

従って、観察者の眼が観察領域１１Ａにあれば、その眼にはドット１１で形成される第１の画像が視認され、観察者の眼が観察領域１２Ａにあれば、その眼にはドット１２で形成される第２の画像が視認され、観察者の眼が観察領域１３Ａにあれば、その眼にはドット１３で形成される第３の画像が視認され、観察者の眼が観察領域１４Ａにあれば、その眼にはドット１４で形成される第４の画像が視認される。同様に、観察領域１５Ａ〜１８Ａは、第５〜第８の画像に対応する。このように、レンティキュラーレンズ４０から適正な距離、離れた平面３０では、観察領域に応じて、異なる画像が視認される。

観察領域１１Ａ〜１８Ａのピッチは、標準的な人間の眼間距離Ｅの１／ｍ（ｍは２以上の整数）である。図示の形態では、ｍ＝２であり、観察領域１１Ａ〜１８ＡのピッチはＥ／２である。

この実施の形態においても、観察者が適正な平面３０よりもレンティキュラーレンズ４０から離れた場合には、第１の実施の形態について図７ないし図９を参照して説明した理由とまったく同じ理由によって、右眼ＥＲに複数の画像が視認され、左眼ＥＬにも複数の画像が視認されるが、右眼ＥＲと左眼ＥＬに同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減または防止することが可能である。

この実施の形態の三次元表示装置の各部の寸法を決定する方法は、図６を参照して、第１の実施の形態の三次元表示装置の各部の寸法を決定する方法に準ずる。つまり、レンティキュラーレンズ４０の凸レンズのピッチＰは、以下の式から求められる。
Ｐ＝ｎＢＥ／（ｍＢ＋Ｅ） ．．．（８）
ここで、ｎは三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数（図示例では８）であり、Bは図の横方向のドットのピッチであり、Eは観察者の眼間距離、例えば６５ｍｍである。ｍは上記の通り、観察領域１１Ａ〜１８Ａのピッチに対する眼間距離Ｅの比である。

表示パネル１０からの光の進行方向を制御する光進行制御部がレンティキュラーレンズである場合には、このようなパラメータ設計により、三次元表示装置から適正な距離離れた平面３０における複数の観察領域１１Ａ〜１８Ａのピッチが眼間距離Ｅの１／ｍとなる。図示のようにｍ＝２であれば、式（８）は以下のように書き換えられる。
Ｐ＝ｎＢＥ／（２Ｂ＋Ｅ） ．．．（９）

図１３は、第２の実施の形態での表示パネル１０とレンティキュラーレンズ４０の凸レンズ４１との関係を示す平面図である。図において、数字１１〜１８はドット１１〜１８を示し、添字Ｒ，Ｇ，Ｂはドットの表示色を示す。この表示パネル１０では、図１３の縦方向に、同種のドットが一列になるように配置されている。また、図１３の横方向では、１行内でＲ，Ｇ，Ｂのパタンが繰り返し、異なる視点に対応するドット１１〜１８のパタンも繰り返すように配置されている。このような配置パタンのドットに対しては、図の縦方向に軸線が延びる凸レンズ４１（仮想線で示す）を持つレンティキュラーレンズ４０を使用することができる。

図１４は、第２の実施の形態での表示パネル１０の他の例とレンティキュラーレンズ４０の凸レンズ４１との関係を示す平面図である。この表示パネル１０では、図１４の縦方向に、同じ表示色のドットが一列になるように配置されているが、一列内で異なる視点に対応するドット１１〜１８のパタンが繰り返している。また、図１４の横方向では、１行内でＲ，Ｇ，Ｂのパタンが繰り返し、ドット１１〜１８のパタンも繰り返すように配置されている。このような配置パタンのドットに対しては、図の斜め方向に軸線が延びる凸レンズ４１（仮想線で示す）を持つレンティキュラーレンズ４０を使用することができる。

この実施の形態でも、三次元表示装置で実現される画像の数つまり視点数ｎが８、適正位置での観察領域のピッチに対する眼間距離Ｅの比ｍが２である。しかし、ｎが３以上であって、ｍが２以上であれば、ｎおよびｍは任意に選定することができ、そのように選定すれば、右眼ＥＲと左眼ＥＬに同じ画像が重なって視認される事態を避けることができ、観察者に与える違和感を低減または防止することが可能である。但し、第１の実施の形態に関して上述した理由と同じ理由から、ｍは２であると好ましい。

＜応用＞
次に、本発明に係る三次元表示装置を適用した電子機器について説明する。図１５は、上記のいずれかの実施の形態に係る三次元表示装置１を画像表示装置に利用したモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す斜視図である。パーソナルコンピュータ２０００は、三次元表示装置１と本体部２０１０とを備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１およびキーボード２００２が設けられている。
図１６に、上記のいずれかの実施の形態に係る三次元表示装置１を適用した携帯電話機を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１およびスクロールボタン３００２、ならびに三次元表示装置１を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、三次元表示装置１に表示される画面がスクロールされる。
図１７に、上記のいずれかの実施の形態に係る三次元表示装置１を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１および電源スイッチ４００２、ならびに三次元表示装置１を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、各種の情報が三次元表示装置１に表示される。

本発明に係る有機ＥＬ装置が適用される電子機器としては、図１５から図１７に示したもののほか、デジタルスチルカメラ、テレビ、ビデオカメラ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電子ペーパー、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、ビデオプレーヤ、タッチパネルを備えた機器等が挙げられる。

従来の多視点三次元表示装置の一例を示す断面図である。 図１の三次元表示装置の各部の寸法を決定する方法を説明するための図である。 図１の三次元表示装置の観察者が適正な平面３０よりもパララックスバリア２０から離れた場合の光路を示す図である。 図１の三次元表示装置の観察者が適正な平面３０よりもパララックスバリア２０から離れた場合の観察者の各眼で視認される観察領域を示す図である。 図４において観察者に視認される画像を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係る三次元表示装置を示す断面図である。 図６の三次元表示装置の観察者が適正な平面３０よりもパララックスバリア２０から離れた場合の光路を示す図である。 図６の三次元表示装置の観察者が適正な平面３０よりもパララックスバリア２０から離れた場合の観察者の各眼で視認される観察領域を示す図である。 図８において観察者に視認される画像を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態での表示パネル１０とパララックスバリア２０の開口部２３との関係を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態での表示パネル１０の他の例とパララックスバリア２０の開口部２３との関係を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る三次元表示装置を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態での表示パネル１０とレンティキュラーレンズ４０の凸レンズ４１との関係を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態での表示パネル１０の他の例とレンティキュラーレンズ４０の凸レンズ４１との関係を示す平面図である。 上記のいずれかの実施の形態に係る三次元表示装置を画像表示装置に利用した電子機器の一例を示す斜視図である。 上記のいずれかの実施の形態に係る三次元表示装置を画像表示装置に利用した電子機器の他の例を示す斜視図である。 上記のいずれかの実施の形態に係る三次元表示装置を画像表示装置に利用した電子機器の他の例を示す斜視図である。

符号の説明

１…三次元表示装置、１０…表示パネル、１１〜１８…ドット、２０…パララックスバリア、２１…基板、２２…遮光部、２３…開口部、３０…平面、Ｅ…眼間距離、ＥＲ…右眼、ＥＬ…左眼、１１Ａ〜１８Ａ…観察領域、４０…レンティキュラーレンズ、４１…凸レンズ

Claims (6)

1. 複数の観察領域にそれぞれ３以上の視点に相当する複数の画像を提供するために、前記複数の画像を表示するドットが配置されている表示パネルと、
   前記表示パネルの所定のドットから進行する光が前記複数の観察領域のうち所定の観察領域に進行するのを許容する光進行制御部とを備え、
   前記光進行制御部から一定距離離れた平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが、標準的な人間の眼間距離の１／ｍ（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする三次元表示装置。
2. 前記表示パネルでは、一つの方向にピッチＢでドットが配置されており、
   前記光進行制御部は、遮光部と光が透過する複数の開口部を有するパララックスバリアであって、前記開口部は前記方向にピッチＰで配置されており、
   前記眼間距離をＥ、前記複数の画像に相当する視点の数をｎとする場合に下記の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の三次元表示装置。
   Ｐ＝ｎＢＥ／（ｍＢ＋Ｅ）
3. 前記表示パネルでは、一つの方向にピッチＢでドットが配置されており、
   前記光進行制御部は、所定の角度で光を屈折させるレンティキュラーレンズであって、前記レンティキュラーレンズの各レンズはピッチＰで配置されており、
   前記眼間距離をＥ、前記複数の画像に相当する視点の数をｎとする場合に下記の式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の三次元表示装置。
   Ｐ＝ｎＢＥ／（ｍＢ＋Ｅ）
4. ｍは２であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の三次元表示装置。
5. 複数の観察領域にそれぞれ３以上の視点に相当する複数の画像を提供するために、前記複数の画像を表示するドットが配置されている表示パネルと、
   前記表示パネルの所定のドットから進行する光が前記複数の観察領域のうち所定の観察領域に進行するのを許容する光進行制御部とを備え、
   前記光進行制御部から一定距離離れた平面における前記複数の観察領域から離れた第２の平面に、前記光進行制御部を通って進行した複数の画像を各々含む第１の領域と第２の領域とを提供することが可能であって、
   前記第１の領域に含まれる複数の画像と前記第２の領域に含まれる複数の画像とで三次元視が可能であり、前記第１の領域に含まれる複数の画像と前記第２の領域に含まれる複数の画像とが水平方向において同じ位相差を持つように、前記平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが設定されていることを特徴とする三次元表示装置。
6. 前記平面における前記複数の観察領域の水平方向のピッチが標準的な人間の眼間距離の１／ｍ（ｍは２以上の整数）であることを特徴とする請求項５に記載の三次元表示装置。
   
   

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