JPH11326828A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２像、あるいは多像の視差画像を表示する場
合に、２像と多像を切り換えて表示する事の可能な立体
画像表示装置を得ること。 【解決手段】 離散的な画素構造を有する光変調器の表
示面に開口部と遮光部とを複数個、所定のピッチで水平
方向と垂直方向に配列したマスクパターンを形成し、該
光変調器に光源手段からの光束を照射して、パターン化
した光束とし、該パターン化した光束を光学系を通過さ
せて離散的な画素構造を有し、走査線を利用して少なく
とも２つの視差画像を表示したディスプレイを照明し、
該ディスプレイに表示した少なくとも２つ以上の視差画
像に基づく光束を各々観察者の右目と左目に導光して、
該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する
立体画像表示装置において、該視差画像の画像数に応じ
て該マスクパターンのパターン形状を切り換える構成と
したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立体画像表示装置に
関し、特にテレビ、ビデオ、コンピュータモニタ、ゲー
ムマシン等のディスプレイデバイス（ディスプレイ）に
おいて画像情報の立体表示を行い、所定の観察領域から
特殊な眼鏡を使用することなく画像情報の立体観察を行
う際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より立体画像の観察方法としては、
例えば偏光眼鏡を用いて互いに異った偏光状態に基づく
視差画像を観察する方法や、レンチキュラーレンズを用
いて複数の視差画像（視点画像）のうちから所定の視差
画像を観察者の眼球に導光する方法が提案されている。

【０００３】特殊な偏光眼鏡をかけることなく、立体画
像表示を行うレンチキュラーレンズを用いた方法は、デ
ィスプレイデバイスの観察者側にレンチキュラーレンズ
を設け、ディスプレイデバイス上に表示された視差画像
の画素毎に指向性を与えて観察者に立体像を認識させて
いる。

【０００４】レンチキュラーレンズを用いた方式は偏光
眼鏡を用いないで立体視が出来るという利点があるが、
この方式によれば、ディスプレイの前面にレンチキュラ
ーレンズシートを配置するため、画面がざらつくという
問題を有していた。

【０００５】これに対し本発明者らは特願平８―１４８
６１１号や特願平８―２５０９４３号等において広い視
域において良好なる立体像が観察できる立体画像表示装
置を達成している。

【０００６】同号では市松模様の開口部を有したマスク
パターンと該マスクパターンを照明する光源手段と、水
平方向と垂直方向とで光学作用の異なるマイクロ光学素
子と透過型のディスプレイデバイスとを有し、該ディス
プレイデバイスに右目用の視差画像と左目用の視差画像
のそれぞれを多数のストライプ状の画素に分割して得た
ストライプ合成画像を表示し、該光源手段より射出する
光束に該マイクロ光学素子で指向性を与えて該ストライ
プ合成画像を照射し、該光束を少なくとも２つの領域に
分離させて該ストライプ合成画像を立体画像として観察
者に視認せしめる立体表示装置を提案している。

【０００７】また、大画面で立体画像を観察するのに適
した方式としてプロジェクション方式の立体ディスプレ
イが特開平３−６５９４３号公報，特開平４―４０４４
０号公報等に開示されている。特開平―４０４４０号公
報の一部を引用する。図４６はその構成を示す斜視図で
ある。対象物１００を異なる４方向から撮影するカメラ
３１―３４の出力を４台のプロジェクター２１−２４に
入力してレンチキュラーレンズアレイ１１，１２を背中
合わせにした立体表示パネル１０’に向けて投影する。
立体表示パネル１０’は透過型ダブルスクリーンとして
使用しているので、立体表示パネル１０’を挟んでプロ
ジェクター２０と観察者２００は反対側に位置すること
になる。

【０００８】図４７は、図４６の立体表示装置が立体に
見える原理を示したもので、対象物１００の異なる４方
向の画像をプロジェクター２０で透過型ダブルスクリー
ンである立体表示パネル１０’に向けて投影する。立体
表示パネル１０’は２枚のレンチキュラーレンズアレイ
１１，１２が貼り合わされていて、その間に拡散層１３
を設けてある。拡散層１３の位置は両レンチキュラーレ
ンズ１１，１２の概ね焦点面になるようにしてある。レ
ンチキュラーレンズアレイ１１，１２の特徴は、投影し
た像がプロジェクター２０でレンチキュラーレンズアレ
イ１１に投影した距離と同じ距離に、投影したそのまま
の像が再現されることになることである。

【０００９】プロジェクタ２１−２４の隣接する相互間
の間隔が両眼間隔に並べてあると、再現像４１−４４も
観察距離で両眼間隔に再現される。その位置に観察者２
００が居ると、投影された再現像４２，４３に映像視差
があるので、観察者２００は立体像を見ることができ
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らが先に提案
した立体画像表装置はマスクパターンを開口部と遮光部
とを複数個市松模様に構成し、また、マイクロ光学素子
として一方向に屈折力を有する複数のシリンドリカルレ
ンズより成るレンチキュラーレンズを２つシリンドリカ
ルレンズの配置方向が互いに直交するようには位置した
構成をとっている。

【００１１】この先に提案した立体画像表示装置では、
表示する視差画像数と観察距離に応じて専用のマイクロ
光学素子を必要とした。本発明の第一の目的は、２像、
あるいは立体視域拡大や回り込み像表示のために３像以
上の多像の視差画像を表示する場合に、２像と多像を切
り換えて表示する事の可能な立体画像表示装置の提供で
ある。

【００１２】また、先に提案した立体画像表装置は、表
示画面と同一サイズのマスクパターンを表示するための
光変調器と、視差画像を表示するためのディスプレイデ
バイスを必要としている。

【００１３】さらに、プロジェクション方式の立体画像
表示装置は大画面の表示に適しているが、光学系に光路
長が必要で、形態が大型となる傾向があった。本発明の
第２目的は、前記の第一の目的を満たす立体画像表示装
置に改良を加えた複数の立体画像表示装置を用いた、形
態が小型で、かつ製作の容易な大画面の立体画像表示シ
ステムの提供である。

【００１４】さらに、前記の第一の目的を満たす立体画
像表示装置では画像数の切り換えの際に、立体像の観察
距離が変化するため１ユニットで多像表示をする場合に
不都合が生ずる。

【００１５】本発明の第３目的は、画像数を切り換えた
場合にも観察距離が変化しない立体画像表示装置の提供
である。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の立体画像表示装
置は、 (1-1) 離散的な画素構造を有する光変調器の表示面に
開口部と遮光部とを複数個、所定のピッチで水平方向と
垂直方向に配列したマスクパターンを形成し、該光変調
器に光源手段からの光束を照射して、パターン化した光
束とし、該パターン化した光束を光学系を通過させて離
散的な画素構造を有し、走査線を利用して少なくとも２
つの視差画像を表示したディスプレイを照明し、該ディ
スプレイに表示した少なくとも２つ以上の視差画像に基
づく光束を各々観察者の右目と左目に導光して、該ディ
スプレイに表示した画像情報を立体的に観察する立体画
像表示装置において、該視差画像の画像数に応じて該マ
スクパターンのパターン形状を切り換える構成としたこ
と特徴としている。

【００１７】特に、 (1-1-1) 前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シリン
ドリカルレンズより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横シリンドリカルレンズより
成る横シリンドリカルレンズアレイとを有しているこ
と。

【００１８】(1-1-2) 前記横シリンドリカルレンズア
レイの横シリンドリカルレンズの配列ピッチが、前記光
変調器の表示画素幅に対して、ｍを整数として、２×ｍ
倍に等しく設定したこと。

【００１９】(1-1-3) 前記視差画像を、ｎを２×ｍの
２以上の約数として、ｎヶの視差画像に等しく設定した
こと。

【００２０】(1-1-4) 前記視差画像の個数ｎに応じ
て、前記の視差画像が観察位置においてｎ個の縦ストラ
イプ状の領域に投射されるように、前記マスクパターン
のパターン形状を切り換えるマスクパターン切り換え手
段を設けたこと。

【００２１】(1-1-5) 前記ｎ個の視差画像が観察位置
においてｎ個の縦ストライプ状の領域に投射される際、
前記マスクパターンのパターン形状を周期的に変化さ
せ、これに同期して前記ディスプレイに表示される視差
画像を切り換え表示し、縦ストライプ状の同一領域に投
射される視差画像が常に同一の視差画像となるよう同期
手段を設けたこと。等を特徴としている。

【００２２】本発明の立体画像表示システムは、 (2-1) 前記(1-1)の構成の立体画像表示装置を１ユニッ
トとし、該ユニットを複数個併置したことを特徴とす
る。

【００２３】特に、 (2-1-1) 併置した前記複数個の立体画像表示装置ユニ
ットの個数に応じて前記マスクパターンのパターン形状
を切り換えると同時に、視差画像の個数を切り換えて使
用する構成にしたことである。

【００２４】(2-2) 離散的な画素構造を有する光変調
器の表示面に開口部と遮光部とを複数個、所定のピッチ
で水平方向と垂直方向に配列したマスクパターンを形成
し、該光変調器に光源手段からの光束を照射して、パタ
ーン化した光束とし、該パターン化した光束を光学系を
通過させて離散的な画素構造を有し、走査線を利用して
少なくとも２つの視差画像を表示したディスプレイを照
明し、該ディスプレイに表示した少なくとも２つ以上の
視差画像に基づく光束を各々観察者の右目と左目に導光
して、該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観
察する立体画像表示装置において、前記光学系は垂直方
向に母線を持つ縦シリンドリカルレンズより成る縦シリ
ンドリカルレンズアレイと、水平方向に母線を持つ横シ
リンドリカルレンズより成る横シリンドリカルレンズア
レイとを有しており、視差画像数を切り換え表示する際
に、同一観察距離での立体視を可能とするために、ｍを
３以上の整数、ｎを２以上の整数として、横シリンドリ
カルレンズアレイのレンズピッチＨｖを光変調器の画素
幅のｍ倍に設定し、縦レンチキュラレンズのレンズピッ
チＨｌを３ｍ×ｎ倍の近傍に設定したことを特徴とす
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の立体画像表示装置の実施
形態１を、図１から図２７を用いて説明する。図１は本
実施形態１の外観図である。同図において、５００は本
装置全体を示す本体である。６００はディスプレイ表示
部、６００ａは立体画像表示用ウインドウ部（表示部）
である。

【００２６】図２は実施形態１のシステムを説明したブ
ロック図である。同図においてディスプレイ表示部６０
０は、視差のある立体像（視差画像）の表示、あるいは
視差のない普通の画像（２次元画像）の表示を行うため
の液晶等の透過型ディスプレイデバイス（ディスプレ
イ）４と、マスクパターンを表示するための液晶等の透
過型の光変調器２と、バックライト光源（光源手段）１
を有しており、ディスプレイデバイス４と光変調器２と
の間には母線方向が直交する２枚のレンチキュラーレン
ズ３，７が配置されている。

【００２７】光変調器駆動回路１０は、光変調器２に表
示されるマスクパターンを処理するマスクパターン処理
手段１１からの信号に基づき光変調器２を駆動する。デ
ィスプレイ駆動回路６は、画像処理手段５からの信号に
基づきディスプレイ４に視差画像の表示、あるいは２次
元画像の表示を行っている。

【００２８】画像数切り換え手段１２はディスプレイ４
に表示する視差画像の数に応じて観察者によって切り換
えている。画像数切り変え手段１２からの信号は画像処
理手段５、およびマスクパターン処理手段１１に伝達さ
れる。また、マスクパターン処理手段１１と画像処理手
段５は同期信号の交換や、視差画像と２次元画像を混在
して表示する際の、ウインドウ６００ａの位置情報の交
換を行う。

【００２９】図３，図４，図５は本発明に係る立体画像
表示用ウインドウ部６００ａの一部の要部概略図であ
る。

【００３０】これらの図は光変調器２に表示されるマス
クパターン９のパターン内容と、ディスプレイデバイス
４に表示される視差画像の内容が異なるだけで他の構成
は同じである。ウインドウ部６００ａ以外の部分も光変
調器２に表示されるマスクパターンのパターン内容が異
なるだけで各要素の構成は同じである。

【００３１】図３において、１はバックライト光源（光
源手段）、２は光変調器で立体画像表示用ウインドウ６
００ａに対応する部分では、その表示面に所定の開口部
８、遮光部からなるマスクパターン９が形成されてい
る。

【００３２】７は横方向Ｈに母線を有する横レンチキュ
ラーレンズ（横シリンドリカルレンズアレイ）であり、
多数の平凸の横シリンドリカルレンズを垂直方向Ｖに並
べて構成している。

【００３３】横レンチキュラーレンズ７は、マスクパタ
ーン９の開口が、ディスプレイデバイス４の画像表示面
に結像するようにレンズ曲率を設定している。

【００３４】横レンチキュラーレンズ７のレンズピッチ
（幅）Ｖｌは，ｍを整数として、マスクパターン９の開
口部８の垂直方向幅Ｖｍの２×ｍ倍に等しく設定してい
る。本図ではｍ＝３の場合を示している。

【００３５】３は縦方向Ｖに母線を有する縦レンチキュ
ラレンズ（縦シリンドリカルレンズアレイ）であり、多
数の平凸の縦シリンドリカルレンズを水平方向Ｈに並べ
て構成している。縦レンチキュラーレンズ３はこれを構
成する各シリンドリカルレンズのほぼ焦点位置にマスク
パターン９がくるようにレンズ曲率を設定している。

【００３６】マスクパターン９の開口部８、遮光部の水
平方向ピッチＨｍは縦レンチキュラーレンズ３の縦シリ
ンドリカルレンズの１ピッチ（幅）Ｈｌに対応してい
る。

【００３７】４は画像表示用のディスプレイデバイス
（ディスプレイ）であり、透過型液晶素子などで構成し
ている。

【００３８】尚、図３では、ディスプレイデバイス４、
光変調器２のカバーガラスや、偏光板、そして電極など
は省略して示し、表示面の表示画像、マスクパターン形
状は模式的に表示している。Ｅｌ 、Ｅｒは画像観察者
の左右眼を示す。ここで、光変調器２の表示面に表示す
る開口部、遮光部からなるマスクパターン９について図
６〜図８を用いて説明する。図６，図７，図８は、それ
ぞれ図３，図４、図５に示したマスクパターン９の正面
図を示している。

【００３９】これらの図に示すように、マスクパターン
９は水平方向のピッチＨｍ、垂直方向の幅Ｖｍの開口部
８と遮光部から構成されている。水平方向のピッチＨｍ
は２×ｍヶの画素から構成され、垂直方向の幅Ｖｍは１
画素から構成されている。図ではｍ＝３の場合を示して
いる。

【００４０】ただし、図７，図８ではパターンの一部＠
で水平方向にピッチの補正を行っている。ピッチ補正の
内容は後に記す。次に、ディスプレイデバイス４に表示
する視差画像について図９，図１０を用いて説明する。

【００４１】図９，図１０は視差画像合成の説明図であ
り、それぞれ図３，図４に対応した場合を示している。

【００４２】図２に示した画像処理手段５は、図９では
視差画像Ｇ１とＧ２を、また図１０では視差画像Ｇ１，
Ｇ２，Ｇ３を図示するように多数の横ストライプ状のス
トライプ画像に分割し、視差画像Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３から
作成されるストライプ画像Ｇ１ｉ、Ｇ２ｉ、Ｇ３ｉを，
走査線ごとにならべ換えて合成視差画像とする。

【００４３】即ち図９では２ヶの視差画像から合成され
た合成視差画像が得られ、図１０では３ヶの視差画像か
ら合成された合成視差画像が得られる。このようにして
作成された画像データは、図２のディスプレイ駆動回路
６に入力され、ディスプレイデバイス４に表示される。

【００４４】同様に、図５に対応したストライプ画像デ
ータも６ヶの視差画像から合成される。

【００４５】次に、図１１〜図２０を用いて立体画像表
示の作用を説明する。図１１〜図１４は２ヶの視差画像
が表示される図３に対応し、図１５〜図２０は３ヶの視
差画像が表示される図４に対応した説明図である。

【００４６】図１１は、立体画像表示用ウインドウ６０
０ａの一部の水平断面図である。

【００４７】同図において、バックライト光源１からの
光は、光変調器２のマスクパターン９の開口部８から射
出され、横シリンドリカルレンズ７を通過する。（この
断面方向では、横レンチキュラーレンズは特に作用しな
い。） そして、縦レンチキュラレンズ３を構成する各シリンド
リカルレンズにより、マスクパターン９の透過光束が観
察者の眼球Ｅ１に照射される。

【００４８】この眼球Ｅ１用に照射される光束は、縦レ
ンチキュラーレンズ３と観察者との間に設けたディスプ
レイディバイス４に表示された画像（合成視差画像）で
変調される。この断面では、図９で示した視差画像Ｇ１
から合成されたライン状のストライプ画像Ｇ１１，Ｇ１
３，Ｇ１５，… を通り、観察位置では幅Ｅの眼球Ｅ
１用の照射ストライプ光束となる。

【００４９】同様に、図１２に示すように、図１１の１
走査線下の走査線に相当する断面の光束は眼球Ｅ２に照
射される。この眼球Ｅ２用に照射される光束は、縦レン
チキュラーレンズ３と観察者との間に設けたディスプレ
イディバイス４に表示された画像（合成視差画像）で変
調される。この断面では、図９で示した視差画像Ｇ２か
ら合成されたライン状のストライプ画像Ｇ２２、Ｇ２
４、Ｇ２６、…を通り、観察位置では幅Ｅの眼球Ｅ２用
の照射ストライプ光束となる。

【００５０】図１３は立体画像表示用ウインドウ６００
ａの垂直断面図である。この断面ではバックライト光源
１で照射されたマスクパターン９の開口部８は横レンチ
キュラレンズ７の作用によりディスプレイデバイス４の
画像表示面に光変調器２の画素幅がディスプレイデバイ
ス４の画素幅になる倍率で結像する構成となっているた
め、光変調器２とディスプレイデバイス４と横レンチキ
ュラーレンズ７の位置を適切に設定することにより、視
差画像Ｇ１の要素ストライプ画像のみが照射される。

【００５１】同様に、図１４に示すように、図１３の１
画素隣の画素列では視差画像Ｇ２の要素ストライプ画像
のみが照射される。従って、視差画像Ｇ１，Ｇ２を眼球
Ｅ１，Ｅ２に対応した視差画像に設定することにより観
察者は左右の目でそれぞれの視差画像を分離独立して観
察する事になり、立体画像が観察できる。

【００５２】図１５〜図２０の３ヶの視差画像の場合も
同様にして視差画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３からの成分は図１
５，図１６，図１７に示すように眼球位置Ｅ１，Ｅ２，
Ｅ３に照射され、この領域に両眼を置くことにより立体
画像が観察可能となる。視差画像が６ヶの図５の場合も
同様にして幅６×Ｅの領域に６ヶの視差画像が照射され
るため広い観察領域で立体画像観察が可能となる。

【００５３】次に、水平断面での光学系の構成条件を図
１１を用いて説明する。なお、本実施形態においては各
光学素子間の距離を換算距離で取り扱う。換算距離とは
ディスプレイデバイス、光変調器においては表示面、レ
ンチキュラレンズにおいては、距離を測ろうとする側の
主点を夫々基準点として２つの光学系素子間の距離を空
気中の値に換算した所謂光学的距離である。

【００５４】同図に示すように、縦レンチキュラレンズ
３とマスクパターン９との距離（縦レンチキュラーレン
ズ３のマスク側の主点とマスクパターン９との距離を空
気中の値に換算した光学的間隔）をＬｈ２、予め定めら
れた観察位置から縦レンチキュラーレンズ３までの距離
（観察位置と縦レンチキュラーレンズ３の観察者側の主
点との空気中の値に換算した光学的間隔）をＬｈ１，マ
スクパターン９の開口部８の水平方向の幅をＨｍｗ、隣
り合う開口部８と遮光部の水平方向のピッチをＨｍ，縦
レンチキュラーレンズ３を構成している縦シリンドリカ
ルレンズのピッチ（幅）をＨｌ、観察者の左右眼の間隔
をＥとするとき、下記の条件を満たすように構成してい
る。 Ｅ／（Ｈｍ／２）＝Ｌｈ１／Ｌｈ２ …………… 式１ Ｌｈ１／（Ｌｈ１＋Ｌｈ２）＝Ｈｌ／Ｈｍ …………… 式２

【００５５】次に、図３の２像（２つの視差画像）表示
から図４，図５のように３像、６像に視差画像数を切り
換えた場合のマスクパターン９のピッチ補正の内容につ
いて図２１〜図２３を用いて説明する。

【００５６】これらの図は本装置５００の水平断面を示
しており、Ａはマスクパターン９の位置、Ｂは縦レンチ
キュラー３の主点位置、Ｃは画像表示位置４、Ｄは観察
位置を示す。図２１は視差画像が２像表示の場合で図３
に対応し、図２２は３像表示で図４に対応し、図２３は
６像表示で図５に対応する。２像表示の図２１において
観察者の眼球位置Ｅ１に幅Ｅで照射されるマスクパター
ン９の開口部８はＨｍｗ１，Ｅ２に照射される開口部は
Ｈｍｗ２で示してあり、それぞれ光変調器２の３画素か
らなっている。諸元は前記の通りで式１、２を満たして
いる。次に３像にきり換えた場合の図２２においては、
眼球位置Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に幅Ｅで照射される開口部Ｈ
ｍｗ１，Ｈｍｗ２，Ｈｍｗ３はそれぞれ２画素から構成
されている。この場合には観察距離を３×Ｌｈ／２に設
定して、下記の条件を満たすようにマスクパターン９を
構成する。

【００５７】 Ｅ／（Ｈｍ／３）＝（３×Ｌｈ１／２）／Ｌｈ２ …………… 式３ （３×Ｌｈ１／２）／（（３×Ｌｈ１／２）＋Ｌｈ２）＝Ｈｌ／Ｈｅ…式４ Ｌｈ１＞＞Ｌｈ２であるから式４は近似的に Ｈｅ＝（１−Ｌｈ２／（３×Ｌｈ１））×Ｈｍ ………… 式５ である。

【００５８】ただしマスクパターン９の構成が離散的で
あるため、必要に応じてパターンピッチの補正を行う。
図７に示した＠部のピッチの不連続部はこの状況を模式
的に示すものである。

【００５９】図２３に示す視差画像が６像の場合も同様
に観察距離を３×Ｌｈ１に設定し Ｈｅ＝（１−２×Ｌｈ２／（３×Ｌｈ１））×Ｈｍ ………… 式６ としてマスクパターンを構成する。ただしマスクパター
ン９の構成が離散的であるため、必要に応じてパターン
ピッチの補正を行う。図８に示した＠部のピッチの不連
続部はこの状況を模式的に示すものである。

【００６０】次に、視差画像数を多像にした場合の解像
度の劣化対策について記す。これまでの説明では、図３
に示す２像表示の場合、光変調器のマスクパターン９は
図６、ディスプレイデバイス４の視差画像は図９であ
り、図４の３像表示ではマスクパターンは図７、視差画
像表示は図１０であり、観察者は左右それぞれの目で、
２像の場合は原画像の１／２，３像の場合は原画像の１
／３の縦方向解像度の画像を観察することになる。図８
の６像の場合も同様にして原画像の１／６の縦解像度の
画像を観察することになる。

【００６１】この解像度の劣化を回避するため、本実施
形態では例えば３像の場合には図７、図１０、および図
２４から図２７に示すようにマスクパターン９と視差画
像の表示を同期して切り替えて時分割表示することによ
り、観察者に原画像と同等の解像度の画像を観察せしめ
ている。

【００６２】以下にこの内容を説明する。図７はマスク
パターンの、図１０はこれに対応する視差画像の第一の
状態を示している。この場合、観察者の視点Ｅ１では図
１０に示すＧ１１，Ｇ１４，Ｇ１７，…の画像を観察す
ることになる。

【００６３】次に、マスクパターンを図２４、視差画像
を図２６の第二の状態に切り替えることにより、視点Ｅ
１からはＧ１２，Ｇ１５，Ｇ１８，…の画像が観察でき
る。さらに図２５、図２７の第三の状態に切り換えれば
Ｇ１３，Ｇ１６，Ｇ１９…の画像を観察できる。これら
第一から第三の状態を画像表示の１フレーム時間内に切
り替え表示することにより、縦方向解像度の向上が可能
となる。

【００６４】実施形態２は実施形態１に示した内容の立
体ディスプレイ装置を複数個併置したマルチ画面表示の
立体ディスプレイ装置である。以下、図２８〜図３０を
用いて本実施形態２の説明をする。

【００６５】図２８は、基本的には実施形態１に示した
構成のディスプレイ装置と同様である。実施形態１との
相違点はこのディスプレイ５００を複数個併置した場合
に使用しやすい形態になっていることと、併置する場合
の位置決め用の部材を有することである。

【００６６】本実施形態では本体５００の図示されてい
ない背面に位置決め用の部材が設けられている。

【００６７】図２９は、図２８のディスプレイ５００を
例えば縦３ヶ、横３ヶ並べて設置した状態を示してい
る。７００は背面の保持板で前記の本体５００の背面に
設けられた位置決め部材を用いて複数のディスプレイユ
ニットを保持している。８００は装置全体を支える台座
である。

【００６８】図３０は本実施形態２のシステムブロック
図である。個々のディスプレイ５００は、実施形態１の
図２で示したディスプレイ駆動回路６、画像処理手段
５、光変調器駆動回路１０、マスクパターン処理手段１
１、および画像数切り替え手段１２で構成されたディス
プレイ制御手段１３で制御される。

【００６９】１４はマルチディスプレイ制御手段で、個
々のディスプレイ制御手段１３の画像数切り替え手段を
制御するマルチ画像切り換え手段と画像処理手段、マス
クパターン制御手段の同期を確保する同期手段を有して
いる。

【００７０】以上の構成により観察者は必要に応じてマ
ルチディスプレイ制御手段１４を操作することにより、
図２８に示すように一台のディスプレイとして２像表示
の画像を観察したり、図２９に示すように複数のディス
プレイの併置されたマルチ画面で、像数を例えば６像に
切り替え、実施形態１で説明したように、観察距離を大
きくして観察することが可能となる。

【００７１】マルチ画面で個々に独立の映像を表示した
り、複数のディスプレイを一画面として、一つの映像を
表示するには公知の技術が応用できる。

【００７２】実施形態１、実施形態２では視差画像を切
り替えた場合には、それに応じて観察距離が変化する。
これは実施形態２のように、観察距離を大きく取って大
画面で使用する場合に適しているが、１台のディスプレ
イで像数を変えて使用する場合には観察距離が変化する
ことは不都合である。

【００７３】本発明の実施形態３はかかる不都合を解消
し、観察領域を拡大したり、回り込み表示を行うために
多像化した場合にも観察距離が変化しないディスプレイ
装置である。

【００７４】以下、図３１〜図４５を用いて本実施形態
を説明する。図３１は、本実施形態３の要部概略図で視
差画像を２像表示している場合を示す。実施形態１を示
す図３とは、横レンチキュラー７のレンチキュラーレン
ズのピッチＶｌと、マスクパターンの９のパターン形状
が異なる。

【００７５】本実施形態３では、ピッチＶｌはマスクパ
ターン９の垂直方向の幅Ｖｍの３倍となっている。

【００７６】図３２、３３は本実施形態でのマスクパタ
ーン９の説明図で、図３２は図３１に対応した２像表示
の場合、図３３は３像表示の場合を示す。視差画像につ
いては実施形態１と同様で２像の場合は図９、３像の場
合は図１０の画像を使用する。

【００７７】図３４〜図３７は２像表示の場合のディス
プレイの水平断面説明図、図３８〜図４３は３像表示の
場合の水平断面説明図である。

【００７８】図３４において、図３２に示した形状を有
するマスクパターン９の開口部８からの光束は、図９に
示す画像データを有する光変調器４のストライプ画像Ｇ
１１，Ｇ１３，Ｇ１５…を通って眼球位置Ｅ１，Ｅ３，
Ｅ５が照射される。その一つ下の走査線の断面では図３
５に示すように開口部８からの光束はＧ２２，Ｇ２４，
Ｇ２６…を通って視点Ｅ２，Ｅ４，Ｅ６が照射される。

【００７９】図３６はディスプレイの垂直断面説明図
で、横レンチキュラーレンズ７は光変調器の３画素を１
ピッチとして構成されており、マスクパターン９の開口
部８、遮光部が光変調器の画像表示面に結像している。

【００８０】図３７はその一つ隣の垂直断面説明図であ
る。以上の構成により図３４において眼球位置Ｅ１，Ｅ
２、またはＥ３，Ｅ４、またはＥ４，Ｅ６に両眼を置く
ことにより立体像の観察が可能である。

【００８１】図３８は３像表示の場合の水平断面図であ
る。この場合、マスクパターンは図３３に示すものを使
用しており、マスクパターン９の開口部８からの光束は
図１０のストライプ画像のＧ１１，Ｇ１４，Ｇ１７…を
通り眼球位置Ｅ１，Ｅ３に照射される。同様に１ライン
下の水平断面図３９ではＧ２２，Ｇ２５，Ｇ２８…はＥ
２，Ｅ４に照射され、さらに一つ下のラインでは図４０
のようにＧ３３，Ｇ３６，Ｇ３９…がＥ３，Ｅ６に照射
される。

【００８２】したがって両眼をＥ１，Ｅ２，Ｅ３あるい
はＥ４，Ｅ５，Ｅ６の範囲に置けば立体視が可能であ
る。

【００８３】図４１、４２、４３は垂直断面説明図で、
隣り合った断面を示している。マスクパターンの画像表
示面への結像の様子は２像表示の場合と同様である。そ
の内容を、さらに図４４〜図４５で説明する。図４４は
図３２に対応する２像表示の場合で、図４５は図３３に
対応する３像表示の場合である。両図でマスクパターン
の開口部の幅Ｈｍｗは同一であるから、観察距離Ｌｈ１
は２像、３像に関わらず一定である。

【００８４】また、本実施形態では縦レンチキュラーレ
ンズのレンズピッチＨｌを光変調器の横方向画素幅の６
倍近傍で、横レンチキュラレンズのレンズピッチＶｌを
光変調器の垂直方向幅Ｖｍの３倍の、２像と３像の切り
替えについて記したが、ｍを３以上の整数、ｎを２以上
の整数として、横シリンドリカルレンズアレイのレンズ
ピッチＨｖを光変調器の画素幅のｍ倍に設定し、縦レン
チキュラレンズのレンズピッチＨｌを光変調器の画素幅
のｍ×ｎ倍の近傍に設定することにより、所望の像数で
の切り替え可能で、かつ観察距離の変化しない立体画像
表示装置が提供できる。

【００８５】さらに、実施形態１で記した時分割画像表
示を本実施形態に応用すれば高精細のディスプレイとな
る。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば以上のように、光変調器
に表示するマスクパターンとディスプレイデバイスに表
示する視差画像数を連動して切り換えることにより、ハ
ード構成が同一で観察距離が変化する像数切り換え型の
立体画像表示装置、あるいは観察距離の変化しない像数
切り換え型の立体画像表示装置が提供できる。

【００８７】また、観察距離が変化する像数切り換え型
の立体画像表示装置を複数個併置する事によりマルチ型
の大画面立体画像表示装置が提供できる。従って、多像
表示による立体視領域の拡大や立体像の回り込み表示が
可能となり、また大画面での立体表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１の外観図

【図２】実施形態１のシステムブロック図

【図３】実施形態１の表示部の腰部概略図

【図４】実施形態１の表示部の腰部概略図

【図５】実施形態１の表示部の腰部概略図

【図６】実施形態１のマスクパターンの説明図

【図７】実施形態１のマスクパターンの説明図

【図８】実施形態１のマスクパターンの説明図

【図９】実施形態１の画像合成の説明図

【図１０】実施形態１の画像合成の説明図

【図１１】実施形態１の光学作用の説明図

【図１２】実施形態１の光学作用の説明図

【図１３】実施形態１の光学作用の説明図

【図１４】実施形態１の光学作用の説明図

【図１５】実施形態１の光学作用の説明図

【図１６】実施形態１の光学作用の説明図

【図１７】実施形態１の光学作用の説明図

【図１８】実施形態１の光学作用の説明図

【図１９】実施形態１の光学作用の説明図

【図２０】実施形態１の光学作用の説明図

【図２１】実施形態１の画像数切り換えの説明図

【図２２】実施形態１の画像数切り換えの説明図

【図２３】実施形態１の画像数切り換えの説明図

【図２４】実施形態１のマスクパターンの説明図

【図２５】実施形態１のマスクパターンの説明図

【図２６】実施形態１の画像領域の説明図

【図２７】実施形態１の画像領域の説明図

【図２８】本発明の実施形態２の外観図

【図２９】本発明の実施形態２の外観図

【図３０】実施形態２のシステムブロック図

【図３１】実施形態３の表示部の腰部概略図

【図３２】実施形態３のマスクパターンの説明図

【図３３】実施形態３のマスクパターンの説明図

【図３４】実施形態３の光学作用の説明図

【図３５】実施形態３の光学作用の説明図

【図３６】実施形態３の光学作用の説明図

【図３７】実施形態３の光学作用の説明図

【図３８】実施形態３の光学作用の説明図

【図３９】実施形態３の光学作用の説明図

【図４０】実施形態３の光学作用の説明図

【図４１】実施形態３の光学作用の説明図

【図４２】実施形態３の光学作用の説明図

【図４３】実施形態３の光学作用の説明図

【図４４】実施形態３の画像数切り換えの説明図

【図４５】実施形態３の画像数切り換えの説明図

【図４６】プロジェクション方式立体画像表示装置の従
来例

【図４７】プロジェクション方式立体画像表示装置の従
来例

【符号の説明】

１ バックライト光源 ２ 光変調器 ３ 縦レンチキュラーレンズ（縦シリンドリカルレン
ズアレイ） ４ ディスプレイデバイス ５ 像処理手段 ６ ディスプレイ駆動回路 ７ 横レンチキュラーレンズ（横シリンドリカルレン
ズアレイ） ８ マスクパターンの開口部 ９ マスクパターン １０ 光変調器駆動回路 １１ マスクパターン処理手段 １２ 画像数切り換え手段 １３ ディスプレイ制御手段 １４ マルチディスプレイ制御手段 ５４ 観察者 ５００ 立体ディスプレイ装置 ６００ 画像表示部 ７００ ディスプレイ保持板 ８００ 台座 Ｅ 観察者の眼間距離 Ｈｍ マスクパターンの開口部の水平方向のピッチ幅 Ｖｍ マスクパターンの開口部の垂直方向の幅 Ｈｌ 縦レンチキュラーレンズを構成する縦シリンド
リカルレンズのピッチ幅 Ｈｍｗ マスクパターンの開口部の水平方向の幅 Ｐｖ１ ディスプレイディバイス上のストライプ画素の
垂直方向の幅 Ｌｈ１ 観察者と縦レンチキュラーレンズと換算距離 Ｌｈ２ 縦レンチキュラーレンズとマスクパターンとの
換算距離 Ｖｌ 横レンチキュラーレンズを構成する横シリンド
リカルレンズのピッチ Ｌｖ１ ディスプレイデバイスと横レンチキュラーレン
ズとの換算距離 Ｌｖ２ 横レンチキュラーレンズとマスクパターンとの
換算距離

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年９月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図９

【補正方法】変更

【補正内容】

【図９】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４４】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森島 英樹 神奈川県横浜市西区花咲町６丁目145番地 株式会社エム・アール・システム研究所 内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 離散的な画素構造を有する光変調器の表
   示面に開口部と遮光部とを複数個、所定のピッチで水平
   方向と垂直方向に配列したマスクパターンを形成し、該
   光変調器に光源手段からの光束を照射して、パターン化
   した光束とし、該パターン化した光束を光学系を通過さ
   せて離散的な画素構造を有し、走査線を利用して少なく
   とも２つの視差画像を表示したディスプレイを照明し、
   該ディスプレイに表示した少なくとも２つ以上の視差画
   像に基づく光束を各々観察者の右目と左目に導光して、
   該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する
   立体画像表示装置において、 該視差画像の画像数に応じて該マスクパターンのパター
   ン形状を切り換える構成としたことを特徴とする立体画
   像表示装置。
2. 【請求項２】 前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シ
   リンドリカルレンズより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横シリンドリカルレンズ
   より成る横シリンドリカルレンズアレイとを有している
   ことを特徴とする請求項１の立体画像表示装置。
3. 【請求項３】 前記横シリンドリカルレンズアレイの横
   シリンドリカルレンズの配列ピッチが、前記光変調器の
   表示画素幅に対して、ｍを整数として、２×ｍ倍である
   ことを特徴とする請求項２の立体画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記視差画像が、ｎを２×ｍの２以上の
   約数として、ｎヶの視差画像からなることを特徴とする
   請求項３の立体画像表示装置。
5. 【請求項５】 前記視差画像の個数ｎに応じて、前記マ
   スクパターンのパターン形状を切り換え、前記視差画像
   が観察位置においてｎ個の縦ストライプ状の領域に投射
   されることを特徴とする請求項４の立体画像表示装置。
6. 【請求項６】 前記ｎ個の視差画像が観察位置において
   ｎ個の縦ストライプ状の領域に投射される際、前記マス
   クパターンのパターン形状を周期的に変化させ、これに
   同期して前記ディスプレイに表示される視差画像を切り
   換え表示し、縦ストライプ状の同一領域に投射される視
   差画像が常に同一の視差画像となることを特徴とする請
   求項５の立体画像表示装置。
7. 【請求項７】 離散的な画素構造を有する光変調器の表
   示面に開口部と遮光部とを複数個、所定のピッチで水平
   方向と垂直方向に配列したマスクパターンを形成し、該
   光変調器に光源手段からの光束を照射して、パターン化
   した光束とし、該パターン化した光束を光学系を通過さ
   せて離散的な画素構造を有し、走査線を利用して少なく
   とも２つの視差画像を表示したディスプレイを照明し、
   該ディスプレイに表示した少なくとも２つ以上の視差画
   像に基づく光束を各々観察者の右目と左目に導光して、
   該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する
   立体画像表示装置において、 該視差画像の画像数に応じて該マスクパターンのパター
   ン形状を切り換える構成としたことを特徴とする立体画
   像表示装置を１ユニットとし、該ユニットを複数個併置
   したことを特徴とする立体画像表示システム。
8. 【請求項８】 併置した前記複数個の立体画像表示装置
   のユニットの個数に応じて前記のマスクパターンのパタ
   ーン形状を切り換えると同時に、視差画像の個数を切り
   換えて使用することを特徴とする請求項７の立体画像表
   示システム。
9. 【請求項９】 離散的な画素構造を有する光変調器の表
   示面に開口部と遮光部とを複数個、所定のピッチで水平
   方向と垂直方向に配列したマスクパターンを形成し、該
   光変調器に光源手段からの光束を照射して、パターン化
   した光束とし、該パターン化した光束を光学系を通過さ
   せて離散的な画素構造を有し、走査線を利用して少なく
   とも２つの視差画像を表示したディスプレイを照明し、
   該ディスプレイに表示した少なくとも２つ以上の視差画
   像に基づく光束を各々観察者の右目と左目に導光して、
   該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する
   立体画像表示装置において、 前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカルレ
   ンズより成る縦シリンドリカルレンズアレイと、水平方
   向に母線を持つ横シリンドリカルレンズより成る横シリ
   ンドリカルレンズアレイとを有しており、 ｍを３以上の整数、ｎを２以上の整数として、横シリン
   ドリカルレンズアレイのレンズピッチＨｖを光変調器の
   表示画素幅のｍ倍に設定し、縦レンチキュラレンズのレ
   ンズピッチＨｌをｍ×ｎ倍の近傍に設定し、視差画像数
   を切り換え表示する際に、同一観察距離で立体視が可能
   であることをを特徴とする立体画像表示装置。