(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源側から順に、第１方向に沿って並んだ開口部と遮光部とを複数個ずつ交互に配列した第１パターンと、開口部と遮光部が前記第１方向で、前記第１パターンに対して、１／２ピッチずれるように配置した第２パターンを有し、前記第１パターンと第２パターンとが前記第１方向と垂直な第２方向に交互に配置されたマスクパターンと、前記第１方向に配列された複数のレンズを有する第１レンズアレイと、第１視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第１画素列と、第２視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第２画素列とを有するディスプレイとを有し、前記第１パターン内の開口を通過し、前記第１レンズアレイを介してある方向を指向する光束に変換された第１光束により前記第１画素列を照明し、前記第２パターン内の開口を通過し、前記第１レンズアレイを介して前記ある方向とは異なる別の方向を指向する光束に変換された第２光束により前記第２画素列を照明し、前記第１、第２視差画像に基づく第１、第２光束を各々観察者の右眼と左眼に導光することにより、該ディスプレイに表示した画像情報を前記観察者が立体的に観察可能にする立体画像表示装置であって、前記第２方向における前記開口部、前記遮光部の長さを各々Ｖｔ，Ｖｓとしたとき
Ｖｔ＜Ｖｓ
となるように設定していることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
前記開口部と前記遮光部の前記第１方向の長さを各々Ｈｔ，Ｈｓとしたとき
Ｈｔ＜Ｈｓ
となるように設定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。
【請求項３】
光源側から順に、第１方向に沿って並んだ開口部と遮光部とを複数個ずつ交互に配列した第１パターンと、前記第１方向に沿って並んだ開口部と遮光部とを複数個ずつ交互に配列した第２パターンと有するマスクパターンと、前記第１方向に配列された複数のレンズを有する第１レンズアレイと、第１視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第１画素列と、第２視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第２画素列とを有するディスプレイとを有し、前記第１パターン内の開口を通過し、前記第１レンズアレイを介してある方向を指向する光束に変換された第１光束により前記第１画素列を照明し、前記第２パターン内の開口を通過し、前記第１レンズアレイを介して前記ある方向とは異なる別の方向を指向する光束に変換された第２光束により前記第２画素列を照明し、前記第１、第２視差画像に基づく第１、第２光束を各々観察者の右眼と左眼に導光することにより、該ディスプレイに表示した画像情報を前記観察者が立体的に観察可能にする立体画像表示装置であって、前記第１方向における前記開口部、前記遮光部の長さを各々Ｈｔ，Ｈｓとしたとき
Ｈｔ＜Ｈｓとなるように設定していることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項４】
第１方向に沿って並んだ発光部と非発光部とを複数個ずつ交互に配列した第１パターンと、発光部と非発光部が前記第１方向で、前記第１パターンに対して、１／２ピッチずれるように配置した第２パターンを有し、前記第１パターンと第２パターンとが前記第１方向と垂直な第２方向に交互に配置された自発光素子と、前記第１方向に配列された複数のレンズを有する第１レンズアレイと、第１視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第１画素列と、第２視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第２画素列とを有するディスプレイとを有し、前記第１パターン内の発光部から発し、前記第１レンズアレイを介してある方向を指向する光束に変換された第１光束により前記第１画素列を照明し、前記第２パターン内の発光部から発し、前記第１レンズアレイを介して前記ある方向とは異なる別の方向を指向する光束に変換された第２光束により前記第２画素列を照明し、前記第１、第２視差画像に基づく第１、第２光束を各々観察者の右眼と左眼に導光することにより、該ディスプレイに表示した画像情報を前記観察者が立体的に観察可能にする立体画像表示装置であって、前記第２方向における前記発光部、前記非発光部の長さを各々Ｖｔ，Ｖｓとしたとき
Ｖｔ＜Ｖｓ
となるように設定していることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項５】
前記発光部と前記非発光部の前記第１方向の長さを各々Ｈｔ，Ｈｓとしたとき
Ｈｔ＜Ｈｓ
となるように設定していることを特徴とする請求項４の立体画像表示装置。
【請求項６】
第１方向に沿って並んだ発光部と非発光部とを複数個ずつ交互に配列した第１パターンと、前記第１方向に沿って並んだ発光部と非発光部とを複数個ずつ交互に配列した第２パターンと有する自発光素子と、前記第１方向に配列された複数のレンズを有する第１レンズアレイと、第１視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第１画素列と、第２視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第２画素列とを有するディスプレイとを有し、前記第１パターン内の発光部から発し、前記第１レンズアレイを介してある方向を指向する光束に変換された第１光束により前記第１画素列を照明し、前記第２パターン内の発光部から発し、前記第１レンズアレイを介して前記ある方向とは異なる別の方向を指向する光束に変換された第２光束により前記第２画素列を照明し、前記第１、第２視差画像に基づく第１、第２光束を各々観察者の右眼と左眼に導光することにより、該ディスプレイに表示した画像情報を前記観察者が立体的に観察可能にする立体画像表示装置であって、前記発光部と前記非発光部の前記第１方向の長さを各々Ｈｔ，Ｈｓとしたとき
Ｈｔ＜Ｈｓ
となるように設定していることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項７】
前記第１レンズアレイは、前記第１方向に沿って配列された、前記第１方向に屈折力を有する複数のシリンドリカルレンズを有することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
前記マスクパターンと前記ディスプレイとの間、又は前記自発光素子と前記ディスプレイとの間に、前記第２方向に沿って配列された、前記第２方向に屈折力を有する複数のシリンドリカルレンズを有することを特徴とする請求項１乃至７いずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
前記第１パターン内の前記開口部と遮光部又は前記発光部と非発光部と、前記第２パターン内の前記開口部と遮光部又は前記発光部と非発光部とは、前記第１方向に沿って所定のピッチで配列されており、前記第１パターン内の前記開口部と遮光部又は前記発光部と非発光部と、前記第２パターン内の前記開口部と遮光部又は前記発光部と非発光部とは、前記第１方向に１／２ピッチずれていることを特徴とする請求項３又は６記載の立体画像表示装置。
【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、例えば偏光めがねを用いて互いに異な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等が提案されている。
【０００３】
特殊な偏光めがね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めがねを用いないで立体視ができ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、画面表面がぎらつくという問題を有していた。
【０００５】
これに対して本出願人は特願平８−１４８６１１号において広い領域において良好なる立体像の観察が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眼用の視差画像と左眼用の視差画像の夫々を多数のストライプ状の画素に分割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を所定の順序で交互に並べて１つの画像とし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た立体画像表示装置を提案している。尚、本出願人が先の特願平８−１４８６１１号で提案している立体画像表示装置を以下「先願の立体画像表示装置」と称する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
先願の立体画像表示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、又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配置した構成をとっている。
【０００８】
これによってディスプレイに表示された画像情報の立体視ができる領域を拡大しており、広い範囲から立体像を良好に観察することができるようにしている。
【０００９】
一般に立体画像表示装置において良好なる精度の良い立体像を観察する為には装置全体を構成する各要素の組立精度が緩いことが重要になってくる。
【００１０】
本発明は先願の立体画像表示装置を更に改良し、装置全体を構成する各要素のうち主要部の組立精度の緩和を図りつつ、広い領域において２重像を見ることなく立体画像を高画質で良好に観察することができる立体画像表示装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の主体画像表示装置は、光源側から順に、第１方向に沿って並んだ開口部と遮光部とを複数個ずつ交互に配列した第１パターンと、開口部と遮光部が前記第１方向で、前記第１パターンに対して、１／２ピッチずれるように配置した第２パターンを有し、前記第１パターンと第２パターンとが前記第１方向と垂直な第２方向に交互に配置されたマスクパターンと、前記第１方向に配列された複数のレンズを有する第１レンズアレイと、第１視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第１画素列と、第２視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第２画素列とを有するディスプレイとを有し、前記第１パターン内の開口を通過し、前記第１レンズアレイを介してある方向を指向する光束に変換された第１光束により前記第１画素列を照明し、前記第２パターン内の開口を通過し、前記第１レンズアレイを介して前記ある方向とは異なる別の方向を指向する光束に変換された第２光束により前記第２画素列を照明し、前記第１、第２視差画像に基づく第１、第２光束を各々観察者の右眼と左眼に導光することにより、該ディスプレイに表示した画像情報を前記観察者が立体的に観察可能にする立体画像表示装置であって、前記第２方向における前記開口部、前記遮光部の長さを各々Ｖｔ，Ｖｓとしたとき
Ｖｔ＜Ｖｓ
となるように設定していることを特徴としている。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記開口部と前記遮光部の前記第１方向の長さを各々Ｈｔ，Ｈｓとしたとき
Ｈｔ＜Ｈｓとなるように設定していることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の発明の主体画像表示装置は、光源側から順に、
第1方向に沿って並んだ開口部と遮光部とを複数個ずつ交互に配列した第１パターンと、前記第1方向に沿って並んだ開口部と遮光部とを複数個ずつ交互に配列した第２パターンと有するマスクパターンと、前記第1方向に配列された複数のレンズを有する第１レンズアレイと、第1視差画像を形成する画素を前記第1方向に沿って配列した第1画素列と、第2視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第2画素列とを有するディスプレイとを有し、
前記第1パターン内の開口を通過し、前記第１レンズアレイを介してある方向を指向する光束に変換された第1光束により前記第1画素列を照明し、前記第2パターン内の開口を通過し、前記第１レンズアレイを介して前記ある方向とは異なる別の方向を指向する光束に変換された第２光束により前記第２画素列を照明し、
前記第１、第２視差画像に基づく第1、第２光束を各々観察者の右眼と左眼に導光することにより、該ディスプレイに表示した画像情報を前記観察者が立体的に観察可能にする立体画像表示装置であって、前記第１方向における前記開口部、前記遮光部の長さを各々Ｈｔ，Ｈｓとしたとき
Ｈｔ＜Ｈｓ
となるように設定していることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の発明の立体画像表示装置は、第１方向に沿って並んだ発光部と非発光部とを複数個ずつ交互に配列した第１パターンと、発光部と非発光部が前記第１方向で、前記第１パターンに対して、１／２ピッチずれるように配置した第２パターンを有し、前記第１パターンと第２パターンとが前記第１方向と垂直な第２方向に交互に配置された自発光素子と、前記第１方向に配列された複数のレンズを有する第１レンズアレイと、第１視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第１画素列と、第２視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第２画素列とを有するディスプレイとを有し、前記第１パターン内の発光部から発し、前記第１レンズアレイを介してある方向を指向する光束に変換された第１光束により前記第１画素列を照明し、前記第２パターン内の発光部から発し、前記第１レンズアレイを介して前記ある方向とは異なる別の方向を指向する光束に変換された第２光束により前記第２画素列を照明し、前記第１、第２視差画像に基づく第１、第２光束を各々観察者の右眼と左眼に導光することにより、該ディスプレイに表示した画像情報を前記観察者が立体的に観察可能にする立体画像表示装置であって、前記第２方向における前記発光部、前記非発光部の長さを各々Ｖｔ，Ｖｓとしたとき
Ｖｔ＜Ｖｓ
となるように設定していることを特徴としている。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記発光部と前記非発光部の前記第１方向の長さを各々Ｈｔ，Ｈｓとしたとき
Ｈｔ＜Ｈｓ
となるように設定していることを特徴としている。
【００１６】
請求項６の発明の主体画像表示装置は、第1方向に沿って並んだ発光部と非発光部とを複数個ずつ交互に配列した第１パターンと、前記第1方向に沿って並んだ発光部と非発光部とを複数個ずつ交互に配列した第２パターンと有する自発光素子と、前記第1方向に配列された複数のレンズを有する第１レンズアレイと、第1視差画像を形成する画素を前記第1方向に沿って配列した第1画素列と、第2視差画像を形成する画素を前記第１方向に沿って配列した第2画素列とを有するディスプレイとを有し、前記第1パターン内の発光部から発し、前記第１レンズアレイを介してある方向を指向する光束に変換された第1光束により前記第1画素列を照明し、前記第2パターン内の発光部から発し、前記第１レンズアレイを介して前記ある方向とは異なる別の方向を指向する光束に変換された第２光束により前記第２画素列を照明し、
前記第１、第２視差画像に基づく第1、第２光束を各々観察者の右眼と左眼に導光することにより、該ディスプレイに表示した画像情報を前記観察者が立体的に観察可能にする立体画像表示装置であって、
前記発光部と前記非発光部の前記第１方向の長さを各々Ｈｔ，Ｈｓとしたとき
Ｈｔ＜Ｈｓ
となるように設定していることを特徴としている。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項の発明において、前記第１レンズアレイは、前記第１方向に沿って配列された、前記第１方向に屈折力を有する複数のシリンドリカルレンズを有することを特徴としている。
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか１項の発明において、前記マスクパターンと前記ディスプレイとの間、又は前記自発光素子と前記ディスプレイとの間に、前記第２方向に沿って配列された、前記第２方向に屈折力を有する複数のシリンドリカルレンズを有することを特徴としている。
請求項９の発明は、請求項３又は６の発明において、前記第１パターン内の前記開口部と遮光部又は前記発光部と非発光部と、前記第２パターン内の前記開口部と遮光部又は前記発光部と非発光部とは、前記第１方向に沿って所定のピッチで配列されており、前記第１パターン内の前記開口部と遮光部又は前記発光部と非発光部と、前記第２パターン内の前記開口部と遮光部又は前記発光部と非発光部とは、前記第１方向に１／２ピッチずれていることを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態１の要部斜視図である。図２は図１の一部分の正面説明図、図３は図１のＨＺ断面図、図４は図１のＶＺ断面図である。
【００２１】
図中、１は画像表示用の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ，ディスプレイ）であり、カバーガラス、偏光板、カラーフィルター、ブラックマトリックス、電極等を有している。５は照明光源としてのバックライトである。バックライト５の前方には光を透過する開口部（開口）６を市松状に所定のピッチで配列したマスクパターン７を形成したマスク基板４が配置されている。マスクパターン７はクロム等の金属蒸着膜または光吸収材からなり、ガラスまたは樹脂からなるマスク基板４上にパターニングにより製作している。
【００２２】
図２に示すようにマスクパターンの垂直方向（Ｖ方向）の開口部６ａ，６ｂの開口幅Ｖｔと遮光部６ｃの遮光幅ＶｓとはＶｔ＜Ｖｓとなるようにしている。
【００２３】
３は水平方向Ｈに屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、水平方向に配列した第１レンチキュラーレンズ（縦レンチキュラーレンズ）、２は垂直方向Ｖに屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に配列した第２レンチキュラーレンズ（横レンチキュラーレンズ）である。第１、第２レンチキュラーレンズ３，２は、マスク基板４と画像表示用の液晶ディスプレイ１との間に任意の順に配置されている。
【００２４】
画像表示用の液晶ディスプレイ１には異なった複数（同図は２つ）視点に対応する２つの視差画像Ｒ，Ｌが後述するように水平方向に順番に横ストライプ状に配列して表示されている。１１はディスプレイ駆動回路であり、ディスプレイ１に横ストライプ合成画像を表示している。１２は画像処理回路であり、複数視点からの立体物の複数の視差画像から多数の横ストライプ視差画像（視差画像）を切り出して、所定の順序で垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列して合成し、これによって横ストライプ合成画像を生成し、ディスプレイ駆動回路１１に入力している。
【００２５】
バックライト５からの光はマスク基板４の各々の開口部６を透過し、第１、第２レンチキュラーレンズ３，２を通して画像用液晶のディスプレイ１を照明し、ディスプレイ１に表示した複数の視差画像を予め設定された観察位置で分離して、これによってディスプレイ１に表示した画像情報の立体像の観察を行っている。
【００２６】
図３は図１のディスプレイ１前方の観察位置において２視点に対応する視差画像が水平方向に分離して観察される原理を示した説明図であり、図１の立体画像表示装置を上から見た断面を示している。図３は第１視点としての左視差画像Ｌに基づく照明光が左眼ＥＬに集まるようなマスクパターン７の開口部６ａを有するラインパターンを含む水平面についての断面図（図２のａ−ａ’断面に相当する図）となっている。
【００２７】
図３においては、バックライト５からの光束によりマスク基板４は照明され、マスクパターン７の開口６ａから光が出射する。マスク基板４とＬＣＤ１の間には第１レンチキュラーレンズ３（第２レンチキュラーレンズ２は水平方向に屈折力を有していないので平板として示している。）が配置され、その各々のシリンドリカルレンズ３ａの略焦点位置にマスクパターン７が位置するようにレンズ曲率は設計されている。マスクパターン７の一対の開口部（６ａ）と遮光部６ｃが第１レンチキュラーレンズ３のシリンドリカルレンズ３ａの１ピッチよりも僅かに大きくなるようにしている。図３に示したマスク基板４上の開口部６ａと遮光部６ｃとからなる１行（水平方向）の開口アレイ（ラインパターン）からの照明光束は第１レンチキュラーレンズ３により、ある方向を指向する略平行光束に変換され、画像表示用の液晶ディスプレイ１に表示された垂直方向に循環的に配列した横ストライプ状の２つの視差画像（横ストライプ視差画像）のうち第１視差画像（左視差画像）Ｌを照明し、第１視点（左眼）ＥＬ付近に集光する。
【００２８】
同様に、マスク基板４上の開口部６ｂと遮光部６ｃとからなる１行の開口アレイは、先の図２での開口アレイの行から図面上で１行下方向（Ｖ方向）にずれた位置での開口アレイであり、図２の開口部６ａと遮光部６ｃのパターンを空間的に水平方向Ｈに１／２ピッチずらしたパターンより成っている。即ち１つの開口部の幅だけずらしたものとなっている。開口部６ｂからの照明光束は、同様に第１レンチキュラーレンズ３により先の図３とは異なるある方向を指向する略平行光束に変換され、画像表示用の液晶ディスプレイ１に表示された垂直方向に循環的に配列した横ストライプ状の２つの視差画像のうち第２視差画像（右視差画像）Ｒを照明し、第２視点（右眼）ＥＲへ集光している。
【００２９】
つまりマスク基板４上の開口部６から出射した光束は第１レンチキュラーレンズ３を通して略平行光束となり、画像表示用の液晶ディスプレイ１の各々第１，第２，視差画像Ｌ，Ｒを指向性をもって照明した後、視点ＥＬ，ＥＲへ集光している。これによってＬＣＤ１に表示した画像情報の立体視を行っている。
【００３０】
図４は本発明の立体画像表示装置の上下方向（Ｖ方向）の断面の側面概略図（図２のｂ−ｂ’断面に相当する図）である。次に図４を用いて上下方向の観察領域の説明を行う。
【００３１】
図４には、この断面においては光学作用を持たない第１レンチキュラーレンズ３及び光学作用に直接関係しない平面ガラスによる基板を省略しており、第２レンチキュラーレンズ２についても概念的に示している。マスク基板４のマスクパターン７の開口６ａは、図２のようなパターンになっており、上下方向には画像表示用の液晶ディスプレイ１に表示された垂直方向に循環的に配列した横ストライプ視差画像の２つの視差画像Ｌ，Ｒに対応して、各行が互いに１／２ピッチずつ水平方向にずれている。
【００３２】
図４中のマスクパターン７のラインパターンは２つの視差画像Ｌ，Ｒのうちどれか１視点用の視差画像ラインを照明する為のものである。図４では例として第１視点に対応する左視差画像（第１視差画像）Ｌのラインパターンを表示するものを示している。開口６ａ以外の黒く塗りつぶされた部分は光を通さない遮光部６ｃである。ＬＣＤ１の第１視点に対応するストライプ状の左視差画像Ｌを表示しているラインを白、第２視点に対応するストライプ状の右視差画像Ｒを表示しているラインを黒く塗りつぶして表している。
【００３３】
ここで、上下方向のマスクパターン７の開口６ａからＶ方向に隣り合う開口６ａまでのピッチＶｍ、第２レンチキュラーレンズ２のシリンドリカルレンズ２ａのピッチをＶＬ、第２レンチキュラーレンズ２を構成する個々のシリンドリカルレンズの図４の紙面内の方向の焦点距離ｆｖとし、画像表示用の液晶ディスプレイ１の上下方向（Ｖ方向）の画素ピッチをＶｄ，画像表示用の液晶ディスプレイ１の表示面から第２レンチキュラーレンズ２までの距離をＬ１、第２レンチキュラーレンズ２からマスクパターン７までの距離をＬ２とするとき、
０．９５＜｛Ｖｄ／（Ｖｍ／２）｝／（Ｌ１／Ｌ２）＜１．０５‥‥‥（１）
０．９６＜（Ｖｄ／ＶＬ）／｛（Ｌ１＋Ｌ２）／（２×Ｌ２）｝＜１．０４‥‥‥（２）
０．９  ＜（１／ｆｖ）／（１／Ｌ１＋１／Ｌ２）＜１．１  ‥‥‥（３）
の関係を満たすように各々が設定されている。
【００３４】
このときマスクパターン７の開口６ａの一点からの光束は、それぞれ対応する画素ラインＬに図４の紙面に垂直な焦線として集光している。マスクパターン７の第１視点に対応したラインパターンの開口６ａのうちの１つの開口６−１に注目すると、図４中の中央の開口６−１の中心の点Ａから発せられ、第２レンチキュラーレンズ２の対応するシリンドリカルレンズ２−１に入射する光束は、ＬＣＤ１の対応する画素列１−１中央の点Ａ′上の焦線に集光される。中央の開口６−１の中心の点Ａから発せられシリンドリカルレンズ２−１以外のレンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズに入射する光束はＬＣＤ６の第１視差画像Ｌを表示する他の画素ラインの中心に焦線として集光される。
【００３５】
また開口６−１の端の点Ｄ，Ｅから発せられ、第２レンチキュラーレンズ２の対応するシリンドリカルレンズ２−１に入射する光束は、画素列１−１の端の点ｂ′，Ｅ′上の焦線にそれぞれ集光される。同様に開口６−１のその他の点から発せられシリンドリカルレンズ２−１に入射した光束はＬＣＤ１の画素列１−１上に焦線として集光される。また開口６−１を発してシリンドリカルレンズ２−１以外のシリンドリカルレンズに入射した光束も全てＬＣＤ１の第１視差画像Ｌを表示する画素ライン上に集光される。
【００３６】
市松状の開口６−１以外の開口部から発せられる光束も、同様に全てＬＣＤ１の第１視差画像Ｌを表示する画素ライン上に集光されてＬＣＤ１の第１視差画像ラインＬを照明し、その後、これを透過して上下方向にのみ集光時の各光束のＮＡに応じて発散し、観察者の所定の眼の高さから画面の上下方向の全幅にわたって第１視差画像が一様に分離して見えるような観察領域が得られるようになっている。
【００３７】
ここでは観察位置での第１視差画像Ｌについて説明したが、第２視点に対応する第２視差画像（右視差画像）Ｒについても同様の働きがある。
【００３８】
即ち、画素列１−１の点Ｄ’と点Ｂ’との差分だけ、組み立て誤差の許容量が広がることになる。
【００３９】
従って、マスクパターン７と第２レンチキュラーレンズ２との位置調整が完全な場合を仮定すると、レンチキュラーレンズ２までの照明系とＬＣＤ１との垂直方向の位置合せ精度は
Ｖｄ・｛（２−α）−Ｖｔ／（Ｖｍ／２）｝／２  ‥‥‥（４）
となる。
【００４０】
これは先願の立体画像表示装置に比べて、
Ｖｄ・｛１−Ｖｔ／（Ｖｍ／２）｝／２          ‥‥‥（５）
だけ、位置合せ誤差許容量が大きくなる。
【００４１】
図５は、立体画像表示装置の中心を軸とした回転方向の許容量の説明図である。図５（Ａ）はマスクパターン７の開口６ａ（左眼への光束が透過する開口）から発し、レンチキュラーレンズ３、２を通ってＬＣＤ１の画像表示面上に到達した光の照明パターンを示している。図５（Ｂ）はＬＣＤ１の画素列Ｒ，Ｌを模式的に表した説明図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）の照明パターンと図５（Ｂ）の画素列Ｒ，Ｌとの回転方向のずれの説明図である。
【００４２】
図２のマスクパターン７の開口６の垂直方向に１ラインずつ間引いた（ここでは右眼開口を間引き、左眼開口について考える）形の開口から射出した光は、第１レンチキュラーレンズ３により水平方向に観察者の左眼の方向へ指向性を与えられ、また、上述したように第２レンチキュラーレンズ２により垂直方向には集光され、ＬＣＤ１の画像面上で図５（Ａ）に示すような照明パターンを形成する。ＬＣＤ１の画像表示面上には図５（Ｂ）のように水平方向に長い左右の視差画像が垂直方向に順次並んだ画素列Ｒ，Ｌが、ブラックストライプによる遮光部を挟んで並んでいる。尚、ここでは水平方向の画素間のブラックストライプは説明に不要であるため省略した。
【００４３】
従って、図５（Ｃ）に示したように回転方向に大幅にずれた場合は、図５（Ａ）に示した照明光の一部は、ＬＣＤ１の画像表示面上のＲ画素列を通って観察者の左眼に導かれることになるため、クロストーク発生の原因となる。
【００４４】
これが発生しないための位置合せの条件は、回転角が
ａｒｃｓｉｎ［Ｖｄ・｛（２−α）−Ｖｔ／（Ｖｍ／２）｝／Ｗ］‥‥‥（６）
（但し、Ｗはディスプレイの水平方向幅）
以内となる。
【００４５】
これは先願の立体画像表示装置における値
ａｒｃｓｉｎ｛Ｖｄ・（１−α）／Ｗ｝    ‥‥‥（７）
に比べて位置合せ誤差許容量が大きくなっている。
【００４６】
今、先願の立体画像表示装置における垂直方向の開口幅Ｖｍ／２に対する本実施形態の垂直方向の開口幅Ｖｔの比率Ｖｔ／（Ｖｍ／２）＝β＝０．８に設定した場合を考えると、（５），（６），（７）式より垂直方向位置ずれ許容値の絶対量は
０．０３３ｍｍ
だけ増え、回転方向のずれ許容値の絶対量は
０．０１８°
だけ増え、この場合は公差が倍になる。
【００４７】
以上、示したように本実施形態の構成によれば、先願の立体画像表示装置に比して位置合せ精度が低くなるため、組み立て調整段階でのコスト削減を図ることができる。
【００４８】
図６は本発明の実施形態２の要部斜視図である。本実施形態は図１の実施形態１に比べてマスク基板４とバックライト５の代わりに、図６に示すように、自発光素子であるＣＲＴ８を用いて、発光部と非発光部からなるパターンを形成している点が異なっているだけであり、その他の構成は同じである。
【００４９】
本実施形態においても発光部からの光束を図１の実施形態１と同様にして用いて同様の効果を得ている。
【００５０】
図７は本発明の実施形態３の要部斜視図である。本実施形態は図１の実施形態１に比べてマスクパターンの開口部と遮光部との水平及び垂直方向の幅の関係が異なっており、水平方向の開口部と遮光部の幅Ｈｔ，Ｈｓを各々Ｈｔ＜Ｈｓとなるように設定し、垂直方向の開口部と遮光部の幅Ｖｔ，Ｖｓを各々Ｖｔ＝Ｖｓとしたものであり、その他の構成は同じである。
【００５１】
図７において図１で示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００５２】
本実施形態において、マスクパターン７の開口部６と遮光部のピッチＨｍ（＝Ｈｓ＋Ｈｔ）、及びその他の諸元との関係は実施形態１と同様である。図８は本実施形態のマスクパターン７の正面図である。
【００５３】
本実施形態において、観察面上にはそれぞれＲ、Ｌ画素からの光が矩形波状にできるが、このとき矩形波の立ち上がりが若干緩いと、Ｒ，Ｌ画素からの光が交わる場所が生じ、この付近に観察者の眼が位置した場合には、左右の画像の混ざった２重像として認識されることになる場合がある。
【００５４】
そこで、本実施形態では、マスクパターン７の水平方向の各開口幅を狭くし、それぞれの開口部を通った光の観察面上に形成する光量分布幅を狭くしている。
【００５５】
図９は本実施形態の立体画像表示装置によるＲ、Ｌ画素ラインからの光が観察面上に形成する光量分布を示した図である。図に示すように開口部６の、開口幅Ｈｔを制限したことにより、Ｒ，Ｌ画素ラインそれぞれからの光量分布の交点が光量０に近いところで交差するようになる。このように構成することによって、２重像として認識されるところは、画像が暗い場所として認識されることとなり、観察者にとって画像を見る位置が分かりやすくなるようにしている。
【００５６】
尚、本実施形態においてマスクパターンを図１０に示すようにマスクパターン７の水平方向と、垂直方向の開口部の開口率をともに下げた構成として、上述の実施形態１，３の利点を併せ持つようにすることも可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように各要素を特定することによって、装置全体を構成する各要素のうち主要部の組立精度の緩和を図りつつ、広い領域において２重像を見ることなく立体画像を高画質で良好に観察することができる立体画像表示装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部斜視図
【図２】図１のマスクパターンの説明図
【図３】図１のＨＺ断面の説明図
【図４】図１のＶＺ断面の説明図
【図５】図１の構成における回転ずれの説明図
【図６】本発明の実施形態２の要部斜視図
【図７】本発明の実施形態３の要部斜視図
【図８】図７のマスクパターンの説明図
【図９】図７における観察面上の水平断面での光量分布の説明図
【図１０】図７のマスクパターンの他の実施形態の説明図
【符号の説明】
１    ディスプレイ
２    第２レンチキュラーレンズ
３    第１レンチキュラーレンズ
４    マスク基板
５    バックライト（光源手段）
６，６ａ，６ｂ    開口部
６ｃ    遮光部
７    マスクパターン
１１    ディスプレイ駆動回路
１２    画像処理回路
Ｌ    左視差画像
Ｒ    右視差画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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