(57)【要約】【課題】  立体画像表示装置において、視域・解像度・飛び出し量のいずれかをｎ倍にし、且つ、クロストークも抑制する。【解決手段】  立体画像表示装置においては、ｎフィールド画像の表示で１フレームの画像が表示される。各フィールド画像の表示において、水平方向に沿うｎ個のレンズ毎に、シャッタ要素が略同時に開成されて当該シャッタ要素に対応するレンズからの光線が透過され、フィールドのｎ回の切り替えに応じて開成されるシャッタ要素が順次入れ替えられ、線順次駆動により上から下に順に書き換えられる画素行と概略位置を同期させて開成されるシャッタ要素を入れ替えて駆動する。観察域に定められる想定視距離に基づいて定められた表示面内の所定領域にこの要素画像が開成シャッタ要素に対応するレンズを介して投影される。【選択図】      図１
2006267928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面内に画素が行列に配列されている表示部であって、ｎフィールド画像の表示で１フレームの画像を表示する表示部と、
前記表示部の前面に設置され、光学的開口部が直線状に前記列に略沿って延出され、前記行に沿って配列されている複数のレンズを有するレンズアレイと、
前記レンズアレイの凸面側に設置され、前記各レンズにつき複数が対応するシャッタ要素毎に開閉可能なシャッタ素子であって、シャッタ要素が前記列に略沿って延出され、複数のシャッタ要素が前記行に沿って或いは行列に配列されているシャッタ素子と、
前記シャッタ素子を駆動する駆動部であって、各フィールド画像の表示において、前記行に沿うｎ個のレンズ毎に、前記シャッタ要素を略同時に開成して当該シャッタ要素に対応する前記レンズからの光線を透過させ、他のシャッタ要素を略同時に閉成して当該シャッタ要素に対応する前記レンズからの光線を遮蔽し、前記フィールドのｎ回の切り替えに応じて前記開成されるシャッタ要素を順次入れ替え、前記フィールドの切り替え中に線順次駆動により上から下に順に書き換えられる画素行と概略位置を同期させて開成されるシャッタ要素を入れ替えてシャッタ素子を駆動するシャッタ駆動部と、
複数の要素画像で前記フィールド画像を生成して前記表示部に表示させる表示駆動部であって、観察域に定められる想定視距離に基づいて定められた前記表示面内の所定領域に各要素画像を表示させ、この要素画像を前記開成シャッタ要素に対応するレンズを介して観察域に投影させる表示駆動部と、
を具備することを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
前記レンズアレイは、このレンズアレイが形成される第１の基板を含み、
前記シャッタ素子は、この第１の基板に対向する第２の基板及び第１及び第２基板間に形成され、前記シャッタ要素毎に開閉可能なシャッタ構造を含む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】
表示面内に画素が行列に配列されている表示部であって、ｎフィールド画像の表示で１フレームの画像を表示する表示部と、
前記表示部の前面に設置され、直線状に前記列に略沿って延出され、前記行に沿って配列されている複数のスリットを有するスリット板と、
前記各スリットにつき複数が対応するシャッタ要素毎に開閉可能なシャッタ素子であって、シャッタ要素が前記列に略沿って延出され、複数のシャッタ要素が前記行に沿って或いは行列に配列されているシャッタ素子と、
前記シャッタ素子を駆動する駆動部であって、各フィールド画像の表示において、前記行に沿うｎ個のスリット毎に、前記シャッタ要素を略同時に開成して当該シャッタ要素に対応する前記スリットからの光線を透過させ、他のシャッタ要素を略同時に閉成して当該シャッタ要素に対応する前記スリットからの光線を遮蔽し、前記フィールドのｎ回の切り替えに応じて前記開成されるシャッタ要素を順次入れ替え、前記フィールドの切り替え中に線順次駆動により上から下に順に書き換えられる画素行と概略位置を同期させて開成されるシャッタ要素を入れ替えてシャッタ素子を駆動するシャッタ駆動部と、
複数の要素画像で前記フィールド画像を生成して前記表示部に表示させる表示駆動部であって、観察域に定められる想定視距離に基づいて定められた前記表示面内の所定領域に各要素画像を表示させ、この要素画像を前記開成シャッタ要素に対応するスリットを介して観察域に投影させる表示駆動部と、
を具備することを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項４】
前記シャッタ素子は、前記シャッタ要素の左右方向の境界に設けられた遮光部を更に具備することを特徴とする前記請求項１又は請求項３に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記シャッタ駆動部は、前記フィールドの切り替えに応じて前記シャッタ要素のうち線順次駆動により上から下に順に書き換えられる画素行と概略位置を同じくする左右方向に一連のシャッタ要素を全て閉成して、次に、所定のシャッタ要素を開成することを特徴とする前記請求項１乃至４に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記シャッタ要素は、前記各レンズ幅の１／２以下の幅を有し、前記レンズに対して斜めとなるように配置されていることを特徴とする前記請求項１乃至４に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
前記各レンズ及び前記シャッタ要素は、前記表示面の画素列に対してそれぞれ異なる角度で斜めとなるように配置されていることを特徴とする前記請求項１乃至４に記載の立体画像表示装置。
【請求項８】
表示面内に画素が行列に配列されている表示部と、
前記表示部の前面に設置され、光学的開口部が直線状に前記列に略沿って延出され、前記行に沿って配列されている複数のレンズを有するレンズアレイと、
前記レンズアレイの凸面側に設置され、前記各レンズにつき複数が対応するシャッタ要素毎に開閉可能なシャッタ素子であって、シャッタ要素が前記列に略沿って延出され、複数のシャッタ要素が前記行に沿ってあるいは行列に配列されているシャッタ素子と、
を具備する表示装置にｎフィールド画像の表示で１フレームの画像を表示して立体画像を表示する方法において、
前記各フィールド画像の表示において、前記行に沿うｎ個のレンズ或いはスリット毎に、前記シャッタ要素を略同時に開成して当該シャッタ要素に対応する前記レンズ或いはスリットからの光線を透過させ、他のシャッタ要素を略同時に閉成して当該シャッタ要素に対応する前記レンズ或いはスリットからの光線を遮蔽し、前記フィールドのｎ回の切り替えに応じて前記開成されるシャッタ要素を順次入れ替え、前記フィールドの切り替え中に線順次駆動により上から下に順に書き換えられる画素行と概略位置を同期させて開成されるシャッタ要素を入れ替えてシャッタ素子を駆動し、
複数の要素画像で前記フィールド画像を生成し、観察域に定められる想定視距離に基づいて定められた前記表示面内の所定領域に各要素画像を表示させ、この要素画像を前記開成シャッタ要素に対応するレンズ或いはスリットを介して観察域に投影させることを特徴とする立体画像を表示する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、立体画像表示装置に係り、特に、時分割駆動される立体画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体的な動画表示が可能な立体視画像表示装置、所謂、３次元ディスプレイには、種々の方式が知られている。近年、特にフラットパネルタイプで、且つ、専用の眼鏡等を必要としない立体視画像表示方式に対する要望が高くなっている。直視型或いは投影型の液晶表示装置或いはプラズマ表示装置等のような画素位置が固定されている表示パネル（表示装置）の直前に表示パネルからの光線を制御して観察者に向ける光線制御素子を設置する方式が比較的容易に実現できる方式として知られている。
【０００３】
光線制御素子は、一般的には、パララクスバリア或いは視差バリアとも称せられ、光線制御素子上の同一位置でも角度により異なる画像が見えるように光線を制御している。具体的には、左右視差（水平視差）のみを与える場合には、スリット或いはレンチキュラーシート（シリンドリカルレンズアレイ）が用いられ、上下視差（垂直視差）も含める場合には、ピンホールアレイ或いはレンズアレイが用いられる。更に、視差バリアを用いる方式にも、２眼式、多眼式、超多眼式（多眼式の超多眼条件）、インテグラルフォトグラフィー（以下、ＩＰとも云う）に分類される。これらの基本的な原理は、１００年程度前に発明され立体写真に用いられてきたものと実質上同一である。
【０００４】
多眼或いは、１次元ＩＰ（水平視差のみのＩＰ）において、非特許文献１に示されているように視域・解像度・飛び出し量は、トレードオフであり、３つの特性とも十分なレベルにすることは難しいとされている。そこで、時分割法により視域・解像度・飛び出し量のいずれか１つをｎ倍にする（代償として輝度が１／ｎになる）方法が特許文献１及び特許文献２において提案されている。しかし、時分割されたフィールド毎のクロストーク対策が不十分である問題がある。
【特許文献１】特開平１０−２０６７９５公報
【特許文献２】特開平１０−２８２４５３公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ  ｖｏｌ．１５，ｐ．２０５９（１９９８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、従来の時分割方式の立体画像表示装置にあっては、時分割されたフィールド毎のクロストーク対策が不十分である問題がある。
【０００６】
この発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的は、多眼方式或いは１次元ＩＰ方式において、視域・解像度・飛び出し量のどれか１つをｎ倍にし、かつクロストークも抑制された立体画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、
表示面内に画素が行列に配列されている表示部であって、ｎフィールド画像の表示で１フレームの画像を表示する表示部と、
前記表示部の前面に設置され、光学的開口部が直線状に前記列に略沿って延出され、前記行に沿って配列されている複数のレンズを有するレンズアレイと、
前記レンズアレイの凸面側に設置され、前記各レンズにつき複数が対応するシャッタ要素毎に開閉可能なシャッタ素子であって、シャッタ要素が前記列に略沿って延出され、複数のシャッタ要素が前記行に沿って或いは行列に配列されているシャッタ素子と、
前記シャッタ素子を駆動する駆動部であって、各フィールド画像の表示において、前記行に沿うｎ個のレンズ毎に、前記シャッタ要素を略同時に開成して当該シャッタ要素に対応する前記レンズからの光線を透過させ、他のシャッタ要素を略同時に閉成して当該シャッタ要素に対応する前記レンズからの光線を遮蔽し、前記フィールドのｎ回の切り替えに応じて前記開成されるシャッタ要素を順次入れ替え、前記フィールドの切り替え中に線順次駆動により上から下に順に書き換えられる画素行と概略位置を同期させて開成されるシャッタ要素を入れ替えてシャッタ素子を駆動するシャッタ駆動部と、
複数の要素画像で前記フィールド画像を生成して前記表示部に表示させる表示駆動部であって、観察域に定められる想定視距離に基づいて定められた前記表示面内の所定領域に各要素画像を表示させ、この要素画像を前記開成シャッタ要素に対応するレンズを介して観察域に投影させる表示駆動部と、
を具備することを特徴とする立体画像表示装置が提供される。
【０００８】
また、本発明の第２の態様によれば、
表示面内に画素が行列に配列されている表示部であって、ｎフィールド画像の表示で１フレームの画像を表示する表示部と、
前記表示部の前面に設置され、直線状に前記列に略沿って延出され、前記行に沿って配列されている複数のスリットを有するスリット板と、
前記各スリットにつき複数が対応するシャッタ要素毎に開閉可能なシャッタ素子であって、シャッタ要素が前記列に略沿って延出され、複数のシャッタ要素が前記行に沿って或いは行列に配列されているシャッタ素子と、
前記シャッタ素子を駆動する駆動部であって、各フィールド画像の表示において、前記行に沿うｎ個のスリット毎に、前記シャッタ要素を略同時に開成して当該シャッタ要素に対応する前記スリットからの光線を透過させ、他のシャッタ要素を略同時に閉成して当該シャッタ要素に対応する前記スリットからの光線を遮蔽し、前記フィールドのｎ回の切り替えに応じて前記開成されるシャッタ要素を順次入れ替え、前記フィールドの切り替え中に線順次駆動により上から下に順に書き換えられる画素行と概略位置を同期させて開成されるシャッタ要素を入れ替えてシャッタ素子を駆動するシャッタ駆動部と、
複数の要素画像で前記フィールド画像を生成して前記表示部に表示させる表示駆動部であって、観察域に定められる想定視距離に基づいて定められた前記表示面内の所定領域に各要素画像を表示させ、この要素画像を前記開成シャッタ要素に対応するスリットを介して観察域に投影させる表示駆動部と、
を具備することを特徴とする立体画像表示装置が提供される。
【０００９】
更に、本発明の第３の態様によれば、
表示面内に画素が行列に配列されている表示部と、
前記表示部の前面に設置され、光学的開口部が直線状に前記列に略沿って延出され、前記行に沿って配列されている複数のレンズを有するレンズアレイと、
前記レンズアレイの凸面側に設置され、前記各レンズにつき複数が対応するシャッタ要素毎に開閉可能なシャッタ素子であって、シャッタ要素が前記列に略沿って延出され、複数のシャッタ要素が前記行に沿って或いは行列に配列されているシャッタ素子と、
を具備する表示装置にｎフィールド画像の表示で１フレームの画像を表示して立体画像を表示する方法において、
前記各フィールド画像の表示において、前記行に沿うｎ個のレンズ或いはスリット毎に、前記シャッタ要素を略同時に開成して当該シャッタ要素に対応する前記レンズ或いはスリットからの光線を透過させ、他のシャッタ要素を略同時に閉成して当該シャッタ要素に対応する前記レンズ或いはスリットからの光線を遮蔽し、前記フィールドのｎ回の切り替えに応じて前記開成されるシャッタ要素を順次入れ替え、前記フィールドの切り替え中に線順次駆動により上から下に順に書き換えられる画素行と概略位置を同期させて開成されるシャッタ要素を入れ替えてシャッタ素子を駆動し、
複数の要素画像で前記フィールド画像を生成し、観察域に定められる想定視距離に基づいて定められた前記表示面内の所定領域に各要素画像を表示させ、この要素画像を前記開成シャッタ要素に対応するレンズ或いはスリットを介して観察域に投影させることを特徴とする立体画像を表示する方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、多眼方式或いは１次元ＩＰ方式の立体画像表示装置において、視域・解像度・飛び出し量のどれか１つをｎ倍にでき、且つ、クロストークも抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る立体画像表示装置を詳細に説明する。
【００１２】
図１は、この発明の第１の実施形態に係る立体画像表示装置の構造を概略的に示す水平断面図である。
【００１３】
図１の配置において、その下方側を実際の観察者側とし、また、その上方を立体表示装置の側としている。立体表示装置は、表示装置として液晶パネル（液晶表示部）が採用され、この液晶パネルは、よく知られるようにバックライトユニット４０５、２枚の偏光板４０４、液晶セル４０１から構成されている。また、図１においては、画素が表示される画素面（液晶パネルの表示面）には、符号４０６を付している。この画素面４０６は、実質的に水平及び垂直方向に画素が行列に配置されている面と見なすものとする。このような表示装置としては、液晶パネルに限られず、当然に、自発光タイプの表示装置（表示部）、例えば、有機ＥＬパネル、プラズマ表示装置或いは電界放出型表示装置等の表示装置でも良いことは明らかである。
【００１４】
尚、このような自発光タイプの表示装置にあっては、バックライトユニット４０５は、表示装置に設けられないことに注意されたい。
【００１５】
液晶パネルの前面には、液晶パネルからの光線を制御する光線制御素子としてレンチキュラー板４０２が設置され、レンチキュラー板４０２の前方に画像が投影されるようにレンチキュラー板４０２のレンズの焦点面或いは像面或いはそれらの近傍の位置に画素面４０６が配置されている。ここで、レンチキュラー板４０２のレンズは、液晶パネルからの光線方向を制御する機能を有し、像を拡大する機能を除けばスリット板と同様の機能であることから、光学的開口とも称せられる。光線制御素子は、このようなレンチキュラー板４０２に限らず、スリットが形成されているスリット板であっても良い。スリット板にあっては、スリットが光学的開口に相当する。
【００１６】
レンチキュラー板４０２の各レンズは、略垂直方向（列方向）に沿って延出され、複数のレンズが略水平方向（行方向）に沿って配列されている。レンチキュラー板４０２のレンズは、片凸或いは両凸のいずれであっても良い。このような構造は、時分割処理なしで画像を表示する通常の立体表示装置にあっても同様の構造が採用されている。ここで、レンチュキュラー板４０２の各レンズが略垂直方向（列方向）に沿って延出されるとは、その延出方向が垂直方向に一致する場合に限らず、図１２を参照して説明されるように垂直方向に対してある角度を成す場合も含むものである。従って、レンチュキュラー板４０２の各レンズが垂直方向に対してある角度を成して延出される場合には、斜めに延出されている複数のレンズが水平方向（行方向）に配列されることとなる。
【００１７】
画像を時分割で表示させる為に、レンチキュラー板４０２の凸面のある側に、シャッタセル４０３が設置され、更に、その前面に偏光板４０４が設置され、シャッタセル４０３の透過軸は、液晶パネル前面の偏光板４０４の透過軸に対し平行又は垂直に定められている。シャッタセル４０３は、複数のシャッタ要素が配列された構造を備え、各シャッタ要素は、レンチキュラー板４０２の各レンズに対向して略垂直方向に沿って延出され、略水平方向に沿って配列されている。時分割で表示させ、かつクロストークを抑制するために、各レンズに対し複数のシャッタ要素を対応させる。すわなち、正面から見た１つのレンズの面積は、複数のシャッタ要素の面積に等しい。後に例として図４乃至図６Ｂを参照して説明されるように、１つのレンズに対応する細長い領域を複数個に短く分割し、縦に並ぶ複数のシャッタ要素としても良い。また、後に変形例として図１０を参照して説明されるようにシャッタセル４０３のシャッタ要素がレンチキュラー板４０２のレンズに対して相対的にある角を成して斜めに対向されるように配置されても良い。従って、各シャッタ要素が略垂直方向に沿って延出されるとは、レンチキュラー板４０２のレンズと同様に、その延出方向が垂直方向に一致する場合に限らず、図１０を参照して説明されるように垂直方向（列方向）に対してある角度を成す場合も含むものである。各シャッタ要素が垂直方向に対してある角度を成して延出される場合には、斜めに延出されるシャッタ要素が水平方向（行方向）に配列されることとなる。
【００１８】
図１において、シャッタセル４０３の内部に概略的に白と黒で示された部分は、夫々あるフィールドにおける透過及び遮光状態を表している。この例では、１フレームが２フィールドに分割され、１フィールドにつき全レンズ数の１／２個のレンズ（偶数番目或いは奇数番目）が透過状態となるようにシャッタセル４０３が開閉される。
【００１９】
図１に示される立体表示装置においては、後に説明されるように、時分割処理を行わない場合の視域４１１に比較して、視域４１２が２倍に拡大される。また、時分割処理を行わない場合と視域４１１とを略同一に設計すれば、レンズピッチを１／２にして解像度を２倍とすることができ、或いは、レンズ焦点距離を２倍にして１レンズあたりの画素数（光線密度）を２倍にすることにより飛び出し・奥行き再現範囲を２倍とすることができる。レンチキュラー板４０２の凸面側にシャッタセルが近接して置かれることにより、視点位置によるレンズとシャッタの位置ずれが抑制される。
【００２０】
図２は、この発明の第２の実施形態に係る立体画像表示装置を概略的に示す水平断面図である。図２の配置においては、図１と同様に、その下方側を実際の観察者側とし、また、その上方を立体表示装置側としている。第１の実施形態と同様、表示装置として液晶パネルが採用されている。液晶パネルの前面には、レンチキュラー板４０２に一体化されたシャッタセル４０３が設置され、レンチキュラー板４０２から画像が前方に投影されるようにレンチキュラー板４０２のレンズ焦点面外の像面の位置に画素面４０６が配置されている。このような構造にあっては、視点位置が変わることによってレンズとシャッタの位置ずれが生じることが抑制される。
【００２１】
図２に示される構造においては、シャッタセル４０３の前面に偏光板４０４が設置されている。図２に示される構造にあっては、第１の実施形態と同様、時分割処理を行わない場合に比べ、視域４１２或いは解像度あるいは飛び出し・奥行き再現範囲を２倍とすることができる。
【００２２】
尚、この図２に示す構造例においても、１フレームが２フィールドに分割され、１フィールドにつき全レンズ数の１／２個のレンズ（偶数番目或いは奇数番目）が透過状態となるようにシャッタセル４０３が開閉される。
【００２３】
図３は、この発明の第３の実施形態に係る立体画像表示装置を概略的に示す水平断面図である。図３に示される配置おいては、図１及び図２と同様に、その下方側を実際の観察者側とし、また、その上方を立体表示装置側としている。第１の実施形態と同様、表示装置として液晶パネルが採用されている。液晶パネルの前面には、レンチキュラー板４０２に代えて、光線制御素子としてのスリットを兼ねたシャッタセル４０３が設置され、更に、その前面に偏光板４０４が設置される。
【００２４】
図３に示される構造例においては、第１の実施形態と同様、時分割処理を行わない場合に比べ、視域４１２を２倍とすることができ、或いは、解像度又は飛び出し・奥行き再現範囲を２倍とすることができる。
【００２５】
図４（ａ）及び（ｂ）は、この発明の第１乃至第３の実施形態に係る立体画像表示装置に組み込まれるシャッタセル４０３の構造を概略的に示す水平断面図及び正面図である。シャッタセル４０３は、互いに対向されて配置される２枚のガラス等からなる基板４２０から構成され、２枚の基板４２０の内面には、夫々略水平方向に沿って延出される電極４２３及び略垂直方向に沿って延出される電極４２４が形成されている。シャッタセル４０３のシャッタ要素は、この略水平方向に沿って延出される電極４２３及び略垂直方向に沿って延出される電極４２４の交差部によって定められ、これらの電極４２３及び４２４の電圧の印加に依存して開閉される。従って、後に説明する変形例のようにシャッタ要素がレンチュキュラー板の各レンズに対して相対的に斜めに配置される配列では、この電極４２４が垂直方向に対してある角度を成すように基板４２０に斜めに形成されることとなり、略水平方向に沿って延出される電極４２３はこの場合分割されていないベタ形状でもよい。
【００２６】
この構造例では、観察者側に水平電極４２３が設けられる基板４２０が設置され、水平電極４２３は、絶縁層４２１の上に形成され、絶縁層４２１の下には、遮光部４２２が略水平方向に沿って所定の間隔を空けて形成されている。基板４２０，４２２間には、液晶材料４２５が充填されている。垂直電極４２４は、レンチキュラー板４０２のレンズに対向して配置されている。即ち、レンチキュラー板４０２のレンズに対応する数に水平方向にセグメント化された垂直電極４２４が基板４２０上に配置され、そのピッチは、略レンズピッチに等しく設定されている。ここで、略等しいとは、物理的に同一である場合に限らず、観察者が観察すると想定する想定視距離から見えるレンチキュラー板４０２のレンズの大きさ及び垂直電極４２４の大きさが異なることを考慮して、垂直電極４２４がレンズの手前にある場合にはレンズピッチよりわずかに小さいピッチで垂直電極４２４が配列され、垂直電極４２４がレンズの奥にある場合はわずかに大きいピッチで垂直電極４２４が配列される場合を含むものとする。想定視距離から見たレンチキュラー板４０２のレンズの大きさ及び垂直電極４２４の大きさの相違とは、レンチキュラー板４０２のレンズと垂直電極４２４とがある距離を空けて配置されていることから、観察者の視点を基準にレンチキュラー板４０２のレンズを垂直電極４２４が配置されている仮想面に投影すると、両者に大きさの相違が生ずることを意味している。
【００２７】
遮光部４２２は、一方の基板４２０上に略垂直方向に沿って延出され、略水平方向に沿って所定間隔を空けて配列され、また、垂直電極４２４も同様に他方の基板４２０上に略垂直方向に沿って延出され、略水平方向に沿って所定間隔空けて配列されている。ここで、遮光部４２２は、垂直電極４２４の間のギャップに対向し、このギャップよりも僅かに広い幅を有するように形成される。遮光部４２２は、必ずしも形成しなくても良いが、隣接レンズのクロストークを防止する効果がある。また、遮光部４２２は、水平電極４２３間のギャップも遮光するようにマトリクス状に形成しても良い。水平電極４２３は、液晶の応答速度或いは時分割数等にもよるが、数本から数１０本程度が略水平方向に沿って延出され、略垂直方向に沿って所定間隔空けて配置される。この水平電極分割数、すなわちシャッタ要素の行数は、ＬＣＤ等の要素画像表示部の画素行数に比べて１〜２桁少ない数が好ましい。画素行数と同程度になると、干渉パターンが発生するなどの問題が生じる。
【００２８】
図４（ａ）及び（ｂ）に示されるシャッタセル４０３においては、信号電圧が印加されてシャッタが閉じられる常開シャッタに構成されても良く、或いは、信号電圧が印加されてシャッタが開成される常閉シャッタに構成されても良い。常開シャッタでは、垂直電極４２４に信号電圧が印加されて垂直電極４２４と水平電極４２３との間に電圧が印加されると、液晶材料４２５中の液晶がこれに入射される光線を遮るように配向されて垂直電極４２４に対向されるレンズからの光線が遮られる。また、常閉シャッタでは、垂直電極４２４に信号電圧が印加されて垂直電極４２４と水平電極４２３との間に電圧が印加されると、液晶材料４２５中の液晶がこれに入射される光線を遮るように配向されて垂直電極４２４に対向されるレンズからの光線が遮られる。
【００２９】
図５（ａ）及び（ｂ）は、この発明の第１乃至第３の実施形態による立体画像表示装置に適用可能な図４とは異なる形態のシャッタセル４０３を概略的に示す水平断面図及び正面図である。シャッタセル４０３は、互いに対向して配置される２枚のガラス等からなる基板４２０から構成され、２枚の基板４２０の内面には、夫々略水平方向に端子のある共通電極４２３とシャッタ要素毎に個別の垂直電極４２４とが形成されている。
【００３０】
図５（ａ）及び（ｂ）に示される構造例では、観察者側に水平電極４２３が設けられる基板４２０が設置され、水平電極４２３は、絶縁層４２１の上に形成され、絶縁層４２１の下の基板４２０上には、遮光部４２２が形成されている。基板４２０間には、液晶材料４２５が充填されている。垂直電極４２４は、図４に示す構造例と同様にレンズと同数にセグメント化されてレンチキュラー板４０２のレンズに対応して配置され、また、縦方向に（略垂直方向）に沿う領域に数個から数１０個程度に分離して配置される。即ち、図４に示す構造例と同様に、複数の垂直電極４２４は、略水平方向に沿って所定間隔で配置され、略垂直方向に延出する各垂直電極４２４は、略垂直方向において、複数の領域（数個から数１０個程度の領域）に分離されている。遮光部４２２は、垂直電極４２４の間のギャップよりやや広めの幅に形成される。遮光部４２２によって遮蔽される基板４２０上の領域部分に配線４２６が形成され、垂直電極４２４の略垂直方向において分離された垂直電極４２４の領域が配線４２６に夫々接続されている。従って、図５（ａ）及び（ｂ）に示される構造例では、略垂直方向に沿って配列されている垂直電極４２４の分離領域を個別に駆動することができる。図５（ｃ）は、垂直電極４２４の略垂直方向において分離された垂直電極４２４の領域及びこの領域に接続される配線４２６の形状の一例を示している。
【００３１】
図６Ａ（ａ）〜（ｈ）は、シャッタセル４０３の１フレーム内での透過・遮光状態の遷移を示す概念図である。この図６Ａ（ａ）〜（ｈ）においては、１フレームが２フィールド（ｎ＝２）で構成されていることを前提としている。図６Ａ（ａ）〜（ｈ）においては、概念説明のため、垂直電極数・水平電極数は、実際のシャッタセル４０３における数よりも少なく描かれている。図６Ａ（ａ）〜（ｈ）は、時分割数（ｎ）が２の場合に相当し、図６Ａ（ａ）〜（ｄ）に示す左列は１フィールド目における時分割表示を示し、図６Ａ（ｅ）〜（ｈ）に示す右列は、２フィールド目における時分割表示を示している。
【００３２】
図６Ａ（ａ）〜（ｄ）及び図６Ａ（ｅ）〜（ｈ）に示すように、即ち、上から下に縦スクロールするように透過状態のシャッタ要素列が順次切り替えられるようにシャッタセル４０３が駆動される。このスクロールは、表示装置の書き換え、即ち、画素行の走査に同期されている。このような構造並びに駆動方法により時分割フィールド間のクロストークを防止することができる。この例のように切り替えの際に走査中の画素行近傍の一連のシャッタ要素が行方向ですべて遮光状態になるようにすれば、表示装置の応答速度が十分でない場合にもクロストークを抑制できる。
【００３３】
より一般的に時分割数ｎの場合には、左右方向に並ぶシャッタ要素をｎ個おきに透過状態とし、フレームをｎ分割したフィールド毎に透過状態にあるシャッタ要素を順次入れ替える駆動方法となる。この駆動方法においては、１フィールドを画素面に表示する際には、１フィールドの走査期間において、シャッタセル４０３は、ｎ列毎のシャッタ要素列が開成される。次の１フィールドを画素面に表示する際には、１フィールドの走査期間において、シャッタセル４０３は、シャッタ要素１列だけシフトされてこのシフトされた列を基準にしてｎ列毎のシャッタ要素列が開成される。このような表示駆動でｎフィールドから成る１フレームが表示される。
【００３４】
図６Ａに示される駆動例では、説明を単純化する為にシャッタ４０３の４つ（垂直電極分割数ｍ＝４）の領域が順次走査され、２列（時分割数ｎ＝２）毎にシャッタ要素が開閉され、それに対応して画素面４０６の要素画像境界が切り替えられる。この例を参照して、駆動方法についてより詳細に説明する。シャッタ４０３の８つの状態図６Ａ（ａ）〜（ｈ）は、画素面４０６の８つの状態図６−２（ｉ）〜（ｐ）に夫々対応する。
【００３５】
始めに、図６−２（ｉ）は画素面４０６が線順時駆動により画素行毎に走査され上端から１／４まで走査された状態を示しており、画素面４０６の上１／４の領域には現在のフィールドの要素画像が表示され、下３／４の領域には前のフィールドで開成された各スリット或いはレンズに対応する要素画像が表示される。シャッタ要素は、２列毎に開成されることから、奇数列目（第１列、第３列、第５列、・・・）のシャッタ要素が開成される。図７（ｉ）においては、開成されているシャッタ要素は前のフレームに対応する領域のみであり、走査されている画素行近傍のシャッタ要素（上１／４の領域）は閉成されている。図６Ａ（ａ）には、閉成されているシャッタ要素には斜線が付され、開成されているシャッタ要素は空白で示されている。
【００３６】
次に、図６Ｂ（ｊ）に示されるように画素面４０６が線順時駆動により画素行ごとに走査され上端から１／２まで走査された状態を示しており、画素面４０６の上１／２の領域には現在のフィールドの要素画像が表示され、下１／２の領域には前のフィールドで開成された各スリット或いはレンズに対応する要素画像が表示される。シャッタ要素は、前のフレームでは奇数列目（第１列、第３列、第５列・・・・）のシャッタ要素が開成されたが、現在のフレームでは偶数列目（第２列、第４列、・・・）のシャッタ要素が開成される。走査されている画素行近傍のシャッタ要素（上から２番目の領域）は閉成されている。その後、図６Ｂ（ｋ）及び（ｌ）に示されるように画素面４０６が走査されて要素画像が表示され、それに対応して図６Ａ（ｃ）及び（ｄ）に示されるようにシャッタ４０３の所定のシャッタ要素が閉成および開成される。シャッタ要素は、同様に偶数番目（第２列、第４列、・・・）のシャッタ領域が開成される。
【００３７】
画素面４０６の下端まで線順次走査（要素画像の表示）が終了すると、第１フィールドの要素画像が画素面４０６に表示されることとなる。この第１フィールドの走査では、偶数列目のシャッタ要素が開成される。この偶数列目のシャッタ要素は、既に説明した偶数列目の垂直電極４２４の領域に相当している。従って、この偶数列目の垂直電極４２４の領域に対向されている偶数列目のレンズ或いはスリットが投影レンズ或いは投影スリットとして機能し、投影レンズ或いは投影スリットに対応する要素画像が観察者側に投影される。その結果、投影される要素画像が合成されて視認可能な第１フィールドに相当する立体画像が生成される。
【００３８】
次の第２フィールドの画像表示では、図６Ａ（ｅ）〜（ｈ）に示すように、シャッタ４０３は、偶数列目（第２列、第４列、・・・）のシャッタ要素が順次閉成され、奇数列目（第１列、第２列、第５列、・・・）のシャッタ領域が順次開成される。これに同期し、図６Ｂ（ｍ）に示されるように画素面４０６には上端から画素行毎に線順次駆動で走査され、各スリット或いはレンズに対応する要素画像が表示される。その後、図６Ｂ（ｎ）〜（ｐ）に示されるように画素面４０６が下方に走査され、各スリット或いはレンズに対応する要素画像が順次表示される。従って、この奇数列目の垂直電極４２４の領域に対向されている奇数列目のレンズ或いはスリットが投影レンズ或いは投影スリットとして機能し、投影レンズ或いは投影スリットに対応する要素画像が観察者側に投影される。その結果、投影される要素画像が合成されて視認可能な第２フィールドに相当する立体画像が生成される。図６Ａ（ａ）〜（ｈ）のシャッタ開閉及び図６Ｂ（ｉ）〜（ｐ）の要素画像表示を同期させることで第１及び第２フィールドに相当する立体画像が生成されて１フレームの立体画像が表示される。
【００３９】
図６Ａに示す駆動例では、図６Ｂ（ｉ）〜（ｌ）に示される第１フィールドで表示される（書き換えられる）要素画像は、偶数列目のレンズ或いはスリットに対応し、図６Ｂ（ｍ）〜（ｐ）に示される第２フィールドで表示される（書き換えられる）要素画像は、奇数列目のレンズ或いはスリットに対応している。シャッタを備えない立体画像装置では、奇数及び偶数列目、すなわち全てのレンズ或いはスリットに対応する要素画像が画素面４０６に各フィールドで同じ配置で表示される。これに対して、フィールド毎に奇数及び偶数番目のレンズ或いはスリットに対応する異なる配置の要素画像が画素面４０６に表示される。従って、図６Ａに示される駆動例では、各フィールドで全総数の１／２（ｎ＝２）に相当するレンズ或いはスリットが有効とされ、これに伴いレンズ或いはスリットに対応する要素画像は、通常の立体表示に比して画素面４０６上の２倍の要素画像幅に表示することが可能となる。その結果、表示される立体画像の視域あるいは飛び出し奥行き再現範囲を通常の表示に比べて２倍に高めることができる。
【００４０】
このようにシャッタは、透過・遮光の２状態を取ることができ、その開閉は、１フィールドより十分短い時間に応答が完了する高速性のあるものであれば良い。双安定型の強誘電性液晶であれば、図４のような単純マトリクスによる上記のような透過状態パターンをとるような駆動が可能である。また、双安定型のツイステッドネマティック液晶、パイセル（ベンド配向のネマティック液晶）などであれば図５のようなシャッタ要素毎に個別配線されたセルにより上記のような透過状態パターンをとるような駆動が可能である。
【００４１】
図７は、表示装置、この実施の形態例では、ＬＣＤ４０１及びシャッタ４０３を同期させて駆動する制御装置を概略的示すブロック図である。
【００４２】
図７に示すように入力信号として画像信号が入力部１００から制御部１０１に入力される。画像信号は、ＬＣＤ４０１に表示すべき要素画像を含み、この画像信号が画像信号生成部１０２に与えられると、この信号が１フィールド目に表示すべき第１成分信号及び２フィールド目に表示すべき第２成分信号に分離される。ここで、第１及び第２成分信号は、図６Ａを参照した奇数及び偶数列目（ｎ＝２）のレンズ或いはスリットに対応する要素画像群を表示する為の信号に相当している。
【００４３】
入力部から同期信号が制御信号生成部１０８に入力され、第１フィールド目の垂直走査信号及び第２フィールド目の垂直走査信号を制御する。また、第１及び第２フィールド目の垂直走査信号に同期するシャッタ開閉信号が生成され、このシャッタ開閉信号に対応した垂直駆動信号並びに水平駆動信号が生成される。
【００４４】
第１フィールドの画像を表示する際には、１フィールド目に表示すべき第１成分信号がＬＣＤ４０１のＹドライバ１０６に与えられ、垂直走査信号がＬＣＤ４０１のＸドライバ１０８に与えられる。従って、図６Ｂ（ｉ）〜（ｌ）に示されるように画素面４０６の上端から順に各スリット或いはレンズに対応する要素画像が表示されていく。また、シャッタ開閉信号に対応した垂直駆動信号並びに水平駆動信号がシャッタ４０３のＸドライバ１１２及びＹドライバ１１０に印加されて、図６Ａ（ａ）〜（ｄ）に示されるようにシャッタ４０３の偶数列目（第２列、第４列、・・・）のシャッタ要素が上端から順に開成されていく。
【００４５】
第１フィールドが表示された後に、第２フィールドの画像を表示する際には、２フィールド目に表示すべき第２成分信号がＬＣＤ４０１のＹドライバ１０６に与えられ、垂直走査信号がＬＣＤ４０１のＸドライバ１０８に与えられる。従って、図６Ｂ（ｍ）〜（ｐ）に示されるように画素面４０６の上端から順に各スリット或いはレンズに対応する要素画像が表示されていく。また、シャッタ開閉信号に対応した垂直駆動信号並びに水平駆動信号がシャッタ４０３のＸドライバ１１２及びＹドライバ１１０に印加されて、図６Ａ（ｅ）〜（ｈ）に示されるようにシャッタ４０３の奇数列目（第１列、第３列、・・・）のシャッタ要素が上端から順に開成されていく。
【００４６】
図７に示される駆動回路ではフィールド毎に要素画像配置を切り替えているが、この要素画像配置切り替えは、表示装置外の画像入力信号作成段階で予め時分割処理しておくことによっても可能である。要素画像の表示の際には、制御部１０１によってシャッタ４０３がこの表示に同期させられている。同期のタイミングは、あるシャッタ要素行の上端に、ＬＣＤ４０１の画素面４０６内で要素画像を切り替える画素行が到達する前後でそのシャッタ要素行を遮光状態とし、要素画像を切り替える画素行がそのシャッタ要素行の下端に達した前後でそのシャッタ要素行のうち切り替え後の要素画像に合う偶数列または奇数列のシャッタ要素を透過状態にするように制御している。このとき、シャッタ要素行の上端の位置の表示装置の画素の応答が完了していなければ、透過状態にするタイミングを遅らせ、複数のシャッタ要素行が同時に遮光状態になるようにしても良い。逆にＬＣＤ等の表示装置の応答が十分高速であるか、インパルス表示である場合には、必ずしもあるシャッタ要素行を同時に全遮光状態にする必要はなく、要素画像を切り替える画素行がそのシャッタ要素行の上端に達した前後で、透過状態のシャッタ要素を切り替えて良い。
【００４７】
また、時分割を行わない表示モードとして、シャッタをすべて透過状態に保つような制御に切り替え可能であっても良い。輝度を高くしたい場合或いはメンテナンス時にこのような非時分割表示モードは有効である。時分割時と非時分割時で輝度の差が大きすぎる場合は、バックライト輝度や表示装置の輝度をさらに制御・調整しても良い。
【００４８】
以上のような構成と制御方法により、図８に示すようにフィールド毎に透過状態のレンズが切り替えられ、上から下に順次切り替わるような時分割処理がなされる。尚、図８において、遮光されるシャッタセル４０３の閉成される領域が黒色で示され、第１及び第２フィールドで閉成される画素面４０６の第１及び第２の領域が同時に示されていることに注意されたい。
【００４９】
図９（ａ１）及び（ａ２）は、本発明による立体画像表示装置の水平断面を表し、異なるフィールドにおける要素画像（幅Ｐｅ）の配置の違いを示している。図９（ａ１）は、第１フィールドにおいて、偶数列目のシャッタ領域が開成され、偶数列目のレンズが要素画像を投影する光線軌跡を示している。図９（ａ２）は、第２フィールドにおいて、奇数列目のシャッタ領域が開成され、奇数列目のレンズが要素画像を投影する光線軌跡を示している。ここで、図９（ａ１）及び（ａ２）に示す例では、時分割数が２であり、偶奇フィールドで１レンズピッチＰｓだけ要素画像の水平位置が切り替えられる。時分割数がｎなら、各フィールドで１レンズピッチＰｓずつ要素画像の水平位置が移動される。
【００５０】
図９（ａ１）及び（ａ２）に示されるように要素画像幅ＰｅはレンズピッチＰｓの約２倍（n＝２）に定められている。あるレンズに隣接するレンズは、要素画像の投射に利用されず、この利用されない隣接レンズに対応する表示画面４０６上の領域もその有効なレンズによって画像を投射する領域として活用することができる。これに対し、図９（ｄ）は、時分割を行わない通常の立体画像の表示方式に係り、シャッタセル４０３が設けられていないことから、全てのレンズが同時に要素画像の投射に利用され、隣接するレンズに対応する要素画像が互いに隣接して配置され、要素画像幅ＰｅはレンズピッチＰｓとほぼ同じとなる。従って、図９（ａ１）及び（ａ２）に示される要素画像の表示では、図９（ｄ）に示される通常の要素画像の表示に比べて２倍の領域を活用することができ、その結果として立体表示における視域を２倍に拡大させることができる。
【００５１】
図９（ｂ）は、要素画像幅Ｐｅが図９（ｄ）と同様であるが、図９（ｄ）に比べてレンズピッチＰｓが１／２に設定される例を示している。レンズピッチＰｓが１／２となるに伴い、図９（ｂ）に示されるシャッタセル４０３のシャッタピッチ（Ｐｓにほぼ等しい）も図９（ａ）及び（ｂ）に比べて１／２に設定される。図９（ｂ）に示される構造によれば、レンズピッチＰｓ及びシャッタピッチが１／２に縮小化されるに伴い、解像度を図９（ｄ）に示される通常の表示に比べて２倍に向上させることができる。
【００５２】
図９（ｃ）は、レンズと画素面４０６との間隔（ギャップ）が図９（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）に比して大きく定められている例を示している。レンズと画素面４０６との間隔（ギャップ）が大きく設定されるに伴い、図９（ａ）及び（ｂ）に示される要素画像幅と同じ要素画像幅であっても視域が狭く（図９（ｄ）と同じに）なるが、表示装置の画素ピッチが同一である限り、図９（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）に比較して要素画像から対応するレンズを通して射出される光線の光線密度が大きくなり、表示される立体画像の飛び出し・奥行き再現範囲を２倍とすることができる。
【００５３】
図９（ａ）及び（ｂ）に示される構造にあっては、レンチキュラー板４０２の凸面側にシャッタセルが近接して置かれることにより、視点位置によるレンズとシャッタとの位置ずれを抑制することもできる。
【００５４】
図１０は、この発明の第４の実施形態による立体画像表示装置に採用されるシャッタセル４０３およびレンチキュラー板の正面図の一部を概念的に示している。この正面図は表示画面の上端から下端まで描かれているが、左右方向には拡大されかつ一部のみ描かれている。したがって図１０には、シャッタセル４０３のシャッタ要素の一部のみしか描かれていないが、実際は画素面４０６の全面を覆うように配置されている。図１０に示されるシャッタセル４０３は、各レンズ幅より細く、レンズに対し斜めに延びる領域に分割したシャッタ要素毎に、透過状態及び遮光状態を切り替える構造を備えている。この場合のシャッタ要素は、縦方向には上から下までつながっており、分割されていない。ただしＬＣＤ等の画素面が上下独立２分割駆動可能な場合には２つに分割されていてもよい。図１０において白色のシャッタ要素は、光線を透過することができる領域を示し、灰色のシャッタ要素は、光線を遮蔽する領域を示している。
【００５５】
図１０に示すシャッタセル４０３においては、シャッタ要素が２個のレンズ周期でレンズ幅に対応する幅だけ透過状態とし、フレームを２分割したフィールド毎に透過状態にあるシャッタ要素群がレンズ幅だけ移動されるように順次入れ替えるように駆動される。各フィールド内でシャッタ要素は、表示装置と同期して矢印ＳＨの方向に透過領域或いは遮蔽領域が順次移動するように駆動される。要素画像境界４０７が常にシャッタの遮光部４２２に対向されるように要素画素の切り替えに同期してシャッタ要素が閉成される。要素画像配置の移り変わりは、図６Ａ（ｉ）〜（ｐ）と同様である。このような構成によっても、上から下に順次切り替わるような時分割処理が可能である。したがって、図９を用いて説明したように、視域・解像度・飛び出し奥行き再現範囲のうちいずれかを倍増させることができる。フィールド間のクロストークも抑制されるが、第１乃至第３の実施形態と比べると、要素画像境界４０７が閉成シャッタ要素の帯の中心からずれる場合もあるため、多少抑制効果が劣る。したがって、開成シャッタ要素の帯を閉成シャッタ要素の帯に対し狭くすることによりクロストークをさらに抑制してもよい。
【００５６】
図１１は、この発明の第４の実施形態による立体画像表示装置に用いられるシャッタセル４０３の正面図を示している。図１１に示されるシャッタセル４０３は、図５（ｂ）に示すシャッタセルと同様に、２枚のガラス等からなる基板４２０から構成され、２枚の基板の内面には、それぞれ略水平方向に端子のある共通電極４２３と垂直電極４２４とが形成されている。基板４２０間には、液晶材料４２５が充填されている。垂直電極４２４は、レンチキュラー板４０２のレンズに対応してレンズより細い幅に斜め方向に分割され、上端と下端がレンズ１本分の幅ずれるように形成される。
【００５７】
図１２は、この発明の第５の実施形態による立体画像表示装置に採用されるシャッタセル４０３およびレンチキュラー板の正面図の一部を概念的に示している。この正面図は表示画面の上端から下端まで描かれているが、左右方向には拡大されかつ一部のみ描かれている。したがって図１０と同様、シャッタセル４０３のシャッタ要素の一部のみしか描かれていないが、実際は画素面４０６の全面を覆うように配置されている。レンチキュラー板４０２のレンズが斜めに配置され、シャッタセル４０３は、各レンズ幅より細く、レンズに対しわずかにことなる斜め方向に延びる領域に分割したシャッタ要素毎に、透過状態及び遮光状態を切り替える構造を備えている。この場合のシャッタ要素は、縦方向には上から下までつながっており、分割されていない。このようにレンチキュラー板４０２のレンズが斜めに配置される場合は、要素画像も同じ斜め方向に延出した形になるが、フィールド毎に要素画像境界４０７を切り替えれば、図１０に示した第４の実施形態と同様に上から下に順次切り替わるような時分割処理が可能である。したがって、図９を用いて説明したように、視域・解像度・飛び出し奥行き再現範囲のうちいずれかを倍増させることができる。
【００５８】
次に、多眼方式或いは１次元ＩＰ方式の視差画像配置による立体画像表示について図１３及び図１４を参照して説明する。この図１３及び図１４に示す立体画像の表示は、図１〜図１２を参照して説明した表示装置及び表示方法と組み合わせて実現される。
【００５９】
ＩＰ方式においても、また、多眼方式においても、通常は視距離が有限であるため、その想定視距離における透視投影画像が実際に見えるように表示画像が作成される。一般に、画素と光学的開口（スリットやレンズ）とを結ぶ線と視距離面上の水平線（視点高さ位置）との交点（投影中心）毎に画像処理（コンピュータグラフィクスの場合にはレンダリング）して透視投影画像が作成される。
【００６０】
図１３（ａ）は、光線制御素子としてのレンチキュラー板４０２の斜視図であり、図１３（ｂ）は、光線制御素子としてのスリット３３３の斜視図である。光線制御素子としては、図１４（ａ）及び（ｂ）に示すレンチキュラー板４０２及びスリット３３３のいずれをも利用することができる。すでに述べたように、スリットはシャッタで兼ねることができる。
【００６１】
図１４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、立体画像表示装置の表示部の正面図及びこの表示部を基準にする垂直面内及び水平面内における光線軌跡を概略的に示す展開図を示している。即ち、図１４（ａ）に平面画像表示部３３１及び視差バリア３３２の正面図が示され、図１４（ｂ）に立体画像表示装置の画像配置を示す平面図が示され、図１４（ｃ）に立体画像表示装置の側面図を示している。
【００６２】
図１４に示すように、立体画像表示装置は、液晶表示素子（ＬＣＤ）などの平面画像表示部３３１及び光学的開口を有する光線制御素子３３２を備えている。光線制御素子３３２は、一種の光学的開口に相当し、図１３（ａ）及び（ｂ）に示すような略垂直方向に光学的開口が直線状に延び、略水平方向に周期的に配列される形状のレンチュキュラー板４０２或いはスリット３３３で構成される。この立体画像表示装置においては、眼の位置から光線制御素子３３２を介して表示装置３３１を観察して平面画像表示部３３１の前面及び背面に立体像を観察することができる。
【００６３】
ここでは、平面画像表示部３３１の画素数は、正方形となる最小単位の画素群で数えた場合の一例として横方向（略水平方向）が１９２０であり、縦方向（略垂直方向）が１２００であり、各最小単位の画素群は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の画素を含んでいるものとする。
【００６４】
図１４において、光線制御素子３３２と視距離面３４３との間の視距離Ｌ、光線制御素子の開口の水平ピッチ（レンズピッチあるいはスリットピッチ）Ｐｓ、ギャップｄが定められれば、時分割を行わない基準の場合の要素画像のピッチＰｅが視距離面３４３上の視点からアパーチャ中心を表示素子上に投影した間隔により決定される。符号３４６は、視点位置と各アパーチャ中心とを結ぶ線を示し、視域幅Ｗは、表示装置の表示面上で要素画像同士が重なり合わないという条件から決定される。時分割（分割数ｎ）により図９のようにＰｓに対しＰｅが約ｎ倍となるため、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）のいずれかの設計の選択により、図１４の基準の場合に対し視域Ｗ・解像度（１／Ｐｓ）・飛び出し奥行き再現範囲（光線密度）のいずれかをｎ倍とすることができる。
【００６５】
尚、１次元ＩＰ方式にあっては、直線３４６は、表示装置の表示面上では、各画素の中心を通るとは限らない。これに対し、多眼方式では、視点位置と各アパーチャの中心とを結ぶ線は、画素中心を通り、光線軌跡に一致している。アパーチャの水平ピッチＰｓが画素ピッチＰｐの整数倍の場合では、要素画像のピッチＰｅは、画素ピッチＰｐの整数倍から大きめにずれた端数を伴っている。アパーチャの水平ピッチＰｓが画素ピッチＰｐの整数倍でなくても、一般的に１次元ＩＰでは、要素画像のピッチＰｅは、画素ピッチＰｐの整数倍からずれた端数を伴うこととなる。これに対し多眼では要素画像のピッチＰｅは画素ピッチＰｐの整数倍となる。
【００６６】
表示面には、縦横比が３：１の画素３４が、横方向及び縦方向にそれぞれ直線状にマトリクス状に並び、各画素は同一行及び列内で横方向に赤、緑、青が交互に並ぶように配列される。この色配列は一般にモザイク配列と呼ばれる。１８列６行の画素３４で１実効画素を構成すれば、略水平方向に１８視差を与える立体画像表示が可能となる。この表示構造では、多眼式の場合は１８眼となり、要素画像ピッチが１８画素ピッチであり、かつ光線制御素子の横ピッチが１８／ｎ画素ピッチより小さくなる。なお、図１２のように斜めに延出されるレンズからなるレンチキュラー板を用いる場合は、色配列は縦ストライプでもよい。
【００６７】
ＩＰ方式の場合は、例えば１８／ｎ画素ピッチが視差バリアピッチＰｓに等しく平行光線の組ができるような設計においては１８画素幅よりわずかに大きい間隔（例えば１８．０２）で要素画像境界が生じることから、要素画像幅は、表示面内の位置により１８列分或いは１９列分となる。即ち、要素画像ピッチの平均値が１８画素幅よりわずかに大きく、かつ光線制御素子の横ピッチが１８／ｎ画素幅となる。
【００６８】
表示装置の表示面３３１と視差バリア３３２、４０２との間のギャップｄは、ガラス基板或いはレンズ材質の屈折率を考慮して数ｍｍに定められている。このように、視差バリアのピッチＰｓ（距離の差によって眼に見えるピッチＰｓでなく、視差バリアの実際のピッチＰｓ）が画素間ピッチＰｐの整数倍となっているものは、１次元インテグラルフォトグラフィーである。これに対し、要素画像ピッチＰｅが画素間ピッチＰｐの整数倍となっているものは、一般的に多眼式に分類される。
【００６９】
要素画像は、ＩＰ方式においてそれぞれ１８列又は１９列の画素列から構成される。アパーチャピッチＰｓは、１８／ｎ画素幅と等しい。要素画像幅が１８画素列の幅よりわずかに大きいため、要素画像境界を最も近い画素列境界に合わせる（通常のＡ−Ｄ変換方法）とすると、アパーチャに対する画素列数は、大部分のアパーチャにおいて１８列であるが、１９列になっているアパーチャも生ずる。時分割数が２であれば、例えば図１０（ｉ）と（ｍ）のように、フィールドごとの要素画像配置は表示面全体で見て互いに左右反転した関係となる。
【００７０】
以上のように、この発明の実施例に係る立体画像表示装置によれば、多眼方式と１次元ＩＰ方式のいずれにおいても、視域・解像度・飛び出し量のどれか１つをｎ倍にし、かつフィールド間のクロストークも抑制される。
【００７１】
尚、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る立体画像表示装置を概略的に示す水平断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態に係る立体画像表示装置を概略的に示す水平断面図である。
【図３】この発明の第３の実施形態に係る立体画像表示装置を概略的に示す水平断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、図１〜図３に示される立体画像表示装置に組み込まれるシャッタの構造を概略的に示す水平断面図及び正面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、図１〜図３に示される立体画像表示装置に組み込まれるシャッタの他の構造を概略的に示す水平断面図及び正面図である。
【図６Ａ】（ａ）〜（ｈ）は、図１〜図３に示される立体画像表示装置に組み込まれるシャッタにおける１フレーム内の透過・遮光状態の遷移の概念を示す模式図である。
【図６Ｂ】（ｉ）〜（ｐ）は、図６Ａ（ａ）〜（ｈ）に対応する画素面の要素画像配置の遷移の概念を示す模式図である。
【図７】図１〜図３に示される立体画像表示装置を駆動する回路構成を示すブロック図である。
【図８】図１〜図３に示される立体画像表示装置における駆動時のシャッタの開閉動作を概念的に示す模式図である。
【図９】図１〜図３に示される立体画像表示装置の視域・解像度・飛び出し奥行き再現範囲（光線密度）の倍増を概念的に説明する為の模式図である。
【図１０】この発明の第４の実施形態による立体画像表示装置に組み込まれるシャッタ及びレンズの位置関係を概略的に示す模式図である。
【図１１】この発明の第４の実施形態による立体画像表示装置に組み込まれるシャッタを概略的に示す正面図である。
【図１２】この発明の第５の実施形態による立体画像表示装置に組み込まれるシャッタ及びレンズの位置関係の他の例を概略的に示す模式図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、この発明の実施形態にかかる光線制御素子を概略的に示す斜視図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、この発明の実施形態による立体画像表示装置における要素画像ピッチＰｅと光線制御素子ピッチＰｓとギャップｄと視距離Ｌと視域幅Ｗの関係を示す模式図である。
【符号の説明】
【００７３】
１０１．．．同期制御部、３３１．．．平面画像表示部、３３２．．．光線制御素子、３３３．．．スリット、３４３．．．視距離面、３４６．．．視点と光線制御素子の開口中心を結ぶ線、４０１．．．液晶セル、４０２．．．レンチキュラー板、４０３．．．シャッタ、４０４．．．偏光板、４０５．．．バックライト、４０６．．．画素面、４０７．．．要素画像境界、４１１．．．時分割処理を行わない場合の視域幅、４１２．．．時分割処理を行う場合の視域幅、４２０．．．基板、４２１．．．絶縁層、４２２．．．遮光部４２２、４２３．．．略水平方向の電極あるいは共通電極、４２４．．．略垂直方向の電極、４２５．．．液晶層、４２６．．．配線
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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