(57)【要約】【課題】偽像が知覚され得ないか、或いは、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを観察者自身が認識可能であり、観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る三次元画像表示装置を提供すること。【解決手段】本発明の三次元画像表示装置１は、縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセル１２ａ，１２ｂを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセル１１と、それら三次元画像表示用ピクセル１１に対向し且つ各々の三次元画像表示用ピクセル１１に対応して窓部２２が設けられたマスクとを具備し、インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、各三次元画像表示用ピクセル１１において、サブピクセル１２ａ，１２ｂのうち、中央部に位置したもの１２ａを三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したもの１２ｂを三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用する。【選択図】    図４
2004258210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して窓部が設けられたマスクとを具備し、
インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルのそれぞれにおいて、前記複数のサブピクセルのうち、中央部に位置したものを前記三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したものを前記三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用するように構成されたことを特徴とする三次元画像表示装置。
【請求項２】
前記三次元画像表示用ピクセルのそれに対向した前記窓部に対する相対位置は、表示面内の基準位置から遠くなるのに応じて前記基準位置から遠ざかる方向に段階的にシフトしていることを特徴とする請求項１に記載の三次元画像表示装置。
【請求項３】
縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して第１窓部が設けられた第１遮光層と、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルと前記第１遮光層との間にそれらから離間して配置され且つ前記第１窓部に対応した位置に第２窓部が設けられた第２遮光層とを具備したことを特徴とする三次元画像表示装置。
【請求項４】
前記第１遮光層と前記第２遮光層との間に介在するとともにそれらを支持した透明基板をさらに具備したことを特徴とする請求項３に記載の三次元画像表示装置。
【請求項５】
縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して窓部が設けられたマスクとを具備した三次元画像表示装置で三次元画像を表示する画像表示方法であって、
インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、
前記三次元画像表示用ピクセルのそれぞれにおいて、前記複数のサブピクセルのうち、中央部に位置したものを前記三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したものを前記三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用することを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元画像を表示可能な表示装置及び三次元画像を表示する画像表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
三次元画像表示技術は様々な分類が可能であるが、一般には、両眼視差を用いる両眼視差方式と実際に空間像を形成する空間像再生方式とに分類される。
【０００３】
両眼視差方式には、二眼式と多眼式とがある。二眼式は、左眼と右眼とに対応して撮影位置を２箇所とすることにより得られる左眼用の画像と右眼用の画像とを左眼と右眼とでそれぞれ見えるようにした方式である。また、多眼式は、二眼式に比べ、映像撮影位置をさらに増やした方式である。
【０００４】
空間像再生方式としては、ホログラフィとインテグラル・フォトグラフィ方式（以下、ＩＰ方式という）とがある。なお、ＩＰ方式は、両眼視差方式に分類されている場合もあるが、光線の経路が撮影時と再生時とで全く逆の経路を辿ることから、光線数を十分多くし且つ画素サイズを十分小さくできた場合は完全な三次元画像が再生されるため、理想的なＩＰ方式については空間像再生方式に分類されるべき技術である。
【０００５】
ところで、多眼式やＩＰ方式のようにメガネなしで三次元画像を表示する場合、例えば、以下の構成を採用することがある。すなわち、二次元的に配列した複数の二次元画像表示用ピクセルで個々の三次元画像表示用ピクセルを構成し、その前面側にマスクを配置する。なお、このマスクには、三次元画像表示用ピクセルよりも遥かに小さな（典型的には二次元画像表示用ピクセルとほぼ同じ大きさの）窓部が三次元画像表示用ピクセルに対応した位置に設けられている。
【０００６】
このような構成によると、個々の三次元画像表示用ピクセルにより表示される要素画像はマスクによって部分的に遮られ、観察者は窓部を透過したもののみを視認することとなる。したがって、或る窓部を介して視認される二次元画像表示用ピクセルを観察位置毎に異ならしめることができ、メガネを使用することなく三次元画像を表示することができる。
【０００７】
しかしながら、この構成を採用した場合、正しい位置から観察したときには本来の像，すなわち真の像，が知覚されるものの、観察位置をずらすと、徐々に真の像とは異なる偽像が混在するようになり、最終的には偽像のみが知覚される。これは、観察位置をずらすと、広視野角側では、或る三次元画像表示用ピクセルに対向した窓部から、その隣りの三次元画像表示用ピクセルによって表示される要素画像の一部が視認されるためである。
【０００８】
上記の構成を採用した三次元画像表示装置は、様々な分野での利用が可能であり、医療用途はその重要な用途の１つである。この三次元画像表示装置を医療分野などで使用する場合、偽像が知覚され得ないか、或いは、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいることを観察者自身が認識可能であることが極めて重要である。しかしながら、先の構成では、偽像の知覚は避けられず、また、知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを常に認識できるものでもない。
【０００９】
このような問題に対しては、光の屈折を利用することが提案されている（以下の特許文献１を参照のこと）。なお、ここでは、光シャッタとしての機能を持つと思われるカラーフィルタで三次元画像表示用ピクセルを構成するとともに、マスクを使用する代わりにカラーフィルタの背面側に白色点光源アレイを配置しているようである。
【００１０】
この文献に記載された技術では、カラーフィルタと白色点光源アレイとの間に屈折率が１よりも大きな透明媒体を挿入する。こうすると、透明媒体のカラーフィルタ側の面で、各白色点光源からの光のうち広角側の光成分を全反射させることができる。そのため、透明媒体とカラーフィルタとの距離を適宜設定することにより、或る三次元画像表示用ピクセルに対向した白色点光源からの光が隣りの三次元画像表示用ピクセルに侵入するのを防止することができる。したがって、偽像が知覚されること自体を防止可能となる。
【００１１】
しかしながら、この方法では光の屈折を利用しているため、真の像を知覚可能な観察位置の領域が広くなる。それゆえ、観察位置を移動させた場合に生じる画像の変化が不連続的になり、自然な運動視差が失われるか、或いは、自然な運動視差を得るために三次元画像表示用ピクセルに含まれる二次元画像表示用ピクセルの数を大幅に増大させなければならない。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−７２１３６
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、偽像が知覚され得ないか、或いは、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを観察者自身が認識可能であり、三次元画像表示用ピクセルに含まれる二次元画像表示用ピクセルの数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る三次元画像表示装置及びそれを用いた表示方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の側面によると、縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して窓部が設けられたマスクとを具備し、インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、前記複数の三次元画像表示用ピクセルのそれぞれにおいて、前記複数のサブピクセルのうち、中央部に位置したものを前記三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したものを前記三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用するように構成されたことを特徴とする三次元画像表示装置が提供される。
【００１５】
本発明の第２の側面によると、縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して第１窓部が設けられた第１遮光層と、前記複数の三次元画像表示用ピクセルと前記第１遮光層との間にそれらから離間して配置され且つ前記第１窓部に対応した位置に第２窓部が設けられた第２遮光層とを具備したことを特徴とする三次元画像表示装置が提供される。
【００１６】
本発明の第３の側面によると、縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して窓部が設けられたマスクとを具備した三次元画像表示装置で三次元画像を表示する画像表示方法であって、インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、前記三次元画像表示用ピクセルのそれぞれにおいて、前記複数のサブピクセルのうち、中央部に位置したものを前記三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したものを前記三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用することを特徴とする画像表示方法が提供される。
【００１７】
第１及び第２の側面において、三次元画像表示用ピクセルのそれに対向した窓部に対する相対位置は、表示面内の基準位置から遠くなるのに応じて基準位置から遠ざかる方向に段階的にシフトしていてもよい。或いは、窓部のそれに対向した三次元画像表示用ピクセルに対する相対位置は、表示面内で一定であってもよい。
【００１８】
また、第３の側面に係る三次元画像表示装置は、記第１遮光層と第２遮光層との間に介在するとともにそれらを支持した透明基板をさらに具備していてもよい。
【００１９】
なお、ここでは、用語「インテグラル・フォトグラフィ（ＩＰ）方式」と用語「多眼式」とを以下のように区別する。
【００２０】
多眼式は、観察位置が表示面から観察視距離Ｌだけ離れている場合を想定し、その場合に右眼と左眼とで２つの撮影位置で撮影した各二次元画像が観察されるような設計を採用した三次元画像表示方式である。すなわち、多眼式では、表示面から観察視距離Ｌだけ離れた面内に、右眼と左眼とに対応した一対の集光点を２つ以上設定するとともに、各観察位置で撮影した二次元画像を表示するための表示光がそれら集光点にそれぞれ集光するように設計する。なお、ここで用いられる二次元画像は透視投影法により撮像される。
【００２１】
このような設計によると、観察者は画面から観察視距離Ｌだけ離れた位置で、メガネを使用することなく右眼と左眼とで別々の像（２つの撮影位置で撮影した各二次元画像）を見ることができる。さらに、上記一対の集光点を水平方向に２つ以上並べると、観察位置を左及び／または右方向に移動させるのに応じて、左眼で観察される像及び右眼で観察される像の双方が切り替わる。したがって、観察者は、観察位置の移動に応じて三次元画像が変化する様子を確認することができる。
【００２２】
他方、ＩＰ方式は、各撮影位置で撮影した二次元画像が一点に集光しないような設計を採用した三次元画像表示方式である。例えば、観察位置が表示面から無限遠だけ離れている場合を想定し、その場合に片眼で観察される画像が観察角度に応じて複数の撮影位置で撮影した各画像毎に切り替わるように設計する。具体的には、多眼式の透視投影とは異なり、平行投影法で撮影した画像を用いる。
【００２３】
このような設計によると、現実的には表示面から無限遠だけ離れた位置から観察することはないので、片眼で観察される二次元画像が何れかの撮影位置で撮影した二次元画像と等しくなることはない。しかしながら、右眼で観察される二次元画像と左眼で観察される二次元画像のそれぞれは、複数の方向から平行投影法で撮影した画像の足し合わせにより構成されることで、平均的にはその観察位置から撮像した透視投影法による二次元画像となる。このような構成により右眼と左眼で別々の像を見ることができ、観察者が知覚する三次元画像は、撮影された物体を何れかの方向から実際に観察した場合に認識される三次元画像と同等となる。
【００２４】
また、用語「基準位置」は、表示面内に位置した任意の一点、または、表示面内に位置した任意の直線を意味する。「基準位置」は表示面内の何処に設定してもよいが、「基準位置」が点である場合、典型的には、表示面のほぼ中心に設定する。また、「基準位置」が直線である場合、典型的には、表示面のほぼ中心を通り且つ観察者の両眼を結ぶ線に対して垂直となるように設定する。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同様または類似する機能を有する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図である。図１に示す三次元画像表示装置１は、ＩＰ方式により三次元画像を表示可能であり、縦横に配列した三次元画像表示用ピクセル１１と、それらから離間するとともにそれら三次元画像表示用ピクセル１１に対応して窓部２２が設けられたマスク２０とを備えている。
【００２７】
図２は、図１に示す構造を液晶表示装置を用いて実現した例を示す断面図である。図２では、三次元画像表示用ピクセル１１を透過型の液晶表示装置１０のピクセルで構成し、液晶表示装置１０の背面側には面光源であるバックライト３０を配置している。また、液晶表示装置１０の前面側には、マスクとしての機能を有するマスク装置２０を配置している。
【００２８】
なお、透過型の液晶表示装置１０を使用する場合、マスク装置２０はバックライト３０と液晶表示装置１０との間に配置してもよい。また、液晶表示装置１０及びバックライト３０の代わりに有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示装置や陰極線管表示装置やプラズマ表示装置などのように自発光型の表示装置を使用する場合、マスク装置２０は先の自発光型表示装置の前面側に配置する。
【００２９】
マスク装置２０としては、透明基板上に窓部２２に対応した開口を有する遮光体パターンを形成したものや遮光板に窓部２２に対応した貫通孔を設けたものなどを使用することができる。或いは、マスク装置２０として、透過型の液晶表示装置のように、窓部２２の配置、寸法、形状などを任意に変更可能なものを使用してもよい。
【００３０】
図３（ａ）は、図１に示す三次元画像表示装置１で三次元画像表示用ピクセル１１に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。また、図３（ｂ）は、図１に示す三次元画像表示装置１でマスク２０に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、それぞれの三次元画像表示用ピクセル１１は、二次元的に配列した複数のサブピクセル１２で構成されている。また、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、窓部２２は規則的に配置されており、したがって、窓部２２の三次元画像表示用ピクセル１１に対する相対位置は表示面内で一定である。
【００３２】
三次元画像表示装置１がモノクロタイプである場合、例えば、それぞれのサブピクセル１２の表示色を同一とし、個々のサブピクセル１２を二次元画像表示用ピクセルとすることができる。この場合、通常、各窓部２２は、１つのサブピクセル１２に相似した形状，典型的には１つのサブピクセル１２とほぼ同一の形状及び寸法，とする。
【００３３】
また、三次元画像表示装置１がフルカラータイプである場合、例えば、表示色が赤、緑、青色の３つのサブピクセル１２で二次元画像表示用ピクセルを構成することができる。或いは、赤、緑、青色のサブピクセル１２のそれぞれで二次元画像表示用ピクセルを構成してもよい。前者の場合、通常、各窓部２２は、赤、緑、青色の３つのサブピクセル１２で構成された二次元画像表示用ピクセルの１つに相似した形状，典型的には１つの二次元画像表示用ピクセルとほぼ同一の形状及び寸法，とする。また、後者の場合、通常、各窓部２２は、１つのサブピクセル１２に相似した形状，典型的には１つのサブピクセル１２とほぼ同一の形状及び寸法，とする。
【００３４】
また、図３（ｂ）では、窓部を格子状に設けた例を示したが、窓部は空間的に均等に配置されていれば良く、例えば市松模様状に配置しても良い。
【００３５】
本実施形態では、上記の三次元画像表示装置１で例えば以下の方法により表示を行い、それにより、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを観察者自身が認識可能とする。
【００３６】
図４は、図３（ａ）の三次元画像表示用ピクセル１１と図３（ｂ）のマスク２０とを用いた三次元画像表示装置１を概略的に示す平面図である。なお、図４において、マスク２０については、窓部２２のみを描いている。
【００３７】
本実施形態では、各々の三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる複数の二次元画像表示用ピクセル，ここではサブピクセル１２，のうち、中央部に位置したもの（サブピクセル１２ａ）を三次元画像の表示に利用し、周縁部に位置したもの（サブピクセル１２ｂ）をその三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用する。なお、各三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる複数の二次元画像表示用ピクセル１２によって表示される画像のうち三次元画像の表示に利用される画像を要素画像と呼ぶこととする。
【００３８】
図５（ａ）は、図４に示す三次元画像表示装置１と観察位置との関係を概略的に示す図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す各観察位置で観察した場合に知覚される三次元画像を概略的に示す図である。なお、図５（ａ）において、破線５１は三次元画像表示用ピクセル１１間の境界とマスク２０の窓部２２とを結ぶ直線である。また、図５（ａ）において、破線５２は真の像のみが知覚される観察位置と偽像が知覚される観察位置との境界を示しており、破線５２よりも下方の領域が真の像のみが知覚される観察位置に対応している。以下、真の像のみが知覚される観察位置を「視域」という。
【００３９】
図５（ｂ）に示すように、観察位置Ａ，Ｂ１，Ｂ２では、真の像６１ａのみが知覚される。また、図５（ａ）に示す破線５２よりも下方の領域（視域）内で観察した場合、観察位置に応じて真の像６１ａの見え方が変化する。
【００４０】
観察位置Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｄ２では、真の像６１ａと偽像６１ｂ（これは、或る窓部２２に対向した三次元画像表示用ピクセル１１の隣りの三次元画像表示用ピクセル１１により表示される要素画像の一部を観察したために認識される画像である）とが混在して知覚される。知覚される三次元画像に占める偽像６１ｂの割合は、広視野角側ほど大きくなる。そして、観察位置Ｅ１，Ｅ２では、全ての窓部２２について、隣りの三次元画像表示用ピクセル１１により表示される要素画像の一部が観察されるため、偽像６１ｂのみが知覚されることとなる。
【００４１】
本実施形態では、図４に示すサブピクセル１２ｂで、真の像６１ａや偽像６１ｂから区別可能な警告用画像を表示する。例えば、サブピクセル１２ｂの全てを暗表示状態とするか或いは明表示状態とする。サブピクセル１２ｂは三次元画像表示用ピクセル１１間の境界に位置しているので、例えば、観察位置をＢ１からＣ１へと移動させる場合、偽像６１ｂが現れるのに先立って直線状の警告用画像６２が現れる。観察位置をＣ１からＤ１へ移動させると、警告用画像６２は、知覚される三次元画像に占める偽像６１ｂの割合が増加するのに伴って、図中、左側から右側へと移動する。さらに、観察位置をＤ１からＥ１へと移動させると、警告用画像６２は消え、偽像６１ｂのみが知覚される。
【００４２】
なお、この警告用画像６２は、片眼が図５（ａ）に示す破線５２よりも外側の領域に位置し、両眼が全ての破線５１を超えるまでの間は１本の直線として知覚される。
【００４３】
このように、本実施形態によると、観察者は、観察位置が視域から外れたことを、直線状の警告用画像６２によって認識することができる。なお、図５（ａ），（ｂ）では観察位置を水平方向に移動させる場合について説明したが、垂直方向に移動させる場合も同様の方法により、観察者は、観察位置が視域から外れたことを認識することができる。この場合、警告用画像は一本の水平な直線となる。また、この警告用画像６２は観察位置の移動に伴って移動するので、真の像６１ａや偽像６１ｂが直線状部分を含んでいる場合であっても、直線状の警告用画像６２はそれらから容易に区別され得る。
【００４４】
さらに、本実施形態では、光の屈折を利用した場合とは異なり、先の効果を得るのに伴って真の像が知覚され得る視距離における視域幅（或いは、真の像が知覚され得る観察位置の領域）が広げられることはない。そのため、三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる二次元画像表示用ピクセル（サブピクセル１２または１２ａ）の数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る。
【００４５】
このように、本実施形態によると、観察位置が視域から外れたことを観察者に確実に認識させることが可能である。この効果は、ＩＰ方式を採用した場合にのみ得られ、二眼式や多眼式を採用した場合には得ることはできない。これについては、図６を参照しながら説明する。
【００４６】
図６は、二眼式を採用して警告用画像を表示させた場合を概略的に示す図である。図６において、領域５２Ｒは、右側の窓部２２を介して右眼用の画像を観察可能な領域８１Ｒと左側の窓部２２を介して右眼用の画像を観察可能な領域８２Ｒとが重なった領域である。また、領域５２Ｌは、右側の窓部２２を介して左眼用の画像を観察可能な領域８１Ｌと左側の窓部２２を介して左眼用の画像を観察可能な領域８２Ｌとが重なった領域である。さらに、領域８３は、警告用画像が観察される領域を示している。
【００４７】
二眼式では、左眼が破線５２Ｌで囲まれた領域内に位置し且つ右眼が破線５２Ｒで囲まれた領域内のみに位置している場合に、真の像のみが知覚される。観察位置がずれて一方の眼が領域８３内に位置すると、観察者は警告用画像を知覚することとなり、観察位置が視域から外れたことを認識する。
【００４８】
しかしながら、領域８５は、右側の窓部２２を介して左眼用の画像を観察可能な領域８１Ｌと左側の窓部２２を介して右眼用の画像を観察可能な領域８２Ｌとが重なった領域、及び、右側の窓部２２を介して右眼用の画像を観察可能な領域８１Ｌと左側の窓部２２を介して左眼用の画像を観察可能な領域８２Ｌとが重なった領域である。すなわち、観察位置が領域８５内にある場合、観察者は警告用画像を知覚せず、しかも、歪んだ三次元画像を知覚することとなる。そのため、観察位置がずれて、一方の眼が領域８５内に位置し且つ他方の眼が領域５２Ｌまたは領域５２Ｒ内に位置した場合、或いは、両眼が領域８５内に位置した場合に、観察者が観察位置が視域から外れたことを認識することは極めて困難である。
このように、多眼式では、観察位置が視域から外れたことを観察者に確実に認識させることができない。
【００４９】
本実施形態では、図４に示すように三次元画像の表示に利用するサブピクセル１２ａに対して警告用画像６２の表示に利用するサブピクセル１２ｂを配置したが、他の配置を採用することも可能である。
【００５０】
図７は、図４に示す三次元画像表示装置１の変形例を概略的に示す平面図である。図４では、各々の三次元画像表示用ピクセル１１において、それらに含まれるサブピクセル１２のうち、下端の一行及び右端の一列を警告用画像６２の表示に利用するサブピクセル１２ｂとした。これに対し、図７では、各々の三次元画像表示用ピクセル１１において、それらに含まれるサブピクセル１２のうち、下端の一行及び右端の一列に加えて、上端の一行及び左端の一列をも警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂとする。こうすると、警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂに対する三次元画像の表示に利用するサブピクセル１２ａの比は低下するが、より知覚され易い警告用画像６２を表示可能となる。
【００５１】
本実施形態では、各々の三次元画像表示用ピクセル１１においてサブピクセル１２ｂが形成する行または列は、一行または一列に限られず、複数行または複数列であってもよい。また、観察位置が視域から外れたことを観察者が認識可能である方向が左右方向のみで十分である場合、または、水平方向にのみ視差情報を付与した一次元ＩＰ方式の場合、各々の三次元画像表示用ピクセル１１において、上下に隣り合う三次元画像表示用ピクセル１１間の境界に沿って配列した警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂは設けなくてもよい。同様に、観察位置が視域から外れたことを観察者が認識可能である方向が上下方向のみで十分である場合、各々の三次元画像表示用ピクセル１１において、左右に隣り合う三次元画像表示用ピクセル１１間の境界に沿って配列した警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂは設けなくてもよい。
【００５２】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、窓部２２に対する三次元画像表示用ピクセル１１の相対位置が、表示面内の基準位置から遠くなるのに応じて基準位置から遠ざかる方向に段階的にシフトしていること以外は第１の実施形態と同様である。
【００５３】
図８（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係るＩＰ方式の三次元画像表示装置を概略的に示す平面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）の三次元画像表示装置における窓部２２に対する三次元画像表示用ピクセル１１の相対位置を概略的に示す平面図である。なお、図８（ｂ）に示す三次元画像表示用ピクセル１１は、図８（ａ）に示す三次元画像表示用ピクセル１１のうち領域Ｂ０内に位置したものである。
【００５４】
図８（ａ），（ｂ）に示す構造では、窓部２２の水平方向の間隔を一定とするとともに、各三次元画像表示用ピクセル１１におけるサブピクセル１２ａの水平方向の配列数を、領域Ａ０，Ａ２Ｒ，Ａ４Ｒ，Ａ２Ｌ，Ａ４Ｌでは９個とし、領域Ａ１Ｒ，Ａ３Ｒ，Ａ１Ｌ，Ａ３Ｌでは１０個としている。これにより、窓部２２に対する三次元画像表示用ピクセル１１の相対位置を、中央に描いた三次元画像表示用ピクセル１１の中心を通り且つ垂直方向に延在した直線から遠くなるのに応じてその直線から離れる方向に段階的にシフトさせている。また、この構造では、窓部２２の垂直方向の間隔を一定とするとともに、窓部２２に対する三次元画像表示用ピクセル１１の相対位置を、中央に描いた三次元画像表示用ピクセル１１の中心を通り且つ水平方向に延在した直線から遠くなるのに応じてその直線から離れる方向に段階的にシフトさせている。
【００５５】
なお、図８（ａ）では、中央に描いた三次元画像表示用ピクセル１１の中心が基準位置に相当している。すなわち、図８（ａ）に示す領域Ａ０と領域Ｂ０とが重なり合った領域内では、図８（ｂ）に示すように窓部２２は三次元画像表示用ピクセル１１の中心と対向している。これに対し、領域Ａ０よりも右側の領域では三次元画像表示用ピクセル１１は窓部２２の中心よりも右側の位置に対向し、左側の領域では三次元画像表示用ピクセル１１窓部２２の中心よりも左側の位置に対向している。同様に、領域Ｂ０よりも上側の領域では三次元画像表示用ピクセル１１は窓部２２の中心よりも上側の位置に対向し、下側の領域では三次元画像表示用ピクセル１１窓部２２の中心よりも下側の位置に対向している。
【００５６】
このような構造を採用すると、第１の実施形態で説明したのと同様の方法で表示を行うことにより、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを観察者自身が認識可能となる。また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる二次元画像表示用ピクセル（サブピクセル１２または１２ａ）の数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る。
【００５７】
さらに、第２の実施形態では、上記の構造を採用しているため、第１の実施形態とは異なる警告用画像６２を観察者に知覚させることができる。
【００５８】
図９（ａ）は、図８（ａ），（ｂ）に示す三次元画像表示装置１と観察位置との関係を概略的に示す図である。また、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す各観察位置で観察した場合に知覚される三次元画像を概略的に示す図である。図５（ａ）では、三次元画像表示用ピクセル１１間の境界とマスク２０の窓部２２とを結ぶ直線５１は互いに平行であったのに対し、図９（ａ）では、互いに平行な複数本の直線５１からなる直線群が一点５５で交差している。
【００５９】
図９（ｂ）に示すように、観察位置Ａ，Ｂ１，Ｂ２では、真の像６１ａのみが知覚される。また、図９（ａ）に示す破線５２よりも下方の領域（視域）内で観察した場合、観察位置に応じて真の像６１ａの見え方が変化する。これは、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明したのと同様である。
【００６０】
観察位置Ｃ１，Ｃ２では、双方の眼が視域外であって警告用画像が分布を持って表示されている交点５５付近に位置している。そのため、観察者は、ほぼ画面全体にわたる警告用画像６２を知覚することとなる。なお、ここでは、一例として、警告用画像６２を市松模様状としている。また、ここでは、観察者が警告用画像６２を知覚し易いように、隣り合う三次元画像表示用ピクセル１１間の境界に位置したピクセル１２ｂの列数Ｎと、ピクセル１２ｂの幅ｗと、マスク２０と交点５５との距離（視距離）Ｌと、三次元画像表示用ピクセル１１とマスク２０との間のギャップｇと、両眼の間隔Ｄとが、不等式：Ｄ≦Ｎ×ｗ×Ｌ／ｇを満足するように設計している。Ｄ＞Ｎ×ｗ×Ｌ／ｇの場合、観察位置Ｃ１，Ｃ２では、警告用画像は画面内にほぼ等間隔に位置する複数の垂直な直線として視認される。
【００６１】
観察位置を広視野角側に移動させると、観察者は、一方の眼からは偽像６１ｂを、他方の眼からは画面全体にわたる警告用画像６２を知覚することとなる。観察位置をさらに広視野角側に移動させた観察位置Ｅ１，Ｅ２では、偽像６１ｂのみが知覚される。
【００６２】
このように、本実施形態によると、警告用画像６２を二次元化することができる。したがって、警告用画像６２の真の像６１ａや偽像６１ｂからの識別がより容易になる。
【００６３】
なお、画面全体に表示された警告用画像６２が知覚されるのは、観察位置を直線５１の交点５５の近傍に位置させた場合のみである。例えば、観察位置Ｄ１，Ｄ２では、知覚される警告用画像６２の幅が狭くなる。このように、本実施形態では、観察位置を直線５１上とした場合に警告用画像６２の画面全体に占める割合は、直線５１の交点から観察位置までの距離が長くなるほど低下する。しかしながら、その距離が十分に短ければ、第１の実施形態よりも、警告用画像６２はより知覚され易い。
【００６４】
また、図５（ａ）と図９（ａ）との比較から明らかなように、本実施形態は、第１の実施形態に比べ、視域を広げるうえで有利である。なお、図９（ａ）に示すように、複数本の直線５１が互いに平行であることは、ＩＰ方式を採用した場合に生じる特徴の１つである。
【００６５】
先の例では、図８（ａ），（ｂ）に示すように三次元画像の表示に利用するサブピクセル１２ａに対して警告用画像６２の表示に利用するサブピクセル１２ｂを配置したが、他の配置を採用することも可能である。
【００６６】
例えば、各々の三次元画像表示用ピクセル１１において、それらに含まれるサブピクセル１２のうち、下端の一行及び右端の一列に加えて、上端の一行及び左端の一列をも警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂとしてもよい。
【００６７】
また、各々の三次元画像表示用ピクセル１１においてサブピクセル１２ｂが形成する行または列は、一行または一列に限られず、複数行または複数列であってもよい。
【００６８】
さらに、観察位置が視域から外れたことを観察者が認識可能である方向が左右方向のみで十分である場合、または、水平方向にのみ視差情報を付与した一次元ＩＰ方式の場合、各々の三次元画像表示用ピクセル１１において、上下に隣り合う三次元画像表示用ピクセル１１間の境界に沿って配列した警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂは設けなくてもよい。同様に、観察位置が視域から外れたことを観察者が認識可能である方向が上下方向のみで十分である場合、各々の三次元画像表示用ピクセル１１において、左右に隣り合う三次元画像表示用ピクセル１１間の境界に沿って配列した警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂは設けなくてもよい。
【００６９】
また、図８（ａ），（ｂ）では、三次元表示用ピクセル１１に対する三次元表示用ピクセル１１の相対位置は、領域Ａ１Ｒ，Ａ３Ｒ，Ａ１Ｌ，Ａ３Ｌに含まれる各三次元画像表示用ピクセル１１においてサブピクセル１２ａを外側に１列増やすことで窓部２２の中心を通り且つ上下方向に延在した基準線から遠くなるのに応じて基準線から離れる方向にシフトさせているが、他の構造を採用することもできる。例えば、窓部２２に対する三次元表示用ピクセル１１の相対位置は、中央の三次元表示用ピクセル１１の中心を通り且つ左右方向に延在した基準線から遠くなるのに応じて基準線から離れる方向にシフトしていてもよい。また、三次元表示用ピクセル１１の窓部２２に対する相対位置は、中央の三次元表示用ピクセル１１の中心（基準点）から遠くなるのに応じて基準点から離れる方向にシフトしていてもよい。
【００７０】
第１及び第２の実施形態において、警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂは、表示状態を変更不可能であってもよい。或いは、警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂは、サブピクセル１２ａと同様に、表示状態を任意に変更可能であってもよい。また、第１及び第２の実施形態において、サブピクセル１２ａを駆動するための駆動回路とサブピクセル１２ｂを駆動するための駆動回路とを別々に設けてもよく、或いは、それらを同一の駆動回路で駆動してもよい。すなわち、第１及び第２の実施形態では、警告用画像６２を表示するための構成を、ハードウェアを適宜設計することによって実現してもよく、或いは、単なる信号処理によって実現することもできる。何れの場合であっても、三次元画像表示装置１の設計や製造は容易である。
【００７１】
また、第１及び第２の実施形態において、警告用画像表示用サブピクセル１２ｂの表示状態を変更可能とする場合、サブピクセル１２ａにより動画を表示する際には警告用画像表示用サブピクセル１２ｂにより静止画を表示し、サブピクセル１２ａにより静止画を表示する際には警告用画像表示用サブピクセル１２ｂにより動画を表示してもよい。
【００７２】
第１及び第２の実施形態において、真の像６１ａや偽像６１ｂと警告用画像６２とは表示色が異なっていてもよい。また、真の像６１ａや偽像６１ｂと警告用画像６２とは空間周波数が互いに異なっていてもよい。さらに、真の像６１ａや偽像６１ｂと警告用画像６２とは、表示色及び空間周波数の双方が互いに異なっていてもよい。
【００７３】
また、警告用画像の表示位置は、画面全面ではなく、一部であっても良い。具体的には、垂直視差がなく水平視差のみの場合は、水平方向に伸びた帯状の領域のみ警告用画像を設けても良い。帯状の領域は、画面上部、または下部、または中央に設けることができる。一方、垂直視差もある場合は、画面の周囲に額状に警告用画像を設けても良い。いずれにしろ、視距離によっては警告用画像が離散的に表示される可能性を考慮に入れて、水平または垂直方向に連続的な領域に警告用画像を設けることで、より確実に警告用画像を視認させることができる。
【００７４】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図である。図１０に示す三次元画像表示装置１は、縦横に配列した三次元画像表示用ピクセル１１と、それらに対向したマスク２０とを備えている。
【００７５】
マスク２０は、透明基板２３と、透明基板２３の一方の主面上に設けられた第１遮光層２４と、透明基板２３の他方の主面上に設けられた第２遮光層２５とを備えている。なお、第２遮光層２５は、遮光体層２５ａと反射層２５ｂとを含んでいる。
【００７６】
第１遮光層２４には、三次元画像表示用ピクセル１１に対応して第１窓部２２−１が設けられている。これら第１窓部２２−１の寸法や配置は、以下で詳述するように定めることができる。
【００７７】
第２遮光層２５には、三次元画像表示用ピクセル１１及び第１窓部２２−１に対応して第２窓部２２−２が設けられている。これら第２窓部２２−２は、第１及び第２の実施形態で説明した窓部２２に相当している。したがって、三次元画像表示装置１がモノクロタイプである場合、各第２窓部２２−２は、例えば、三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる１つのサブピクセルに相似した形状，典型的には１つのサブピクセル１２とほぼ同一の形状及び寸法，とすることができる。また、三次元画像表示装置１がフルカラータイプである場合、各第２窓部２２−２は、例えば、赤、緑、青色の３つのサブピクセルで構成された二次元画像表示用ピクセルの１つに相似した形状，典型的には１つの二次元画像表示用ピクセルとほぼ同一の形状及び寸法，とすることができる。或いは、各窓部２２−２は、１つのサブピクセルに相似した形状，典型的には１つのサブピクセルとほぼ同一の形状及び寸法，としてもよい。
【００７８】
本実施形態では、上記の構成において、各種寸法や配置を以下のように定めることができる。すなわち、まず、或る三次元画像表示用ピクセル１１の輪郭上に位置した各点について、その点と当該三次元画像表示用ピクセル１１に対向した第２窓部２２−２の輪郭（三次元画像表示用ピクセル１１側の）上に位置した点とを通る直線のうち、基板面に対して為す角度が最も小さい直線５３を考える。第１窓部２２−１の位置及び寸法は、その輪郭（上側）が第１遮光層２４の上面と先の直線５３との交差部にほぼ一致するように定める。
【００７９】
このような構造を採用すると、或る三次元画像表示用ピクセル１１に含まれるサブピクセルからの表示光は、当該三次元画像表示用ピクセル１１に対向した第２窓部２２−２及び第１窓部２２−１を通過可能であるが、その隣りの三次元画像表示用ピクセル１１に含まれるサブピクセルからの表示光は先の第１窓部２２−１を通過することはできない。そのため、観察者は、真の像のみを知覚し、偽像を知覚することはない。
【００８０】
また、本実施形態では、光の屈折を利用した場合とは異なり、先の効果を得るのに伴って真の像が知覚され得る視野角が広げられることはない。そのため、三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる二次元画像表示用ピクセルの数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る。
【００８１】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図である。本実施形態は、第１窓部２２−１が第１及び第２の実施形態で説明した窓部２２に相当するとともに、第２窓部２２−２の寸法や配置を以下に説明するように定めること以外は、第３の実施形態と同様である。
【００８２】
すなわち、本実施形態では、まず、或る三次元画像表示用ピクセル１１の輪郭上に位置した各点について、その点と当該三次元画像表示用ピクセル１１に対向した第１窓部２２−１の輪郭（上側の）上に位置した点とを通る直線のうち、基板面に対して為す角度が最も大きい直線５４を考える。第２窓部２２−２の位置及び寸法は、その輪郭（三次元画像表示用ピクセル側）が第２遮光層５の下面と先の直線５４との交差部にほぼ一致するように定める。
【００８３】
このような構造を採用すると、第３の実施形態と同様に、観察者は、真の像のみを知覚し、偽像を知覚することはない。また、本実施形態でも、光の屈折を利用した場合とは異なり、先の効果を得るのに伴って真の像が知覚され得る視野角が広げられることはないため、三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる二次元画像表示用ピクセルの数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る。
【００８４】
なお、図１０及び図１１において、三次元画像表示用ピクセル１１には自発光型表示装置を利用してもよい。また、図１０及び図１１において、三次元画像表示用ピクセル１１に透過型の液晶表示装置を利用してもよい。後者の場合、バックライトは、三次元画像表示用ピクセル１１よりも下側に配置する必要があり、マスク２０は液晶表示装置の上側或いは下側に配置してもよい。
【００８５】
第３及び第４の実施形態において、遮光層２４，２５は、観察者側に黒色に見える遮光体層（例えば、遮光体層２５ａ）を備えていることが望ましい。これは、液晶表示装置のカラーフィルタにおけるブラックマトリクス部と同様に、黒表示の際の黒を十分沈ませるためである。そのような遮光体層の材料としては、酸化クロム等からなる金属膜や有機系の黒色顔料分散レジストなどを挙げることができる。なお、黒色顔料分散レジストとは黒色顔料をフォトポリマーに分散させたものであり、例えば、日立化成工業株式会社製のカラーフィルター用顔料分散型感光液「ＰＤ−１７０Ｋ（ＢＭ）」等が挙げられる。また、これ以外の黒色顔料分散レジストとして、カーボン（炭素）や黒色顔料とカーボンとの混合物を分散したレジストなども挙げることができる。
【００８６】
第３及び第４の実施形態において、遮光層２４，２５のうち光源側に配置するものは、光源側に反射層（例えば、反射層２５ｂ）を備えていてもよく、或いは、備えていなくてもよい。そのような反射層を設けると、光の利用効率が向上し、より高い輝度を実現可能となる。なお、遮光体層として酸化クロム膜を使用する場合、その上に形成する反射膜としてはクロム膜等の金属膜を使用することが多い。また、通常、反射層は、その端面が遮光体層からはみ出さないように形成する。
【００８７】
第３及び第４の実施形態では、１つの基板２３の両面に遮光層２４，２５を形成したが、遮光層２４，２５は別々の基板上に形成してもよい。但し、前者のほうが、必要な部品の数が少ないため、後者に比べ、薄型化や軽量化などの観点で有利である。
【００８８】
また、前者の構造を採用すると、後者に比べ、より容易に高い位置合わせ精度を実現可能である。すなわち、例えば、遮光層２４を遮光層２５よりも先に形成する場合には、遮光層２４を形成する際に、位置合わせ用のマーカも形成しておく。こうすると、遮光層２５を形成するためのパターニングは、先のマーカの位置を裏面から確認しながら行うことができる。
【００８９】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１）
本例では、図２及び図４に示したのと類似の構造の三次元画像表示装置１を作製した。
【００９０】
具体的には、本例では、液晶表示装置１０として、ＵＸＧＡ−ＬＣＤパネル（画素数１６００×１２００、画面サイズ２４０ｍｍ×１８０ｍｍ）を使用した。この液晶表示装置１０において、赤、緑、青色の３種のサブピクセル１２は独立して駆動可能である。また、赤、緑、青色の各サブピクセル１２の横方向の長さは５０μｍであり、縦方向の長さは１５０μｍである。なお、通常の二次元画像表示装置では、横に並んだ赤、緑、青色の３つのサブピクセル１２で１つの画素（トリプレット）を構成するが、本例では、赤、緑、青色の各サブピクセル１２のそれぞれを二次元画像表示用ピクセルとした。また、液晶表示装置１０には厚さ１．０ｍｍのガラス基板を使用した。
【００９１】
マスク２０は、ガラス基板の一方の主面上にクロム膜と酸化クロム膜とを順次成膜し、それらの積層膜をパターニングすることにより形成した。なお、先のパターニングにより、遮光層には、垂直方向に延在した幅５０μｍのスリット状の窓部２２を０．８ｍｍ間隔（中心間距離）で設けた。
【００９２】
そして、このマスク２０の成膜側を液晶表示装置１０の前面に対向させて配置し、液晶表示装置１０の前面と成膜面との距離が約２．７ｍｍとなるように保持した。これにより、液晶表示装置１０のカラーフィルタ層前面からマスク２０までの距離は空気換算で約３．３ｍｍとなった。このような設計では、視距離１ｍで各要素画像は窓部を中心に幅約２４０ｍｍ（＝０．８ｍｍ×１０００ｍｍ／３．３ｍｍ）の範囲で観察されることになる（これ以下、視域の幅についての記載は片目で観察できる範囲を指す。両目の場合は、両目が入ることを考慮し、ここで示す値から眼間距離である６５ｍｍを除けばよい）。
【００９３】
以上の構成を採用することにより、各三次元画像表示用ピクセル１１が１６個のサブピクセル１２を横方向に配列してなる三次元画像表示装置１を得た。なお、この三次元画像表示装置１の真の像のみが観察され得る視域は、視距離１ｍ以下の領域には存在しない。これは、視距離１ｍでは、幅２４０ｍｍの画面の両端の窓部からそれぞれの窓部に対応した要素画像が観察できないためである。視距離を２．０ｍとした場合、幅幅２４０ｍｍの画面の両端の窓部からそれぞれの窓部に対応した要素画像が観察できる領域が発生し、この三次元画像表示装置１の視距離２．０ｍにおける視域幅は約２１０ｍｍ（＝２４０ｍｍ×７視差／８視差；観察位置で光線が分散していることによる視域幅の減少を考慮）である。
【００９４】
この三次元画像表示装置１において、各三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる１６個のサブピクセル１２のうち、両端に位置した各１個（計２個）を警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂとし、残りを三次元画像表示用のサブピクセル１２ａとした。警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂの全てを明表示状態に維持したままサブピクセル１２ａを駆動して三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。
【００９５】
その結果、視距離１ｍ以内ではどの領域でも警告用画像が混入して知覚され、真の像のみを観察できる領域が無いことをはっきりと認識できた。また、視距離２．０ｍでは、２サブピクセル分警告用画像を挿入したことを反映して視域幅が約１５０ｍｍ（＝２４０ｍｍ×５視差／８視差）に減少したものの、図５（ａ），（ｂ）を参照して説明したように、観察位置が視域を外れると、直線状の警告用画像６２が現れ、知覚した画像の中に偽像６１ｂが混入していることを容易に認識することができた。
【００９６】
（比較例１）
各三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる１６個のサブピクセル１２の全てを三次元画像表示用のサブピクセル１２ａとしたこと以外は、実施例１で説明したのと同様の三次元画像表示装置１を作製した。この三次元画像表示装置１についても、サブピクセル１２ａを駆動して三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。その結果、観察位置が視域を外れても警告用画像６２が現れることはなく、知覚した画像の中に偽像６１ｂが混入していることを容易に認識することはできなかった。
【００９７】
（実施例２）
図８（ａ），（ｂ）を参照して説明したように窓部２２に対する三次元画像表示用ピクセル１１の相対位置を表示面内の基準位置から遠くなるのに応じて段階的に基準位置から離れる方向にシフトさせたこと以外は実施例１で説明したのと同様の構造を有する三次元画像表示装置１を作製した。具体的には、領域Ａ０，Ａ２Ｒ，Ａ４Ｒ，Ａ２Ｌ，Ａ４Ｌなどでは各三次元画像表示用ピクセル１１におけるサブピクセル１２の水平方向の配列数を１６個とし、領域Ａ１Ｒ，Ａ３Ｒ，Ａ１Ｌ，Ａ３Ｌなどでは各三次元画像表示用ピクセル１１におけるサブピクセル１２の水平方向の配列数を１７個とした。なお、本例では、図９（ａ）に示す表示面から交点５５までの表示面に垂直な方向の距離（視距離）を１ｍとし、視距離において真の像のみが観察され得る視域の幅を約２３０ｍｍ（＝２４０ｍｍ×１５視差／１６視差）とした。
【００９８】
この三次元画像表示装置１において、各三次元画像表示用ピクセル１１に含まれる１６個のサブピクセル１２のうち、両端に位置した各１個（計２個）を警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂとし、残りを三次元画像表示用のサブピクセル１２ａとした。それら警告用画像表示用のサブピクセル１２ｂを市松模様が表示されるように駆動したままサブピクセル１２ａを駆動して三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。
【００９９】
その結果、２サブピクセル分警告用画像を挿入したことを反映して視域幅が約２００ｍｍ（＝２４０ｍｍ×１３視差／１６視差）に減少したものの、図８（ａ），（ｂ）を参照して説明したように、観察位置を視距離に設定した状態で視域を外れると、市松模様状の警告用画像６２が画面全体に現れ、知覚した画像の中に偽像６１ｂが混入していることを極めて容易に認識することができた。また、観察位置を視距離からずらした状態で視域を外れると、市松模様状の警告用画像６２が画面の一部に現れ、この場合も、知覚した画像の中に偽像６１ｂが混入していることを容易に認識することができた。
【０１００】
（比較例２）
各三次元画像表示用ピクセル１１に含まれるサブピクセル１２の全てを三次元画像表示用のサブピクセル１２ａとしたこと以外は、実施例２で説明したのと同様の三次元画像表示装置１を作製した。この三次元画像表示装置１についても、サブピクセル１２ａを駆動して三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。その結果、観察位置が視域を外れても警告用画像６２が現れることはなく、知覚した画像の中に偽像６１ｂが混入していることを容易に認識することはできなかった。なお、実施例２では、視域幅が約２００ｍｍであったのに対し、本比較例では視域幅は約２３０ｍｍ（＝２４０ｍｍ×１５視差／１６視差）であった。
【０１０１】
（実施例３）
図１２（ａ）乃至（ｈ）は、本発明の実施例３で利用可能なマスク２０の作製方法を概略的に示す断面図である。マスク２０を作製するに当たり、まず、図１２（ａ）に示すように、ガラス基板２３の一方の主面上に、スパッタリング法により厚さ１００ｎｍの酸化クロム膜２４を成膜する。次に、酸化クロム膜２４上に、電子線レジストを５００乃至７００ｎｍ程度の厚さに塗布し、この塗膜に熱処理を施すことにより、レジスト膜７１を形成する。
【０１０２】
次いで、電子線描画装置を用いて、レジスト膜７１に対し、窓部２２−１に対応してパターン描画する。さらに、このレジスト膜７１に対して現像処理などを施すことにより、図１２（ｂ）に示すレジストパターン７１を形成する。なお、先のパターン描画は、後述するエッチングにより、基板２３の上記主面の端部に酸化クロム膜からなる位置合わせ用のマーカが形成されるように行う。
【０１０３】
その後、このレジストパターン７１をマスクとして用いて、酸化クロム膜２４に対してエッチング処理を施す。ここでは、例えば、硝酸第二セリウムアンモンと過塩素酸とを使用した等方性のウエットエッチングを行う。なお、異方性エッチングを行う場合は、例えば、四塩化炭素と酸素との混合ガスを使用してドライエッチングを行えばよい。以上のようにして、図１２（ｃ）に示す遮光体パターン２４及び位置合わせ用マーカ２４’を得る。
【０１０４】
遮光体パターン２４及び位置合わせ用マーカ２４’上からレジストパターン７１を除去した後、図１２（ｄ）に示すように、基板２３に対して、遮光体パターン２４を被覆することなく位置合わせ用マーカ２４’を覆うようにシール７２を貼り付ける。また、その裏面のシール７２に対応した位置にも、シール７３を貼り付ける。
【０１０５】
次に、図１２（ｅ）に示すように、基板２３のシール７３を貼り付けた面全体に、スパッタリング法により厚さ６０ｎｍの酸化クロム膜２５ａを成膜する。次いで、基板２３の両面に、電子線レジストを５００乃至７００ｎｍ程度の厚さに塗布し、この塗膜に熱処理を施すことにより、レジスト膜７４ａ，７４ｂを形成する。
【０１０６】
その後、図１２（ｆ）に示すように、基板２３からシール７２，７３を剥離する。シール７２，７３を剥離すると、レジスト膜７４ａ，７４ｂのシール７２，７３上に位置した部分が除去される。
【０１０７】
次に、電子線描画装置を用いて、レジスト膜７４ｂに対し、窓部２２−２に対応してパターン描画する。このパターン描画の際の位置合わせには、マーカ２４’を利用する。さらに、このレジスト膜７４ｂに対して現像処理などを施すことにより、図１２（ｇ）に示すレジストパターン７４ｂを形成する。その後、このレジストパターン７４ｂをマスクとして用い、酸化クロム膜２５ａに対して図１２（ｃ）を参照して説明したのと同様のエッチング処理を施す。なお、このエッチングにより、位置合わせ用のマーカ２４’は消失し得るが、マーカ２４’はその役割を既に果たしているので問題はない。
【０１０８】
その後、図１２（ｈ）に示すように、酸化クロム膜２４，２５ａからレジスト膜７４ａ，７４ｂを除去し、さらに、基板２３のマーカ２４’を形成した端部を切断する。以上のようにして、マスク２０を得る。
【０１０９】
なお、図１２（ａ）乃至（ｈ）を参照して説明した方法では、反射層２５ｂは省略しているが、反射層２５ｂを設ける場合は、例えば、酸化クロム膜２５ａを成膜する工程とレジスト膜７４ｂを形成する工程との間に、酸化クロム膜２５ａ上に厚さ１００ｎｍ程度のクロム膜２５ｂを成膜する工程を追加すればよい。
【０１１０】
また、図１２（ａ）乃至（ｈ）を参照して説明した方法では、基板２３のマーカ２４’を形成した端部を酸化クロム膜２４，２５ａから露出させるためにシール７２，７３を利用したが、マスクスパッタリング等の方法を利用してもよく、酸化クロム層２５ａ側の面については、酸化クロム層２５ａまたは酸化クロム層２５ａとクロム膜２５ｂとの積層膜を全面に成膜した後、そのマーカ２４’に対応した部分をフッ酸で拭き取ることなどの方法を利用してもよい。
【０１１１】
本例では、上記の方法により、図１０に示す三次元画像表示装置１を作製した。なお、本例では、三次元画像表示用ピクセル１１には実施例１で使用したのと同様の液晶表示装置を使用し、その背面側にはバックライトを配置した。また、透明基板２３としては厚さ１ｍｍのガラス基板を使用し、遮光層２４には垂直方向に延在した幅約１６０μｍのスリット状の窓部２２−１を０．８ｍｍ間隔（中心間距離）で設け、遮光層２５には垂直方向に延在した幅５０μｍのスリット状の窓部２２−２を０．８ｍｍ間隔（中心間距離）で設けた。さらに、マスク２０と三次元画像表示用ピクセル１１との間の距離（液晶表示装置１０のカラーフィルタ表面からマスク２０の遮光層２５を設けた面までの距離に相当する）は空気換算で約３．３ｍｍに設定し、液晶表示装置１０のガラス面とマスク２０の遮光層２５を設けた面の間の距離は約２．７ｍｍに設定した。
【０１１２】
この三次元画像表示装置１で三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。その結果、観察位置が視域から外れた要素画像については要素画像自体が見えなくなり、知覚した画像の中に偽像６１ｂが混入することはなかった。
【０１１３】
（実施例４）
本例では、実施例３で説明したのと同様の方法により、図１１に示す三次元画像表示装置１を作製した。なお、本例では、三次元画像表示用ピクセル１１には実施例１で使用したのと同様の液晶表示装置を使用し、その背面側にはバックライトを配置した。また、透明基板２３としては厚さ１ｍｍのガラス基板を使用し、遮光層２４には垂直方向に延在した幅５０μｍのスリット状の窓部２２−１を０．８ｍｍ間隔（中心間距離）で設け、遮光層２５には垂直方向に延在した幅約１６０μｍのスリット状の窓部２２−２を０．８ｍｍ間隔（中心間距離）で設け、要素画像のシフトに必要な１７サブピクセルで構成される要素画像に対応する窓部については、これに対応して窓部の幅も約１７０μｍに広げ、窓部に対して要素画像が外側にシフトするのに対応して、窓部の中心位置を約１０μｍずつ内側にシフトさせた。さらに、マスク２０と三次元画像表示用ピクセル１１との間の距離（液晶表示装置１０のカラーフィルタ表面からマスク２０の遮光層２５を設けた面までの距離に相当する）は、空気換算で約３．３ｍｍに設定し、液晶表示装置１０のガラス面とマスク２０の遮光層２５を設けた面との間の距離は約２．７ｍｍに設定した。
【０１１４】
この三次元画像表示装置１で三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。その結果、１ｍの視距離において観察位置が視域から外れると、要素画像自体が見えなくなり、知覚した画像の中に偽像６１ｂが混入することはなかった。また、視距離からはずれて観察した場合も、観察位置が視域から外れた要素画像については要素画像自体が見えなくなり、知覚した画像の中に偽像６１ｂが混入することはなかった。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、偽像が知覚され得ないか、或いは、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを観察者自身が認識可能であり、三次元画像表示用ピクセルに含まれる二次元画像表示用ピクセルの数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る三次元画像表示装置及びそれを用いた表示方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図。
【図２】図１に示す構造を液晶表示装置を用いて実現した例を示す断面図。
【図３】（ａ）は図１に示す三次元画像表示装置で三次元画像表示用ピクセルに採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図、（ｂ）は図１に示す三次元画像表示装置でマスクに採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図。
【図４】図３（ａ）の三次元画像表示用ピクセルと図３（ｂ）のマスクとを用いた三次元画像表示装置を概略的に示す平面図。
【図５】（ａ）は図４に示す三次元画像表示装置と観察位置との関係を概略的に示す図、（ｂ）は（ａ）に示す各観察位置で観察した場合に知覚される三次元画像を概略的に示す図。
【図６】二眼式を採用して警告用画像を表示させた場合を概略的に示す図。
【図７】図４に示す三次元画像表示装置の変形例を概略的に示す平面図。
【図８】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るＩＰ方式の三次元画像表示装置を概略的に示す平面図、（ｂ）は（ａ）の三次元画像表示装置における窓部に対する三次元画像表示用ピクセルの相対位置を概略的に示す平面図。
【図９】（ａ）は図８（ａ），（ｂ）に示す三次元画像表示装置と観察位置との関係を概略的に示す図、（ｂ）は（ａ）に示す各観察位置で観察した場合に知覚される三次元画像を概略的に示す図。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図。
【図１２】（ａ）乃至（ｈ）は、本発明の実施例３で利用可能なマスクの作製方法を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
１…三次元画像表示装置、１０…液晶表示装置、１１…三次元画像表示用ピクセル、１２…サブピクセル、１２ａ…サブピクセル、１２ｂ…サブピクセル、２０…マスク、２２…窓部、２２−１…第１窓部、２２−２…第２窓部、２３…透明基板、２４…第１遮光層、２４’…位置合わせ用マーカ、２５…第２遮光層、２５ａ…遮光体層、２５ｂ…反射層、３０…バックライト、５１…直線、５２…境界、５３…直線、５４…直線、５５…交点、６１ａ…真の像、６１ｂ…偽像、６２…警告用画像、７１…レジスト膜、７２…シール、７３…シール、７４ａ…レジスト膜、７４ｂ…レジスト膜。
【図１】
2004258210.tif 000003
【図２】
2004258210.tif 000004
【図３】
2004258210.tif 000005
【図４】
2004258210.tif 000006
【図５】
2004258210.tif 000007
【図６】
2004258210.tif 000008
【図７】
2004258210.tif 000009
【図８】
2004258210.tif 000010
【図９】
2004258210.tif 000011
【図１０】
2004258210.tif 000012
【図１１】
2004258210.tif 000013
【図１２】
2004258210.tif 000014