(57)【要約】    【課題】  複数の視点に対して相互に異なる画像を表示するときに解像度の低下がない画像表示が可能であり、特に、立体画像表示時の解像度の低下がなく、文字表示の視認性が優れ、平面画像と立体画像の同解像度表示が可能で、任意位置における立体画像と平面画像の混在表示が可能な画像表示装置、それを搭載した携帯端末装置、前記画像表示装置に組み込まれる表示パネル及び画像表示方法を提供する。    【解決手段】  多数の表示画素を有する表示装置と立体表示用のレンチキュラレンズとを有し、一つの表示画素がＮ個のＮ視点用サブ画素から構成される立体画像平面画像表示装置において、前記レンチキュラレンズの凸部稜線の長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａと、前記レンチキュラレンズ長手方向と直交方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式を満たす。      ａ：ｂ＝Ｎ：１【選択図】  図１
2004280052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ視点用のＭ×Ｎ個（Ｍ、Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された表示パネルと、前記視点毎に前記サブ画素の光線を振り分けるレンチキュラレンズとを有し、一つの表示画素に含まれるＭ×Ｎ個のサブ画素が正方形の領域内に形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記表示パネルは、単色の表示パネルであって、Ｍ＝１であり、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチをａ、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、ａ：ｂ＝Ｎ：１であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記表示パネルは、３原色についてのサブ画素を有するカラー表示パネルであって、Ｍ＝３であり、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチをａ、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、ａ：ｂ＝３×Ｎ：１であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記表示パネルは、３原色についてのサブ画素を有するカラー表示パネルであって、Ｍ＝３であり、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチをａ、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、ａ：ｂ＝Ｎ：３であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項５】
複数個の表示画素を有する表示パネルとレンチキュラレンズとを有し、一つの表示画素がＮ（Ｎは自然数）個のＮ視点用サブ画素から構成される画像表示装置において、前記レンズのピッチをＬ、前記表示画素のサブ画素ピッチをＰとするとき、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａと、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式を満たすことを特徴とする画像表示装置。
ａ：ｂ＝Ｌ：Ｐ
【請求項６】
複数個の表示画素を有する表示パネルとレンチキュラレンズとを有し、一つの表示画素が３×Ｎ（Ｎは自然数）個のＮ視点用原色サブ画素から構成される画像表示装置において、前記レンズのピッチをＬ、前記表示画素のサブ画素ピッチをＰとするとき、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａと、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式を満たすことを特徴とする画像表示装置。
ａ：ｂ＝３×Ｌ：Ｐ
【請求項７】
複数個の表示画素を有する表示パネルとレンチキュラレンズとを有し、一つの表示画素が３×Ｎ（Ｎは自然数）個のＮ視点用原色サブ画素から構成される画像表示装置において、前記レンズのピッチをＬ、前記表示画素のサブ画素ピッチをＰとするとき、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａと、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式を満たすことを特徴とする画像表示装置。
ａ：ｂ＝Ｌ／３：Ｐ
【請求項８】
同色の前記原色サブ画素が前記レンチキュラレンズ長手方向に直交する方向に配列することを特徴とする請求項４又は７に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記レンチキュラレンズの中心軸に対する相対位置関係が同一でありかつ互いに隣接するサブ画素が３個組になって赤青緑の原色サブ画素を構成することを特徴とする請求項４又は７に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記レンチキュラレンズの焦点距離と、前記レンズの頂点と画素との間の距離が異なることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向が、表示する画像の水平方向であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
Ｎ視点用のＭ×Ｎ個（Ｍ、Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された表示パネルと、前記視点毎に前記サブ画素の光線を振り分けるパララックスバリアとを有し、一つの表示画素に含まれるＭ×Ｎ個のサブ画素が正方形の領域内に形成されていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項１３】
前記表示パネルは、単色の表示パネルであって、Ｍ＝１であり、前記パララックスバリアにおけるスリット開口長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａと、前記スリット開口長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
ａ：ｂ＝Ｎ：１
【請求項１４】
前記表示パネルは、３原色についてのサブ画素を有するカラー表示パネルであって、Ｍ＝３であり、前記パララックスバリアにおけるスリット開口長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａ、前記スリット開口長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
ａ：ｂ＝３×Ｎ：１
【請求項１５】
前記表示パネルは、３原色についてのサブ画素を有するカラー表示パネルであって、Ｍ＝３であり、前記パララックスバリアにおけるスリット開口長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａと、前記スリット開口長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の画像表示装置。
ａ：ｂ＝Ｎ：３
【請求項１６】
同色の原色サブ画素が前記スリット開口長手方向に直交する方向に配列することを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記スリット開口の中心軸に対する相対位置関係が同一でありかつ互いに隣接するサブ画素が３個組になって赤青緑の原色サブ画素を構成することを特徴とする請求項１５に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
前記パララックスバリアにおけるスリット開口長手方向が、表示する画像の水平方向であることを特徴とする請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１９】
前記表示画素が左眼用の画像を表示する左眼用サブ画素及び右眼用の画像を表示する右眼用サブ画素から構成された２視点用の表示画素であり、立体画像を表示するときには前記左眼用サブ画素及び右眼用サブ画素に相互に視差がある画像を表示し、平面画像を表示するときには前記左眼用サブ画素及び右眼用サブ画素に相互に同一の画像を表示することを特徴とする請求項１乃至１０及び請求項１２乃至１７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２０】
前記表示パネルが液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項２１】
請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の画像表示装置を有することを特徴とする携帯端末装置。
【請求項２２】
携帯電話、携帯端末、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ又はデジタルビデオであることを特徴とする請求項２１に記載の携帯端末装置。
【請求項２３】
Ｎ視点用のＮ個（Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された単色の表示パネルにおいて、一の配列方向における前記サブ画素の配列ピッチをａとし、前記一の配列方向に直交する方向における前記サブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、ａ：ｂ＝Ｎ：１であることを特徴とする表示パネル。
【請求項２４】
Ｎ視点用の３×Ｎ個（Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された３原色についてのサブ画素を有するカラーの表示パネルにおいて、一の配列方向における前記サブ画素の配列ピッチをａとし、前記一の配列方向に直交する方向における前記サブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、ａ：ｂ＝３×Ｎ：１であることを特徴とする表示パネル。
【請求項２５】
Ｎ視点用の３×Ｎ個（Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された３原色についてのサブ画素を有するカラーの表示パネルにおいて、一の配列方向における前記サブ画素の配列ピッチをａとし、前記一の配列方向に直交する方向における前記サブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、ａ：ｂ＝Ｎ：３であることを特徴とする表示パネル。
【請求項２６】
液晶表示パネルであることを特徴とする請求項２３乃至２５のいずれか１項に記載の表示パネル。
【請求項２７】
立体画像表示時には、表示パネルにマトリクス状に配置された複数個の表示画素の夫々に形成されたＮ視点用のＭ×Ｎ個（Ｍは自然数、Ｎは２以上の自然数）のサブ画素のうち、少なくとも２視点用のサブ画素が相互に視差がある画像を表示し、レンチキュラレンズが前記サブ画素から出射した光を前記視点毎に振り分け、平面画像表示時には、少なくとも２視点用のサブ画素が相互に視差がない画像を表示し、一つの前記表示画素に含まれるＭ×Ｎ個のサブ画素が正方形の領域内に形成されていることを特徴とする画像表示方法。
【請求項２８】
立体画像表示時には、表示パネルにマトリクス状に配置された複数個の表示画素の夫々に形成されたＮ視点用のＭ×Ｎ個（Ｍは自然数、Ｎは２以上の自然数）のサブ画素のうち、少なくとも２視点用のサブ画素が相互に視差がある画像を表示し、パララックスバリアが前記サブ画素から出射した光を前記視点毎に振り分け、平面画像表示時には、少なくとも２視点用のサブ画素が相互に視差がない画像を表示し、一つの前記表示画素に含まれるＭ×Ｎ個のサブ画素が正方形の領域内に形成されていることを特徴とする画像表示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の視点に向けて夫々画像を表示することができ、前記複数の視点に向けて相互に異なる画像を表示するときに解像度が低下することがない画像表示装置、それを搭載した携帯端末装置、前記画像表示装置に組み込まれる表示パネル及び画像表示方法に関し、特に、立体画像表示時の解像度低下がなく平面画像と立体画像の同解像度表示が可能で、任意位置における立体画像と平面画像の混在表示が可能な画像表示装置、携帯端末装置、表示パネル及び画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、立体画像を表示することができる表示装置の検討が行われている。紀元前２８０年にギリシャの数学者ユークリッドは「立体視とは、同一物体の異なる方向から眺めた別々の映像を左右両眼が同時に見ることによって得られる感覚である」と考察している（非特許文献１：増田千尋著「３次元ディスプレイ」産業図書株式会社）。即ち、立体画像表示装置の機能としては、左右両眼に視差のある画像を夫々提示することが必要となる。
【０００３】
この機能を具体的に実現する方法として、従来より多くの立体画像表示方式が検討されているが、これらは眼鏡を使用する方式と眼鏡を使用しない方式に大別することができる。このうち、眼鏡を使用する方式には、色の違いを利用したアナグリフ方式、及び偏光を利用した偏光眼鏡方式等があるが、本質的に眼鏡をかける煩わしさを避けることができないため、近年では眼鏡を使用しない眼鏡なし方式が盛んに検討されている。眼鏡なし方式には、レンチキュラレンズ方式、パララックスバリア方式等がある。
【０００４】
パララックスバリア方式は、１８９６年にＢｅｒｔｈｉｅｒが着想し、１９０３年にＩｖｅｓによって実証された。図２４は、パララックスバリアを使用する立体画像表示方法を示す光学モデル図である。図２４に示すように、パララックスバリア１０５は、細い縦縞状の多数の開口、即ち、スリット１０５ａが形成されたバリア（遮光板）である。そして、このパララックスバリア１０５の一方の表面の近傍には、表示パネル１０６が配置されている。表示パネル１０６においては、スリットの長手方向と直交する方向に右眼用画素１２３及び左眼用画素１２４が配列されている。また、パララックスバリア１０５の他方の表面の近傍、即ち、表示パネル１０６の反対側には、光源１０８が配置されている。
【０００５】
光源１０８から出射され、パララックスバリア１０５の開口（スリット１０５ａ）を通過し、右眼用画素１２３を透過した光は、光束１８１となる。同様に、光源１０８から出射され、スリット１０５ａを通過し、左眼用画素１２４を通過した光は光束１８２となる。このとき、立体画像の認識が可能となる観察者の位置は、パララックスバリア１０５と画素との位置関係により決定される。即ち、観察者１０４の右眼１４１は、複数の右眼用画素１２３に対応する全ての光束１８１の通過域内にあり、且つ、観察者の左眼１４２は、全ての光束１８２の通過域内にあることが必要となる。これは、図２４において、観察者の右眼１４１と左眼１４２との中点１４３が図２４に示す四角形の立体可視域１０７内に位置する場合である。立体可視域１０７における右眼用画素１２３及び左眼用画素１２４の配列方向に延びる線分のうち、立体可視域１０７における対角線の交点１０７ａを通る線分が最も長い線分となる。このため、中点１４３が交点１０７ａに位置するとき、観察者の位置が左右方向にずれた場合の許容度が最大となるため、観察位置としては最も好ましい。従って、この立体画像表示方法においては、この交点１０７ａと表示パネル１０６との距離を最適観察距離ＯＤとし、この距離で観察することを観察者に推奨している。なお、立体可視域１０７における表示パネル１０６からの距離が最適観察距離ＯＤとなる仮想的な平面を、最適観察面１０７ｂという。これにより、観察者の右眼１４１及び左眼１４２に夫々右眼用画素１２３及び左眼用画素１２４からの光が到達することになる。このため、観察者は表示パネル１０６に表示された画像を、立体画像として認識することが可能になる。
【０００６】
パララックスバリア方式は、当初考案された際には、パララックスバリアが画素と眼との間に配置されていたこともあり、目障りで視認性が低い点が問題であった。しかし、近時の液晶表示パネルの実現に伴って、図２４に示すように、パララックスバリア１０５を表示パネル１０６の裏側に配置することが可能となって視認性が改善された。このため、パララックスバリア方式の立体画像表示装置については、現在盛んに検討が行われている。
【０００７】
パララックスバリア方式を用いて実際に製品化された例が、２００３年１月６日発行の日経エレクトロニクスＮｏ．８３８、第２６〜２７頁（非特許文献２）の表１中に記載されている。これは、３Ｄ対応液晶パネルを搭載した携帯電話であり、立体画像表示装置を構成する液晶表示パネルは、対角２．２インチ型の大きさで横１７６ドット×縦２２０ドットの表示ドット数を有する。そして、パララックスバリアの効果をオン・オフするスイッチ用の液晶パネルが設けられており、立体表示と平面表示を切り替えて表示することができる。本装置の平面画像表示時の表示精細度は縦方向、横方向共に１２８ｄｐｉであるが、立体画像表示時には前述のように左眼用画像と右眼用画像を縦ストライプ状に交互に表示するため、横方向精細度は縦方向精細度１２８ｄｐｉの半分である６４ｄｐｉとなっている。
【０００８】
一方、レンチキュラレンズ方式は、例えば前述の非特許文献１に記載されているように、Ｉｖｅｓ等により１９１０年頃に発明された。図２５はレンチキュラレンズを示す斜視図であり、図２６はレンチキュラレンズを使用する立体表示方法を示す光学モデル図である。図２５に示すように、レンチキュラレンズ１２１は一方の面が平面となっており、他方の面には、一方向に延びるかまぼこ状の凸部（シリンドリカルレンズ１２２）が、その長手方向が相互に平行になるように複数個形成されている。
【０００９】
そして、図２６に示すように、レンチキュラレンズ方式の立体画像表示装置においては、観察者側から順に、レンチキュラレンズ１２１、表示パネル１０６、光源１０８が配置されており、レンチキュラレンズ１２１の焦点面に表示パネル１０６の画素が位置している。表示パネル１０６においては、右眼１４１用の画像を表示する画素１２３と左眼１４２用の画像を表示する画素１２４とが交互に配列されている。このとき、相互に隣接する画素１２３及び画素１２４からなる群は、レンチキュラレンズ１２１の各シリンドリカルレンズ（凸部）１２２に対応している。これにより、光源１０８から出射し各画素を透過した光は、レンチキュラレンズ１２１のシリンドリカルレンズ１２２により左右の眼に向かう方向に振り分けられる。これにより、左右の眼に相互に異なる画像を認識させることが可能となり、観察者に立体画像を認識させることが可能になる。
【００１０】
パララックスバリア方式が不要な光線をバリアにより「隠す」方式であるのに対し、レンチキュラレンズ方式は光の進む向きを変える方式であり、原理的にレンチキュラレンズを設けることによる表示画面の明るさの低下がない。そのため、特に高輝度表示や低消費電力性能が重視される携帯機器等への適用が有力視されている。
【００１１】
レンチキュラレンズ方式による立体画像表示装置を開発した例が、前記非特許文献２に記載されている。立体画像表示装置を構成する液晶表示パネルは、対角７インチ型の大きさで横８００ドット×４８０ドットの表示ドット数を有する。レンチキュラレンズと液晶表示パネルの距離を０．６ｍｍ変えることにより、立体表示と平面表示とを切り替えることができる。横方向視点数は５であり、横方向に角度を変えると５つの異なる画像を見ることができる。即ち、５つの異なる画像を表示するために、立体画像表示時の表示解像度は、平面画像表示時の表示解像度に対して、横方向が１／５に低下している。
【００１２】
また、レンチキュラレンズを使用した画像表示装置として、複数の画像を同時に表示する複数画像同時表示ディスプレイが開発されている（例えば、特許文献１参照。）。これは、レンチキュラレンズによる画像の振り分け機能を利用して、観察する方向毎に異なる画像を同時に同一条件で表示するディスプレイである。これにより、１台の複数画像同時表示ディスプレイが、このディスプレイに対して相互に異なる方向に位置する複数の観察者に対して、相互に異なる画像を同時に提供することができる。特許文献１には、この複数画像同時表示ディスプレイを使用することにより、人数分のディスプレイを用意する場合と比較して、設置スペース及び電気代等を削減できると記載されている。
【００１３】
【非特許文献１】増田千尋著「３次元ディスプレイ」産業図書株式会社
【非特許文献２】２００３年１月６日発行の日経エレクトロニクスＮｏ．８３８、第２６〜２７頁
【特許文献１】特開平０６−３３２３５４号公報（図９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、前述の従来の技術には、以下に示すような問題点がある。即ち、複数の視点において相互に異なる画像を表示する場合には、個々の画像の解像度が低下するという問題である。特に、立体画像表示時には平面画像表示時と比較して、解像度が低下する。図２７は、前述の２視点型パララックスバリア方式立体画像表示装置におけるサブ画素を示した上面図である。立体画像表示時における１つの表示画素は、平面画像表示時における２つの表示画素から構成されている。立体画像表示時には、この２つの表示画素が、夫々左眼用画像及び右眼用画像を表示するための左眼用画素及び右眼用画素となる。左眼用画素及び右眼用画素は赤青緑の３つの原色サブ画素より構成され、１つの表示画素に３つのスリット開口が対応する。具体的には、１つ目のスリット開口には左眼用赤色サブ画素４１１と右眼用緑色サブ画素４２２が対応する。更に、次のスリット開口には、左眼用青色サブ画素４１３と右眼用赤色サブ画素４２１が対応する。更に次のスリット開口には、左眼用緑色サブ画素４１２と右眼用青色サブ画素４２３が対応する。なお、各サブ画素は遮光部６により区画されている。スリット開口長手方向（縦方向１１）における原色サブ画素の配列ピッチをａ、スリット開口と直交する方向（横方向１２）における原色サブ画素の配列ピッチをｂとすると下記数式１が成り立っている。
ａ：ｂ＝３：１      （数式１）
【００１５】
その結果、スリット開口長手方向における立体画像表示時の表示画素ピッチａと、スリット開口長手方向と直交する方向における表示画素ピッチｃには下記数式２が成立する。即ち、図２７に示す立体画像表示装置により立体画像を表示する際には、１つの表示画素の大きさは、スリット開口の長手方向がａ、それに直交する方向がｃとなる。
ａ：ｃ＝１：２      （数式２）
【００１６】
一方、図２７に示す立体画像表示装置により平面画像を表示する際には、パララックスバリア１０５を取り除き、立体表示時の１つの表示画素を、２つの表示画素として使用する。なお、パララックスバリアを取り除く方法には、例えば、前述の非特許文献２に記載されているように、パララックスバリアをスイッチ用の液晶パネルにより構成し、この液晶パネルの各素子の光透過率を変化させる方法がある。また、パララックスバリアの替わりにレンチキュラレンズを使用する場合には、表示パネルとレンチキュラレンズとの間の距離を変化させることにより、レンチキュラレンズの効果を消すことができる。
【００１７】
具体的には、平面画像表示時には、図２７に示す左眼用赤色サブ画素４１１、右眼用緑色サブ画素４２２、左眼用青色サブ画素４１３の３つのサブ画素を１つの表示画素として使用し、右眼用赤色サブ画素４２１、左眼用緑色サブ画素４１２、右眼用青色サブ画素４２３の３つのサブ画素を１つの表示画素として使用する。この結果、１つの表示画素の大きさはスリット開口の長手方向がａ、それに直交する方向が（ｃ／２）となる。しかしながら、これは、立体画像表示時には、平面画像表示時と比較して、スリット開口長手方向と直交する方向の画素ピッチが倍になることに他ならない。従って、前述の非特許文献１に記載された立体画像表示装置のように、立体画像表示時には平面画像表示時と比較して、横方向１２における解像度が半分に低下することになる。
【００１８】
この解像度の低下は、特に立体画像に文字情報を含めて表示した場合及び文字情報を立体表示にした場合に問題となる。表示画素の形状が、縦横比が１：２の長方形状となるため、横方向の解像度が低下し、文字を表示した場合に文字の構成要素である縦線に欠けが発生する。この結果、文字表示の視認性が大幅に低下するからである。この問題は視点数の増加に伴ってより顕著となる。
【００１９】
同様の問題は、立体画像表示装置に限定されず、複数視点の画像を表示する表示装置には一般的に発生する。即ち、複数の視点に対して相互に異なる画像を表示する場合には、単一の画像を表示する場合と比較して、複数視点用のサブ画素が配列された方向における画像の解像度が低下し、特に、文字を表示する場合に視認性が大幅に低下するという問題点がある。
【００２０】
また、前述の立体画像表示装置に関する従来の技術では、立体表示と平面表示の切替は全画面であり、立体画像と平面画像を任意位置に混在して表示することができないという問題がある。
【００２１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、複数の視点に対して相互に異なる画像を表示するときに解像度の低下がない画像表示が可能であり、特に、立体画像表示時の解像度の低下がなく、文字表示の視認性が優れ、平面画像と立体画像の同解像度表示が可能で、任意位置における立体画像と平面画像の混在表示が可能な画像表示装置、それを搭載した携帯端末装置、前記画像表示装置に組み込まれる表示パネル及び画像表示方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
請求項１に記載の発明に係る画像表示装置は、Ｎ視点用のＭ×Ｎ個（Ｍ、Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された表示パネルと、前記視点毎に前記サブ画素の光線を振り分けるレンチキュラレンズとを有し、一つの表示画素に含まれるＭ×Ｎ個のサブ画素が正方形の領域内に形成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明においては、一つの表示画素に含まれるＭ×Ｎ個のサブ画素が正方形の領域内に形成されている。このため、この表示画素により、Ｎ視点の画像を表示することができる。そして、Ｎが２以上であれば、右眼用の画像と左眼用の画像を相互に異なる視点に供給することができるため、立体画像の表示が可能となる。このとき、表示画素の形状は正方形状となる。また、Ｎ個のサブ画素に同一の画像を表示すれば、平面画像を表示することができる。このとき、画像の解像度は立体画像表示時と同じであり、表示画素の形状は正方形状となる。このように、本発明においては、立体画像表示時及び平面画像表示時において解像度を相互に等しくすることができるため、立体画像と平面画像とを混在表示しても違和感がなく、平面画像の任意の位置で立体画像を表示することが可能になる。また、表示画素の形状を正方形状とすることができるため、画像の視認性が優れ、特に、文字表示の視認性が優れる。同様に、Ｎ視点の画像として相互に異なる平面画像を表示する場合にも、表示画素の形状を正方形状とすることができるため、夫々の平面画像の解像度が低下することを防止でき、特に、文字表示の視認性を向上させることができる。
【００２４】
また、前記表示パネルは、単色の表示パネルであって、Ｍ＝１であり、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチをａ、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、下記数式３を満たしていてもよい。
ａ：ｂ＝Ｎ：１      （数式３）
【００２５】
又は、前記表示パネルは、３原色についてのサブ画素を有するカラー表示パネルであって、Ｍ＝３であり、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチをａ、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、下記数式４を満たしていてもよい。
ａ：ｂ＝３×Ｎ：１      （数式４）
【００２６】
これにより、各表示画素が３原色についてのサブ画素を有するため、カラー表示を行うことができる。
【００２７】
又は、前記表示パネルは、３原色についてのサブ画素を有するカラー表示パネルであって、Ｍ＝３であり、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチをａ、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、下記数式５を満たしていてもよい。
ａ：ｂ＝Ｎ：３      （数式５）
【００２８】
これにより、レンチキュラレンズの長手方向に３個、直交方向にＮ個と、表示装置の縦方向と横方向に分散して配置することが可能となる。この結果、表示装置の横方向における画素密度を緩和することができるため、製造が容易になるという利点がある。
【００２９】
請求項５に記載の発明に係る画像表示装置は、複数個の表示画素を有する表示パネルとレンチキュラレンズとを有し、一つの表示画素がＮ（Ｎは自然数）個のＮ視点用サブ画素から構成される画像表示装置において、前記レンズのピッチをＬ、前記表示画素のサブ画素ピッチをＰとするとき、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａと、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式６を満たすことを特徴とする。
ａ：ｂ＝Ｌ：Ｐ      （数式６）
【００３０】
本発明においては、表示画素の形状が上記数式６で規定される形状を持っているため、レンチキュラレンズを通して表示画素を見たときの表示画素の見かけの形状が正確に正方形状となる。そして、Ｎが２以上であれば、右眼用の画像と左眼用の画像を相互に異なる視点に供給することができるため、立体画像の表示が可能となる。また、Ｎ個のサブ画素に同一の画像を表示すれば、平面画像を表示することができる。これにより、立体画像表示時及び平面画像表示時において解像度を相互に等しくすることができるため、立体画像と平面画像とを混在表示しても違和感がなく、平面画像の任意の位置で立体画像を表示することが可能になる。また、表示画素の見かけの形状を正確に正方形状とすることができるため、画像の視認性が優れ、特に、文字表示の視認性が優れる。同様に、Ｎ視点の画像として相互に異なる平面画像を表示する場合にも、表示画素の形状を正方形状とすることができるため、夫々の平面画像の解像度低下を防止でき、特に、文字表示の視認性を向上させることができる。
【００３１】
請求項６に記載の発明に係る画像表示装置は、複数個の表示画素を有する表示パネルとレンチキュラレンズとを有し、一つの表示画素が３×Ｎ（Ｎは自然数）個のＮ視点用原色サブ画素から構成される画像表示装置において、前記レンズのピッチをＬ、前記表示画素のサブ画素ピッチをＰとするとき、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａと、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式７を満たすことを特徴とする。
ａ：ｂ＝３×Ｌ：Ｐ      （数式７）
【００３２】
本発明においては、表示画素の見かけの形状を正確に正方形状とすることができると共に、カラー画像を表示することができる。
【００３３】
請求項７に記載の発明に係る画像表示装置は、複数個の表示画素を有する表示パネルとレンチキュラレンズとを有し、一つの表示画素が３×Ｎ（Ｎは自然数）個のＮ視点用原色サブ画素から構成される画像表示装置において、前記レンズのピッチをＬ、前記表示画素のサブ画素ピッチをＰとするとき、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａと、前記レンチキュラレンズの長手方向に直交する方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが下記数式８を満たすことを特徴とする。
ａ：ｂ＝Ｌ／３：Ｐ      （数式８）
【００３４】
本発明においては、レンチキュラレンズ長手方向における画素ピッチをＬとしているために、表示画像の画素を完全な正方形にすることができる。また、カラー画像を表示することができる。更に、表示画素を、レンチキュラレンズの長手方向に３個、直交方向にＮ個と、表示装置の縦方向と横方向に分散して配置することが可能となり、表示装置の横方向における画素密度を緩和することができるため、製造が容易になる。
【００３５】
また、同色の前記原色サブ画素が前記レンチキュラレンズ長手方向と直交方向に配列していてもよい。
【００３６】
又は、本発明に係る画像表示装置においては、前記レンチキュラレンズの中心軸に対する相対位置関係が同一でありかつ互いに隣接するサブ画素が３個組になって赤青緑の原色サブ画素を構成していてもよい。
【００３７】
本発明においては、原色サブ画素の配置がストライプ状ではなくモザイク状であるために、自然風景等の表示に適している。
【００３８】
更に、前記レンチキュラレンズの焦点距離とレンズと画素間の距離が異なっていてもよい。これにより、レンチキュラレンズから出射する光が広がりを持って観察者に到達する。この結果、遮光部の影響を低減することができる。これにより、照度が低下した領域で平面画像を観察することはなく、結果として平面画像の表示品質を向上させることができる。
【００３９】
更にまた、前記レンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向が、表示する画像の水平方向であってもよい。これにより、この画像表示装置を携帯端末装置に搭載した場合に、観察者が携帯端末装置の角度を変えるだけで、相互に異なる複数の視点から画像表示装置を観察することになり、複数の画像を観察することができる。特に、この複数の画像間に関連がある場合には、観察角度を変えるという簡単な手法により夫々の画像を観察できるため、利便性が大幅に向上する。また、前記複数の視点を画像の縦方向に配列しているため、観察者は夫々の画像を必ず両眼で観察でき、各画像の視認性を向上させることができる。
【００４０】
請求項１２に記載の発明に係る画像表示装置は、Ｎ視点用のＭ×Ｎ個（Ｍ、Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された表示パネルと、前記視点毎に前記サブ画素の光線を振り分けるパララックスバリアとを有し、一つの表示画素に含まれるＭ×Ｎ個のサブ画素が正方形の領域内に形成されていることを特徴とする。
【００４１】
本発明においては、パララックスバリアを使用することにより、レンチキュラレンズの場合と比較して、レンズの模様による表示画像の品質劣化が発生しない。
【００４２】
また、前記パララックスバリアにおけるスリット開口長手方向が、表示する画像の水平方向であってもよい。これにより、この画像表示装置を携帯端末装置に搭載した場合に、観察者が携帯端末装置の角度を変えるだけで、相互に異なる複数の視点から複数の画像を観察することができる。
【００４３】
本発明に係る携帯端末装置は、前述の画像表示装置を有することを特徴とする。また、この携帯端末装置は、携帯電話、携帯端末、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ又はデジタルビデオであってもよい。
【００４４】
請求項２３に記載の発明に係る表示パネルは、Ｎ視点用のＮ個（Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された単色の表示パネルにおいて、一の配列方向における前記サブ画素の配列ピッチをａとし、前記一の配列方向に直交する方向における前記サブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、ａ：ｂ＝Ｎ：１であることを特徴とする。
【００４５】
請求項２４に記載の発明に係る表示パネルは、Ｎ視点用の３×Ｎ個（Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された３原色についてのサブ画素を有するカラーの表示パネルにおいて、一の配列方向における前記サブ画素の配列ピッチをａとし、前記一の配列方向に直交する方向における前記サブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、ａ：ｂ＝３×Ｎ：１であることを特徴とする。
【００４６】
請求項２５に記載の発明に係る表示パネルは、Ｎ視点用の３×Ｎ個（Ｎは自然数）のサブ画素から構成される表示画素が複数個マトリクス状に配置された３原色についてのサブ画素を有するカラーの表示パネルにおいて、一の配列方向における前記サブ画素の配列ピッチをａとし、前記一の配列方向に直交する方向における前記サブ画素の配列ピッチをｂとしたとき、ａ：ｂ＝Ｎ：３であることを特徴とする。
【００４７】
上記各表示パネルは、画像表示装置に組み込むことができ、前記一の配列方向を立体画像平面画像表示装置のレンチキュラレンズの凸部稜線に沿う長手方向、又はパララックスバリアのスリット開口長手方向とすることにより、表示画素の形状を正方形状とすることができ、画像の視認性を向上させることができる。
【００４８】
請求項２７に記載の発明に係る画像表示方法は、立体画像表示時には、表示パネルにマトリクス状に配置された複数個の表示画素の夫々に形成されたＮ視点用のＭ×Ｎ個（Ｍは自然数、Ｎは２以上の自然数）のサブ画素のうち、少なくとも２視点用のサブ画素が相互に視差がある画像を表示し、レンチキュラレンズが前記サブ画素から出射した光を前記視点毎に振り分け、平面画像表示時には、少なくとも２視点用のサブ画素が相互に視差がない画像を表示し、一つの前記表示画素に含まれるＭ×Ｎ個のサブ画素が正方形の領域内に形成されていることを特徴とする。
【００４９】
請求項２８に記載の発明に係る画像表示方法は、立体画像表示時には、表示パネルにマトリクス状に配置された複数個の表示画素の夫々に形成されたＮ視点用のＭ×Ｎ個（Ｍは自然数、Ｎは２以上の自然数）のサブ画素のうち、少なくとも２視点用のサブ画素が相互に視差がある画像を表示し、パララックスバリアが前記サブ画素から出射した光を前記視点毎に振り分け、平面画像表示時には、少なくとも２視点用のサブ画素が相互に視差がない画像を表示し、一つの前記表示画素に含まれるＭ×Ｎ個のサブ画素が正方形の領域内に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５０】
本発明の画像表示装置によれば、複数の視点に対して相互に異なる画像を表示するときに解像度低下がない画像表示が可能であり、特に、立体画像表示時の解像度低下がなく、平面画像と立体画像の同解像度表示が可能で、任意位置における立体画像と平面画像の混在表示が可能な立体画像平面画像表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照して具体的に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図であり、図２は、本実施形態に係る携帯端末装置を示す斜視図であり、図３は、本実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す上面図である。本実施形態に係る画像表示装置は、左眼用と右眼用の２視点に対して独立して画像を表示することができ、立体画像及び平面画像の双方を表示可能な立体画像平面画像表示装置である。図１に示すように、本実施形態に係る立体画像平面画像表示装置１（以下、単に立体表示装置１ともいう）においては、観察者側から順に、レンチキュラレンズ３、表示パネル２及び光源（図示せず）が設けられている。表示パネル２は例えば透過型液晶パネルである。表示パネル２は多数の表示画素から構成され、１つの表示画素は２つのサブ画素４１及び４２から構成されている。
【００５２】
また、レンチキュラレンズ３においては、複数のシリンドリカルレンズ３ａが相互に平行に設けられている。シリンドリカルレンズ３ａの長手方向を縦方向１１とし、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向を横方向１２とする。表示パネル２の各サブ画素４１、４２に対して、レンチキュラレンズ３を構成する１つのシリンドリカルレンズ３ａが対応して配置されており、各サブ画素４１、４２はシリンドリカルレンズ３ａに対する位置関係に基づいて、夫々左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２として作用する。各サブ画素の間には遮光部６が設けられている。遮光部６は、画像の混色を防止したり、画素に表示信号を伝送したりする目的で配置されている。
【００５３】
図３に示すように、左眼用サブ画素４１と右眼用サブ画素４２とを区別しない場合のサブ画素の配列ピッチは、レンチキュラレンズ３の長手方向（縦方向１１）におけるサブ画素の配列ピッチａと、レンチキュラレンズ３の長手方向と直交する方向（横方向１２）におけるサブ画素の配列ピッチｂとの比が２対１となっている。
【００５４】
また、図２に示すように、本実施形態に係る立体表示装置１は、例えば、携帯電話９に搭載することができる。
【００５５】
次に、上述の如く構成された本実施形態に係る立体表示装置１の動作、即ち、本実施形態に係る立体画像平面画像表示方法について説明する。図４は、本実施形態に係る立体表示装置の動作を示す光学モデル図である。図４に示すように、光源１０が点灯すると、光源１０から出射した光が表示パネル２に入射する。一方、制御装置（図示せず）が表示パネル２を駆動し、各表示画素の左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２に、左眼用画像及び右眼用画像を夫々表示させる。そして、表示パネル２の左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２に入射した光は、これらの画素を透過し、レンチキュラレンズ３に向かう。そして、これらの光はレンチキュラレンズ３により屈折し、夫々領域ＥＬ及びＥＲに向けて出射する。このとき、観察者が左眼６１を領域ＥＬに位置させ、右眼６２を領域ＥＲに位置させることにより、左眼６１に左眼用の画像が入力されると共に、右眼６２に右眼用の画像が入力される。左眼用画像と右眼用画像に視差が存在する場合には、観察者は立体画像として認識することができる。視差が存在しない場合には平面画像として認識することができる。
【００５６】
このとき、例えば左眼用サブ画素４１からの光は、この左眼用サブ画素４１に対応する１つのシリンドリカルレンズ３ａを通過して領域ＥＬに向けて出射する。従って、領域ＥＬに配置した左眼６１は、表示する画像の一画素における横方向１２の幅として、左眼用サブ画素４１の配列ピッチｂではなく、シリンドリカルレンズ３ａの配列ピッチＬを認識することになる。シリンドリカルレンズは前述のように左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２に対応して配置されるため、シリンドリカルレンズの配列ピッチＬはサブ画素の配列ピッチｂの２倍にほぼ等しい。即ち、表示画像の１つの表示画素における横方向１２の幅は、（２×ｂ）として認識される。以上の説明は左眼用サブ画素及び左眼に対して行ったが、図４に示す光学モデルにおける左右の対称性から、右眼用サブ画素及び右眼に関しても同様に説明できる。
【００５７】
これに対して、表示画像の縦方向１１については、シリンドリカルレンズ３ａの長手方向であるためレンズの効果がない。従って、表示画像の一表示画素の縦方向１１における幅は、一般的な平面表示装置の場合と同様に、左眼用サブ画素又は右眼用サブ画素の縦方向１１における配列ピッチａと等しくなる。
【００５８】
表示画像の縦方向と横方向の解像度を同一にするためには、表示画像を構成する１つの表示画素において、縦方向１１の幅と横方向１２の幅とを相互に等しくする必要がある。上述の如く、表示画素の縦方向の幅はａであり、横方向の幅は（２×ｂ）であるから、これらの幅を同一とすることで、表示画像の縦方向と横方向の解像度が同一となる。即ち、下記数式９が成立する。下記数式９より下記数式１０が得られる。これは、レンチキュラレンズの長手方向（縦方向１１）におけるサブ画素の配列ピッチと、レンチキュラレンズの長手方向と直交する方向（横方向１２）におけるサブ画素の配列ピッチとの比が２対１であることに他ならない。
ａ＝２×ｂ      （数式９）
ａ：ｂ＝２：１      （数式１０）
【００５９】
上述の如く、本実施形態においては、１つの表示画素に左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２の２つのサブ画素が設けられているため、立体画像を表示することができる。また、各サブ画素の縦方向１１における幅ａと横方向１２における幅ｂとの比が２：１となっているため、表示画素の形状が正方形状となる。従って、立体画像表示時における表示画素の形状が正方形状となる。このため、画像の視認性が優れる。
【００６０】
また、本実施形態においては、特に、立体画像として文字情報を表示する場合に効果が大きい。文字情報は、縦方向又は横方向の解像度低下が発生した場合、その構成要素である縦線または横線の欠落が発生し、認識が極めて困難になるためである。従って、縦方向と横方向とで解像度を等しくすることにより、特に好適に文字情報を立体表示することが可能となる。
【００６１】
更に、本実施形態に係る立体表示装置１において、平面画像を表示するためには、左眼用サブ画素及び右眼用サブ画素に同一の情報を表示すれば良い。これにより、左眼及び右眼が認識する情報は同一となるため、立体画像の場合のように視差情報は存在せず、平面画像として認識することが可能となる。このとき、画像の解像度は立体画像表示時と同じであり、表示画素の形状は正方形状となる。このように、本実施形態においては、立体画像表示時及び平面画像表示時において解像度を相互に等しくすることができるため、立体画像と平面画像とを混在表示しても違和感がなく、平面画像の任意の位置で立体画像を表示することが可能になる。即ち、立体表示装置の画面において、立体画像を表示する画素では視差情報を有する左眼用画像及び右眼用画像を左眼用画素及び右眼用画素の夫々に表示し、平面画像を表示する画素では同一で従って視差情報がない左眼用画像及び右眼用画像を左眼用画素及び右眼用画素の夫々に表示することによって、画像の任意の領域において、立体画像及び平面画像を混在して表示することが可能となる。
【００６２】
更にまた、本実施形態に係る立体画像平面画像表示装置は立体表示手段としてレンチキュラレンズを使用しているために、パララックスバリアを使用した場合と比較して、バリアに起因する黒縞模様が発生せず、また、光の損失が少ないという特徴を有する。
【００６３】
本実施形態に係る立体画像平面画像表示装置は、携帯電話等の携帯機器に好適に適用することができ、良好な立体画像及び平面画像を表示することができる。本実施形態に係る立体画像平面画像表示装置を携帯機器に適用すれば、大型の表示装置に適用する場合と異なり、観察者が自分の両眼と表示画面との位置関係を任意に調節できるため、最適な可視域を速やかに見出すことができる。また、本実施形態に係る立体画像平面画像表示装置は携帯電話のみならず、携帯端末、ＰＤＡ、ゲーム機、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ等の携帯端末装置に適用することができる。
【００６４】
なお、レンチキュラレンズの焦点距離は、レンチキュラレンズと表示画素との間の距離と異なる値に設定することが好ましい。これにより、観察位置が変化した場合の表示画素の遮光部に起因する明るさの変動を低減し、観察位置に依存しない均一な明るさを実現することができる。
【００６５】
この効果について説明するために、先ず、通常の表示パネルとレンチキュラレンズとを備えた２眼式立体画像表示装置の各部のサイズについて説明する。図５は、通常のレンチキュラレンズ方式の２眼式立体画像表示装置の光学モデルを示す図である。図５に示すように、この２眼式立体画像表示装置においては、レンチキュラレンズ３の焦点距離が、レンチキュラレンズ３の頂点と表示パネル２の画素との間の距離と等しくなっている。この立体表示装置における上記以外の構成は、図４に示す本実施形態の立体表示装置１と同様である。
【００６６】
図５に示す装置において、レンチキュラレンズ３の頂点と表示パネル２の画素との間の距離をＨとし、レンチキュラレンズ３の屈折率をｎとし、焦点距離をｆとし、レンズピッチをＬとする。表示パネル２の表示画素においては、各１個の左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２が１組になって配置されている。このサブ画素のピッチをＰとする。従って、各１個の左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２からなる表示画素の配列ピッチは２Ｐとなる。この各１個の左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２の２画素からなる表示画素に対して、１つのシリンドリカルレンズ３ａが対応して配置されている。
【００６７】
また、レンチキュラレンズ３と観察者との間の距離を最適観察距離ＯＤとし、この距離ＯＤにおける画素の拡大投影幅、即ち、レンズから距離ＯＤだけ離れレンズと平行な仮想平面上における左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２の投影像の幅を夫々ｅとする。更に、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心から、横方向１２におけるレンチキュラレンズ３の端に位置するシリンドリカルレンズ３ａの中心までの距離をＷＬとし、表示パネル２の中心に位置する左眼用サブ画素４１と右眼用サブ画素４２からなる表示画素の中心と、横方向１２における表示パネル２の端に位置する表示画素の中心との間の距離をＷＰとする。更にまた、レンチキュラレンズ３の中央に位置するシリンドリカルレンズ３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々α及びβとし、横方向１２におけるレンチキュラレンズ３の端に位置する凸部３ａにおける光の入射角及び出射角を夫々γ及びδとする。更にまた、距離ＷＬと距離ＷＰとの差をＣとし、距離ＷＰの領域に含まれる画素数を２ｍ個とする。
【００６８】
シリンドリカルレンズ３ａの配列ピッチＬとサブ画素の配列ピッチＰとは相互に関係しているため、一方に合わせて他方を決めることになるが、通常、表示パネルに合わせてレンチキュラレンズを設計することが多いため、画素の配列ピッチＰを定数として扱う。また、レンチキュラレンズ３の材料を選択することにより、屈折率ｎが決定される。これに対して、レンズと観察者との間の観察距離ＯＤ、及び観察距離ＯＤにおける画素拡大投影幅ｅは所望の値を設定する。これらの値を使用して、レンズの頂点と画素との間の距離Ｈ及びレンズピッチＬを決定する。スネルの法則と幾何学的関係より、下記数式１１乃至１６が成立する。また、下記数式１７乃至１９が成立する。
【００６９】
ｎ×ｓｉｎα＝ｓｉｎβ      （数式１１）
ＯＤ×ｔａｎβ＝ｅ      （数式１２）
Ｈ×ｔａｎα＝Ｐ      （数式１３）
ｎ×ｓｉｎγ＝ｓｉｎδ      （数式１４）
Ｈ×ｔａｎγ＝Ｃ      （数式１５）
ＯＤ×ｔａｎδ＝ＷＬ      （数式１６）
ＷＰ−ＷＬ＝Ｃ      （数式１７）
ＷＰ＝２×ｍ×Ｐ      （数式１８）
ＷＬ＝ｍ×Ｌ      （数式１９）
【００７０】
上記数式１１乃至１３より、夫々下記数式２０乃至２２が成立する。
β＝ａｒｃｔａｎ（ｅ／ＯＤ）      （数式２０）
α＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ×ｓｉｎβ）      （数式２１）
Ｈ＝Ｐ／ｔａｎα      （数式２２）
【００７１】
また、上記数式１６及び１９より下記数式２３が成立する。また、上記数式１８及び１９より、下記数式２４が成立する。更に、上記数式１５より、下記数式２５が成立する。
δ＝ａｒｃｔａｎ（ｍＬ／ＯＤ）      （数式２３）
Ｃ＝２×ｍ×Ｐ−ｍ×Ｌ      （数式２４）
γ＝ａｒｃｔａｎ（Ｃ／Ｈ）      （数式２５）
【００７２】
なお、前述の如く、通常はレンチキュラレンズの頂点と画素との間の距離Ｈを、レンチキュラレンズの焦点距離ｆと等しくするため、下記数式２６が成立し、レンズの曲率半径をｒとすると、曲率半径ｒは下記数式２７により求まる。
ｆ＝Ｈ      （数式２６）
ｒ＝Ｈ×（ｎ−１）／ｎ      （数式２７）
【００７３】
図５に示すように、全ての右眼用サブ画素４２からの光が到達する領域を右眼領域７１とし、全ての左眼用サブ画素４１からの光が到達する領域を左眼領域７２とする。観察者は、右眼６２を右眼領域７１に位置させ、左眼６１を左眼領域７２に位置させれば、立体画像を認識することができる。但し、観察者の両眼間隔は一定なので、右眼６２及び左眼６１を夫々右眼領域７１及び左眼領域７２の任意の位置に配置できるわけではなく、両眼間隔を一定値に保つことができる領域に限定される。即ち、右眼６２及び左眼６１の中点が立体可視域７に位置する場合にのみ、立体視が可能となる。表示パネル６からの距離が最適観察距離ＯＤとなる位置では、立体可視域７における横方向１２に沿った長さが最長となるため、観察者の位置が横方向１２にずれた場合の許容度が最大となる。このため、表示パネル６からの距離が最適観察距離ＯＤとなる位置が、最も理想的な観察位置である。
【００７４】
また、立体可視域７における表示パネル６から最も遠い点と表示パネル６との間の距離を最大観察距離Ｄとする。最大観察距離Ｄを算出するためには、図５に示すように、表示パネル２における図示の最も右側に位置する右眼用サブ画素４２の左端から発した光線２５において光学系中心線２６から図示の左方向に（ｅ／２）の距離だけ離れた点と、表示パネル２との間の距離を求めればよい。図５に示す幾何学的関係から、下記数式２８が成立する。これより、最大観察距離Ｄが下記数式２９により求まる。
ＷＬ：ＯＤ＝ＷＬ＋ｅ／２：Ｄ      （数式２８）
Ｄ＝ＯＤ×（ＷＬ＋ｅ／２）／ＷＬ      （数式２９）
【００７５】
上述の設計に基づき、市販の光線追跡シミュレータを使用して、立体画像表示装置の計算機シミュレーションを行った。図６はこのシミュレーションの方法を示す光学モデル図である。図５及び図６に示すように、本シミュレーションにおいては、サブ画素のピッチＰが０．２４ｍｍである表示パネル２を仮定した。そして、シミュレーションを容易にするために、表示パネル２においては、表示パネル２の中心に位置する各１個の左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２のみを設定した。各サブ画素においては、中央部に発光領域（図示せず）を設け、この発光領域の両側に非発光領域（図示せず）を設けた。非発光領域は、表示画像の混色を防止したり、画素に表示信号を伝送したりする目的で配置される遮光部に相当する。１個のサブ画素の幅は、サブ画素の配列ピッチＰと同じ０．２４０ｍｍであり、発光領域の幅は０．１８６ｍｍとした。従って、片側の非発光領域の幅は、（０．２４０−０．１８６）／２＝０．０２７ｍｍとなる。
【００７６】
また、レンチキュラレンズ３の材料として屈折率ｎが１．４９であるポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を想定し、レンズと観察者との観察距離ＯＤを２８０ｍｍとした。即ち、受光面１８をレンチキュラレンズ３の表面から２８０ｍｍだけ離れた位置に配置した。そして、この受光面１８における画素拡大投影幅ｅ（図５参照）を６５ｍｍとし、前記ｍの値を６０とした。これにより、上記各数式により、レンズ面と画素との距離Ｈは１．５７ｍｍ、レンズの焦点距離ｆは１．５７ｍｍ、レンズピッチＬは０．４７８２ｍｍ、レンズの曲率半径ｒは０．５１６１ｍｍとすれば良いことがわかる。
【００７７】
図７は、横軸に受光面における観察位置の座標をとり、縦軸にこの観察位置における照度をとって、このシミュレーションの結果を示したグラフ図である。なお、観察位置の座標は、図５に示す光学系中心線２６が基準となっている。図７に示すように、座標が−６０ｍｍ乃至０ｍｍの範囲において照度が高くなっており、その値は概ね一様である。即ち、この範囲に右眼を配置した場合、右眼には十分な量の光が入射する。また、座標が０ｍｍ乃至＋６０ｍｍの範囲において照度が高くなっており、その値は概ね一様である。即ち、この範囲に左眼を配置した場合、左眼には十分な量の光が入射する。これは、実際の立体画像表示装置において、左眼用画素に左眼用画像を表示させ、右眼用画素に右眼用画像を表示させた場合、左眼には左眼用画像が入力され、右眼には右眼用画像が入力され、両画像の分離が十分に確保され、この結果、観察者は立体画像を良好に認識できることを意味する。
【００７８】
一方で、座標が０ｍｍ及び±６０ｍｍ付近の観察位置における照度は低下している。このため、この位置では画像を認識することができない。これは、遮光部の影響によるものである。本実施形態においては、特に、立体画像表示時には観察者が立体画像の観察に適した位置を探索し、立体可視域に視点を移動させる可能性があるものの、平面画像表示時には左右両眼で同一の画像を観察するため、立体可視域の判断が不可能となる。従って、立体画像表示時と比較して、平面画像表示時には、照度が低下する観察位置で平面画像を観察する可能性が高くなり、結果として、観察者は平面画像の表示品質が低下したと感じることになる。
【００７９】
そこで、本実施形態に係る立体画像平面画像表示装置では、レンチキュラレンズの焦点距離をレンチキュラレンズの頂点と表示画素との間の距離と異なる値に設定する。すなわち、前述の数式２６の替わりに、下記数式３０又は数式３１を使用する。
ｆ＞Ｈ      （数式３０）
ｆ＜Ｈ      （数式３１）
【００８０】
これにより、レンチキュラレンズから出射する光は、広がりを持って観察者に到達する。この結果、遮光部の影響を低減することができる。図８は、横軸に受光面における観察位置の座標をとり、縦軸にこの観察位置における照度をとって、レンチキュラレンズの焦点距離を１．８８ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。図８に示すように、レンチキュラレンズの焦点距離ｆをレンズの頂点と画素との間の距離Ｈと異なる値とすることにより、座標が０ｍｍ及び±６０ｍｍ付近の観察位置における照度低下が緩和されていることがわかる。これにより、照度の低下した領域で平面画像を観察することがなく、結果として平面画像の表示品質を向上させることができる。
【００８１】
以上の効果は、立体画像を表示した場合についても同様に享受することができる。しかし、立体画像表示時には左眼画像と右眼画像が異なるために、左眼に右眼用画像が観察されるクロストーク現象が発生する確率が高くなる。これに対し、平面画像を表示した場合には、左眼画像と右眼画像が同一であるためにクロストーク現象が発生しない。
【００８２】
なお、上述の説明では焦点距離を変えたが、この代わりに、焦点距離を固定とし、レンチキュラレンズの頂点と表示画素との間の距離を変えることによっても、同等の効果を実現することができる。
【００８３】
また、本実施形態においては、表示パネルとして透過型液晶表示パネルを使用したが、本発明はこれに限定されず、反射型液晶表示パネル、又は各画素に透過領域及び反射領域が設けられた半透過型液晶表示パネルを使用してもよい。また、液晶表示パネルの駆動方法は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスタ）方式及びＴＦＤ（Thin Film Diode：薄膜ダイオード）方式等のアクティブマトリクス方式でもよく、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic liquid crystal）方式等のパッシブマトリクス方式でもよい。更に、表示パネルには液晶表示パネル以外の表示パネル、例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示パネル、プラズマ表示パネル、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube：陰極線管）表示パネル、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）表示パネル、フィールドエミッション表示パネル、又はＰＡＬＣ（Plasma Address Liquid Crystal：プラズマ・アドレス液晶）を使用してもよい。
【００８４】
更に、本実施形態においては、１つの表示画素が２つのサブ画素から構成される２視点の場合について説明したが、本発明は、Ｎ視点（Ｎは２より大きい整数）の場合においても同様に適用可能である。
【００８５】
更にまた、本実施形態においては、レンチキュラレンズを使用したが、レンチキュラレンズの替わりにフライアイレンズを使用してもよい。更にまた、時分割方式によりカラー画像を表示してもよい。
【００８６】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図９は本実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図であり、図１０は表示パネルにおけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。図９及び図１０に示すように、本実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、表示パネル２がカラーフィルタ等のカラー表示手段を有し、この結果、１つの表示画素が６個の２視点用原色サブ画素から構成されている点が異なっている。そして、１つの表示画素にはレンチキュラレンズ３における３つのシリンドリカルレンズ３ａが対応し、１つのシリンドリカルレンズ３ａには、各１個の左眼用赤色サブ画素４１１及び右眼用緑色サブ画素４２２が対応しており、他のシリンドリカルレンズ３ａには、各１個の左眼用青色サブ画素４１３及び右眼用赤色サブ画素４２１が対応しており、更に他のシリンドリカルレンズ３ａには、各１個の左眼用緑色サブ画素４１２及び右眼用青色サブ画素４２３が対応している。即ち、１個の表示画素において、各１個の左眼用赤色サブ画素４１１、右眼用緑色サブ画素４２２、左眼用青色サブ画素４１３、右眼用赤色サブ画素４２１、左眼用緑色サブ画素４１２及び右眼用青色サブ画素４２３が、横方向１２に沿ってこの順に１列に配列されている。また、レンチキュラレンズ３の長手方向（縦方向１１）におけるサブ画素の配列ピッチａ、及びレンチキュラレンズ長手方向と直交方向（横方向１２）におけるサブ画素の配列ピッチｂは、下記数式３２を満たしている。
ａ：ｂ＝３×Ｎ：１      （数式３２）
【００８７】
本実施形態に係る立体表示装置においては、視点は２視点であり、即ちＮ＝２であるため、上記数式３２より、ａ：ｂ＝６：１である。そして、図９に示すように、６個のサブ画素がその短辺に沿って１列に配列されて１個の表示画素を形成しているため、表示画素の形状は正方形状となる。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００８８】
本実施形態によれば、カラー画像を表示することができる。本実施形態におけるこれ以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。即ち、立体画像表示時の解像度低下がなく平面画像と立体画像の同解像度表示が可能で、任意位置における立体画像と平面画像の混在表示が可能なカラー立体画像平面画像表示装置を実現することができる。
【００８９】
なお、本実施形態の立体表示装置における色配列は一例を示したものに過ぎず、本発明がこの色配列の順序に限定されるものではない。また、本実施形態においては２視点の立体表示装置を示したが、本発明はこれに限らず、Ｎ視点（Ｎは３以上の整数）の表示装置についても適用が可能である。
【００９０】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図１１は本実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図であり、図１２は本実施形態の表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。図１１及び図１２に示すように、本実施形態は、前述の第２の実施形態と比較して、表示画素内におけるサブ画素の配列状態が異なっている。この結果、本実施形態においては、１つの表示画素にレンチキュラレンズ３における１つのシリンドリカルレンズ３ａが対応し、カラーフィルタ等のカラー表示手段における同色領域が連続する方向が、レンチキュラレンズの長手方向と直交する方向、即ち、横方向１２となっている。
【００９１】
即ち、本実施形態の立体表示装置１においては、１つの表示画素において、縦方向１１に沿って各１個の左眼用赤色サブ画素４１１、左眼用緑色サブ画素４１２及び左眼用青色サブ画素４１３がこの順に１列に配列すると共に、右眼用赤色サブ画素４２１、右眼用緑色サブ画素４２２及び右眼用青色サブ画素４２３がこの順に１列に配列している。また、横方向１２に沿って、左眼用赤色サブ画素４１１及び右眼用赤色サブ画素４２１が１列に配列し、左眼用緑色サブ画素４１２及び右眼用緑色サブ画素４２２が１列に配列し、左眼用青色サブ画素４１３及び右眼用青色サブ画素４２３が１列に配列している。また、レンチキュラレンズ長手方向（縦方向１１）におけるサブ画素の配列ピッチａ、及びレンチキュラレンズ長手方向と直交方向（横方向１２）におけるサブ画素の配列ピッチｂは、下記数式３３を満たしている。
ａ：ｂ＝Ｎ：３      （数式３３）
【００９２】
本実施形態に係る立体表示装置においては、視点は２視点であり、即ちＮ＝２であるため、上記数式３３より、ａ：ｂ＝２：３である。そして、図１１に示すように、６個のサブ画素が（２×３）のマトリクス状に配列されて１個の表示画素を形成しているため、表示画素の形状は正方形状となる。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
【００９３】
前述の第２の実施形態では、１つの表示画素において、（３×Ｎ）個のサブ画素がレンチキュラレンズの長手方向に直交する方向（横方向１２）沿って配置されている。これに対して、本実施形態においては、レンチキュラレンズの長手方向に３個、直交方向にＮ個と、サブ画素を表示パネルの縦方向１１と横方向１２とに分散して配置することが可能となる。この結果、表示パネルの横方向１２における画素密度を緩和することができるため、製造が容易になるという利点がある。
【００９４】
なお、本説明における色配列は一例を示したものに過ぎず、本発明がこの色配列の順序に限定されるものではない。また、本実施形態においては２視点の立体表示装置を示したが、本発明はこれに限らず、Ｎ視点（Ｎは３以上の整数）の表示装置についても適用が可能である。
【００９５】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１３は本実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図であり、図１４はこの表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。図１３及び図１４に示すように、本実施形態は、前述の第３の実施形態と比較して、原色サブ画素の配置が異なる。前述の第３の実施形態においては、図１２に示すように、同色のサブ画素が横方向１２の沿って１列に配列されているが、本実施形態においては、図１３及び図１４に示すように、例えば、横方向１２において、左眼用赤色サブ画素４１１及び右眼用青色サブ画素４２３が１列に配置されており、左眼用緑色サブ画素４１２及び右眼用赤色サブ画素４２１が１列に配置されており、左眼用青色サブ画素４１３及び右眼用緑色サブ画素４２２が１列に配置されている。即ち、各色のサブ画素がモザイク状に配置されている。そして、レンチキュラレンズ３のシリンドリカルレンズ３ａの中心軸に対する相対的位置関係が同一であり且つ互いに隣接するサブ画素が３個組になって赤青緑の原色サブ画素を構成している。
【００９６】
本実施形態においては、前述の第３の実施形態と比較して、原色サブ画素の配置がストライプ状ではなくモザイク状であるために、自然風景等の表示に適している。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
【００９７】
なお、本実施形態における色配列は一例を示したものに過ぎず、本発明がこの色配列の順序に限定されるものではない。また、本実施形態は２視点の立体表示装置に限定されず、Ｎ視点（Ｎは３以上の整数）の表示装置についても適用可能である。
【００９８】
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１５は本実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図であり、図１６はこの表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。本実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、レンチキュラレンズの長手方向（縦方向１１）におけるサブ画素の配列ピッチａ、及びレンチキュラレンズ長手方向に直交する方向（横方向１２）におけるサブ画素の配列ピッチｂが上記数式１０ではなく、下記数式３４を満たす点が異なっている。なお、レンチキュラレンズのピッチＬ及びサブ画素の画素ピッチＰは、前記数式１１乃至１９により算出される数値である。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第１の実施形態と同様である。
ａ：ｂ＝Ｌ：Ｐ      （数式３４）
【００９９】
図１５及び図１６に示すように、観察者はレンチキュラレンズ３を通してサブ画素を観察するため、サブ画素の横方向１２における見かけの長さは、レンチキュラレンズ３により拡大されて、（Ｌ／Ｐ）×ｂとなる。一方、サブ画素の縦方向１１における見かけの長さはａのままである。本実施形態においては、サブ画素の配列ピッチが上記数式３４を満たすため、サブ画素の縦方向１１における見かけの長さａが、サブ画素の横方向１２における見かけの長さ（Ｌ／Ｐ）×ｂに等しくなる。この結果、観察者がレンチキュラレンズ３を介して表示パネル２を見た際の表示画素の見かけの形状を完全な正方形にすることができる。これにより、画像の視認性がより一層向上し、特に、文字の視認性が著しく向上する。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１００】
（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施形態について説明する。図１７は本実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図であり、図１８はこの表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。本実施形態は、前述の第２の実施形態と比較して、レンチキュラレンズの長手方向（縦方向１１）におけるサブ画素の配列ピッチａ、及びレンチキュラレンズ長手方向に直交する方向（横方向１２）におけるサブ画素の配列ピッチが、上記数式３２ではなく、下記数式３５を満たしている点に特徴がある。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第２の実施形態と同様である。
ａ：ｂ＝３×Ｌ：Ｐ      （数式３５）
【０１０１】
図１７及び図１８に示すように、観察者はレンチキュラレンズ３を通してサブ画素を観察するため、サブ画素の横方向１２における見かけの長さは、レンチキュラレンズ３により拡大されて、（Ｌ／Ｐ）×ｂとなる。そして、１つの表示画素においては３色のサブ画素が横方向１２に沿って配列されているため、表示画素の横方向１２における見かけの長さは３×（Ｌ／Ｐ）×ｂとなる。一方、サブ画素の縦方向１１における見かけの長さはａのままであり、１つの表示画素においては１つのサブ画素が縦方向１１に沿って配置されているため、表示画素の縦方向１１における見かけの長さもａである。本実施形態においては、サブ画素の配列ピッチが上記数式３５を満たすため、表示画素の縦方向１１における見かけの長さａが、表示画素の横方向１２における見かけの長さ３×（Ｌ／Ｐ）×ｂに等しくなる。この結果、サブ画素を図１７及び図１８に示すように配列したときに、観察者がレンチキュラレンズ３を介して表示パネル２を見た際の表示画素の見かけの形状を、完全な正方形にすることができる。これにより、画像の視認性がより一層向上し、特に、文字の視認性が著しく向上する。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第２の実施形態と同様である。
【０１０２】
（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施形態について説明する。図１９は本実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図であり、図２０はこの表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。本実施形態は、前述の第３の実施形態と比較して、レンチキュラレンズ長手方向におけるサブ画素の配列ピッチａ、及びレンチキュラレンズ長手方向と直交方向におけるサブ画素の配列ピッチｂが、上記数式３３ではなく、下記数式３６を満たしている点が異なっている。なお、レンチキュラレンズのピッチＬ及びサブ画素の画素ピッチＰは、前記数式１１乃至１９により算出される数値である。本実施形態における上記以外の構成及び動作は、前述の第３の実施形態と同様である。
ａ：ｂ＝Ｌ／３：Ｐ      （数式３６）
【０１０３】
図１９及び図２０に示すように、観察者はレンチキュラレンズ３を通してサブ画素を観察するため、サブ画素の横方向１２における見かけの長さは、レンチキュラレンズ３により拡大されて、（Ｌ／Ｐ）×ｂとなる。そして、１つの表示画素においては１つのサブ画素が横方向１２に沿って配列されているため、表示画素の横方向１２における見かけの長さも（Ｌ／Ｐ）×ｂとなる。一方、サブ画素の縦方向１１における見かけの長さはａのままであり、１つの表示画素においては３色のサブ画素が縦方向１１に沿って配置されているため、表示画素の縦方向１１における見かけの長さは（３×ａ）である。本実施形態においては、サブ画素の配列ピッチが上記数式３６を満たすため、表示画素の縦方向１１における見かけの長さ（３×ａ）が、表示画素の横方向１２における見かけの長さ（Ｌ／Ｐ）×ｂに等しくなる。この結果、サブ画素を図１９及び図２０に示すように配列したときに、観察者がレンチキュラレンズ３を介して表示パネル２を見た際の表示画素の見かけの形状を、完全な正方形にすることができる。これにより、画像の視認性がより一層向上し、特に、文字の視認性が著しく向上する。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第３の実施形態と同様である。
【０１０４】
なお、本実施形態においては、前述の第４の実施形態と同様に、表示パネル２において、同色のサブ画素をモザイク状に配置してもよい。
【０１０５】
（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施形態について説明する。図２１は本実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。また、この表示装置におけるサブ画素の配列を示す上面図は、図３と同一である。図２１に示すように、本実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、レンチキュラレンズの替わりにパララックスバリア８が設けられている点が異なっている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１０６】
次に、図２１及び図４を参照して、本実施形態に係る立体表示装置の動作について説明する。図２１に示すように、光源（図示せず）が光を出射し、この光が表示パネル２に入射する。このとき、表示パネル２の左眼用サブ画素４１が左眼用画像を表示すると共に、右眼用サブ画素４２が右眼用画像を表示する。そして、表示パネル２の左眼用サブ画素４１及び右眼用サブ画素４２に入射した光は、これらの画素を透過し、パララックスバリア８に向かう。そして、これらの光はパララックスバリア８のスリット８ａを通過することにより、夫々領域ＥＬ及びＥＲ（図４参照）に向けて出射する。このとき、観察者が左眼６１を領域ＥＬに位置させ、右眼６２を領域ＥＲに位置させることにより、左眼６１に左眼用の画像が入力されると共に、右眼６２に右眼用の画像が入力される。左眼用画像と右眼用画像に視差が存在する場合には、観察者は立体画像として認識することができる。視差が存在しない場合には平面画像として認識することができる。
【０１０７】
本実施形態においては、パララックスバリア８を使用することにより、レンチキュラレンズを使用する場合と比較して、レンズの模様による表示画像の品質劣化が発生しないという利点がある。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。なお、前述の第２乃至第７の実施形態においても、レンチキュラレンズの替わりに、パララックスバリアを使用することができる。
【０１０８】
上述の第１乃至第８の実施形態においては、画像表示装置として、視点が左眼用視点と右眼用視点の２視点であり、立体画像及び平面画像の双方を表示することができる立体画像平面画像表示装置について説明した。しかしながら、本発明に係る画像表示装置はこれに限定されず、３視点以上の視点を持つ画像表示装置であってもよく、観察者が各視点から画像を両眼で観察するような画像表示装置であってもよい。これにより、１台の画像表示装置が相互に異なる視点に相互に異なる画像を表示し、複数の観察者が相互に異なる角度からこの画像表示装置を観察することにより、複数の観察者が相互に異なる画像を観察することができる。また、１台の画像表示装置が相互に異なる視点に相互に異なる画像を表示し、観察者が観察角度を変えることにより、複数の画像を任意に切り替えて観察することができる。以下、本発明の第９の実施形態において、このような画像表示装置について説明する。
【０１０９】
（第９の実施の形態）
次に、本発明の第９の実施形態について説明する。図２２は本実施形態に係る携帯端末装置を示す斜視図であり、図２３は、本実施形態に係る画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。図２２に示すように、本実施形態においては、携帯端末装置としての携帯電話９に、画像表示装置が組み込まれている。そして、本実施形態は、前述の第１の実施形態と比較して、レンチキュラレンズ３を構成するシリンドリカルレンズ３ａの配列方向が縦方向１１、即ち、画像の垂直方向であり、シリンドリカルレンズ３ａの長手方向が横方向１２、即ち、画像の水平方向である点が異なっている。また、図２３に示すように、表示パネル２の１つの表示画素における第１視点用サブ画素４３及び第２視点用サブ画素４４の配列方向は、シリンドリカルレンズ３ａの配列方向と同じ縦方向１１である。なお、図２２においては、図示を簡略化するために、シリンドリカルレンズ３ａは４本しか図示されていないが、実際には縦方向１１における表示画素の配列数だけシリンドリカルレンズ３ａが形成されている。本実施形態における上記以外の構成は、前述の第１の実施形態と同様である。
【０１１０】
次に、本実施形態に係る画像表示装置の動作について説明する。図２３に示すように、光源１０が光を出射し、この光が表示パネル２に入射する。このとき、表示パネル２の第１視点用サブ画素４３が第１視点用の画像を表示し、第２視点用サブ画素４４が第２視点用の画像を表示する。そして、表示パネル２の第１視点用サブ画素４３及び第２視点用サブ画素４４に入射した光は、これらの画素を透過し、レンチキュラレンズ３に向かう。そして、これらの光はレンチキュラレンズ３のシリンドリカルレンズ３ａにより屈折し、夫々領域Ｅ１及びＥ２に向けて出射する。領域Ｅ１及びＥ２は縦方向１１に沿って配列されている。このとき、観察者が両眼を領域Ｅ１に位置させた場合には、第１視点用の画像を観察することができ、両眼を領域Ｅ２に位置させた場合には、第２視点用の画像を観察することができる。
【０１１１】
本実施形態においては、観察者が携帯電話９の角度を変えるだけで、自分の両眼を領域Ｅ１又は領域Ｅ２に位置させ、第１視点用の画像又は第２視点用の画像を観察できるという利点がある。特に、第１視点用の画像と第２視点用の画像に関連がある場合には、観察角度を変えるという簡単な手法で夫々の画像を観察できるため、利便性が大幅に向上する。なお、複数視点用の画像を横方向に配列した場合には、右眼と左眼とで異なる視点の画像を観察する位置が発生するため、観察者は混乱し、各視点の画像を認識できなくなる。これに対して、本実施形態に示すように、複数視点用の画像を縦方向に配列した場合には、観察者は各視点用の画像を必ず両眼で観察できるため、これらの画像を容易に認識できる。本実施形態における上記以外の効果は、前述の第１の実施形態と同様である。なお、前述の第２乃至第８の実施形態においても、本実施形態は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る携帯端末装置を示す斜視図である。
【図３】本実施形態に係る画像表示装置のサブ画素を示す上面図である。
【図４】本実施形態に係る画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。
【図５】通常のレンチキュラレンズ方式の２眼式立体画像表示装置の光学モデルを示す図である。
【図６】本実施形態におけるシミュレーション方法を示す光学モデル図である。
【図７】横軸に受光面における観察位置の座標をとり、縦軸にこの観察位置における照度をとって、このシミュレーションの結果を示したグラフ図である。
【図８】横軸に受光面における観察位置の座標をとり、縦軸にこの観察位置における照度をとって、レンチキュラレンズの焦点距離を１．８８ｍｍとした場合のシミュレーション結果である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。
【図１０】この表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。
【図１２】この表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。
【図１４】この表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。
【図１６】この表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。
【図１７】本発明の第６の実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。
【図１８】この表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。
【図１９】本発明の第７の実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。
【図２０】この表示装置におけるサブ画素の配列ピッチを示す上面図である。
【図２１】本発明の第８の実施形態に係る画像表示装置を示す斜視図である。
【図２２】本発明の第９の実施形態に係る携帯端末装置を示す斜視図である。
【図２３】本実施形態に係る画像表示装置の動作を示す光学モデル図である。
【図２４】パララックスバリアを使用する立体画像表示方法を示す光学モデル図である。
【図２５】レンチキュラレンズを示す斜視図である。
【図２６】レンチキュラレンズを使用する立体表示方法を示す光学モデル図である。
【図２７】従来の立体画像表示装置におけるサブ画素を示した上面図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１；立体画像平面画像表示装置
２；表示パネル
３；レンチキュラレンズ
３ａ；シリンドリカルレンズ（凸部）
６；遮光部
７；立体可視域
８；パララックスバリア
８ａ；スリット
９；携帯電話
１０；光源
１１；縦方向
１２；横方向
１８；受光面
２５；光線
２６；光学系中心線
４１；左眼用サブ画素
４１１；左眼用赤色サブ画素
４１２；左眼用緑色サブ画素
４１３；左眼用青色サブ画素
４２；右眼用サブ画素
４２１；右眼用赤色サブ画素
４２２；右眼用緑色サブ画素
４２３；右眼用青色サブ画素
４３；第１視点用サブ画素
４４；第２視点用サブ画素
６１；左眼
６２；右眼
７１；左眼領域
７２；右眼領域
１０４；観察者
１０５；パララックスバリア
１０５ａ；スリット
１０６；表示パネル
１０７；立体可視域
１０７ａ；対角線の交点
１０７ｂ；最適観察面
１０８；光源
１２１；レンチキュラレンズ
１２２；シリンドリカルレンズ（凸部）
１２３；右眼用画素
１２４；左眼用画素
１４１；右眼
１４２；左眼
１４３；右眼１４１と左眼１４２の中点
１８２、１８２；光束
ＯＤ；最適観察距離
Ｄ；最大観察距離
ｅ；投影像の幅
ＥＬ、ＥＲ、Ｅ１、Ｅ２；領域
ａ、ｂ、Ｐ；サブ画素の配列ピッチ
Ｌ；シリンドリカルレンズの配列ピッチ
【図１】
2004280052.tif 000003
【図２】
2004280052.tif 000004
【図３】
2004280052.tif 000005
【図４】
2004280052.tif 000006
【図５】
2004280052.tif 000007
【図６】
2004280052.tif 000008
【図７】
2004280052.tif 000009
【図８】
2004280052.tif 000010
【図９】
2004280052.tif 000011
【図１０】
2004280052.tif 000012
【図１１】
2004280052.tif 000013
【図１２】
2004280052.tif 000014
【図１３】
2004280052.tif 000015
【図１４】
2004280052.tif 000016
【図１５】
2004280052.tif 000017
【図１６】
2004280052.tif 000018
【図１７】
2004280052.tif 000019
【図１８】
2004280052.tif 000020
【図１９】
2004280052.tif 000021
【図２０】
2004280052.tif 000022
【図２１】
2004280052.tif 000023
【図２２】
2004280052.tif 000024
【図２３】
2004280052.tif 000025
【図２４】
2004280052.tif 000026
【図２５】
2004280052.tif 000027
【図２６】
2004280052.tif 000028
【図２７】
2004280052.tif 000029