(57)【要約】      （修正有）【課題】  モアレや色モアレが抑制され、かつ高速画像処理が容易で、平面画像と立体画像のいずれも十分な画質が得られる表示を可能にする。【解決手段】  表示面内に赤、緑、青の画素を配列した表示装置と、表示装置の前面に複数のアパーチャまたは複数のレンズを有し、横方向に１行に並ぶ画素からなる画素行の縦周期が、画素の横周期の３倍であり、同一行内で横方向に赤、緑、青を呈する画素が交互に並ぶように配列し、縦方向に隣接する２行の一方の行の画素は、他方の行の画素に対して横方向位置が、画素の横周期の１／２ずらして配列し、間に１行をおいて同一列内で隣接する行の画素は、赤、緑、青のうち異なる色を呈する画素であり、要素画像のピッチが１８ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）個の画素の幅に等しく、あるいは光線制御素子の横ピッチが１８ｎ個の画素の幅に等しくする。【選択図】  図１
2005086414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示面内に赤、緑、青のいずれかの色を呈する画素が配列された表示装置と、
前記表示装置の前面に設置され、光学的開口部が縦方向に直線状に延びる複数のアパーチャまたは複数のレンズを有し前記画素からの光線方向を制御することにより前記表示装置の前記表示面を前記光線制御素子の前記アパーチャまたは前記レンズごとに対応した要素画像に分割する光線制御素子とを備え、
横方向に１行に並ぶ前記画素からなる画素行の縦周期が、前記画素の横周期の３倍であり、
同一行内で横方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、
縦方向に隣接する２行の一方の行の前記画素は、他方の行の前記画素に対して横方向位置が、前記画素の横周期の１／２ずらして配列され、
間に１行をおいて同一列内で隣接する行の前記画素は、赤、緑、青のうち異なる色を呈する前記画素であり、
前記要素画像のピッチが１８ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）個の前記画素の幅に等しく、かつ前記光線制御素子の横ピッチが１８ｎ個の前記画素の幅より小さいことを特徴とする立体表示装置。
【請求項２】
表示面内に赤、緑、青のいずれかの色を呈する画素が配列された表示装置と、
前記表示装置の前面に設置され、光学的開口部が縦方向に直線状に延びる複数のアパーチャまたは複数のレンズを有し前記画素からの光線方向を制御することにより前記表示装置の前記表示面を前記光線制御素子の前記アパーチャまたは前記レンズごとに対応した要素画像に分割する光線制御素子とを備え、
横方向に１行に並ぶ前記画素からなる画素行の縦周期が、前記画素の横周期の３倍であり、
同一行内で横方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、
縦方向に隣接する２行の一方の行の前記画素は、他方の行の前記画素に対して横方向位置が、前記画素の横周期の１／２ずらして配列され、
間に１行をおいて同一列内で隣接する行の前記画素は、赤、緑、青のうち異なる色を呈する前記画素であり、
前記要素画像のピッチの平均値が１８ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）個の前記画素の幅より大きく、かつ前記光線制御素子の横ピッチが１８ｎ個の前記画素の幅に等しいことを特徴とする立体表示装置。
【請求項３】
表示面内に赤、緑、青のいずれかの色を呈する画素が配列された表示装置と、
前記表示装置の前面に設置され、光学的開口部が縦方向に直線状に延びる複数のアパーチャまたは複数のレンズを有し前記画素からの光線方向を制御することにより前記表示装置の前記表示面を前記光線制御素子の前記アパーチャまたは前記レンズごとに対応した要素画像に分割する光線制御素子と、
前記表示装置の画素面と前記光線制御素子の間に２０以上７０以下のヘイズを有する拡散層とを備え、
横方向に１行に並ぶ前記画素からなる画素行の縦周期が、前記画素の横周期の３倍であり、
同一行内で横方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、
同一列内で縦方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、
前記要素画像のピッチが９ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）個の前記画素の幅に等しく、かつ前記光線制御素子の横ピッチが９ｎ個の前記画素の幅より小さいことを特徴とする立体表示装置。
【請求項４】
表示面内に赤、緑、青のいずれかの色を呈する画素が配列された表示装置と、
前記表示装置の前面に設置され、光学的開口部が縦方向に直線状に延びる複数のアパーチャまたは複数のレンズを有し前記画素からの光線方向を制御することにより前記表示装置の前記表示面を前記光線制御素子の前記アパーチャまたは前記レンズごとに対応した要素画像に分割する光線制御素子と、
前記表示装置の画素面と前記光線制御素子の間に２０以上７０以下のヘイズを有する拡散層とを備え、
横方向に１行に並ぶ前記画素からなる画素行の縦周期が、前記画素の横周期の３倍であり、
同一行内で横方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、
同一列内で縦方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、
前記要素画像のピッチの平均値が９ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）個の前記画素の幅より大きく、かつ前記光線制御素子の横ピッチが９ｎ個の前記画素の幅に等しいことを特徴とする立体表示装置。
【請求項５】
すべての要素画像の境界が、縦方向に隣接する行の斜め方向に最近接である２つの前記画素の画素中心の中間に設定され、かつ前記要素画像の総数が偶数であり全表示面内において左右対称に配置されることを特徴とする請求項１または３記載の立体表示装置。
【請求項６】
前記要素画像の総数が偶数であり前記表示装置の全表示面内において前記要素画像が左右対称に配置され、前記全表示面内の横方向の中心位置における前記要素画像の境界が、縦方向に隣接する行の斜め方向に最近接である２つの前記画素の画素中心の中間に設定されることを特徴とする請求項２または４記載の立体表示装置。
【請求項７】
同一色を呈する画素が斜め方向に２つのみ連続隣接して配列されることを特徴とする請求項１または２記載の立体表示装置。
【請求項８】
立体画像表示時に、縦横６ｎ×１８ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）個の画素からなる略正方形の実効画素により、光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である３ｎ個の画素に同一視差画像情報を与え、合計３６ｎ視差として画像信号を表示する手段と、
前記光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時に、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる略正方形の実効画素により、行ごとの１／６実効画素幅の横位置ずれを無視し実効画素が正方配列であるとみなして画像信号を表示する手段とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の立体表示装置。
【請求項９】
立体画像表示時に、縦横３ｎ×９ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）個の画素からなる正方形の実効画素により、光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である３ｎ個の画素に同一視差画像情報を与え、合計９ｎ視差として画像信号を表示する手段と、
前記光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時に、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる正方形の実効画素により、画像信号を表示する手段とを備えることを特徴とする請求項３または４記載の立体表示装置。
【請求項１０】
縦方向の画素数が６の倍数でない場合、あるいは立体表示時の縦方向の実効画素数がＶＧＡ、ＸＧＡ等の標準規格に一致しない場合において、余剰の画素行部分を上下に均等に配置あるいは上または下にまとめて配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形を表示することを特徴とする請求項１または２記載の立体表示装置。
【請求項１１】
縦方向の画素数が３の倍数でない場合、あるいは立体表示時の縦方向の実効画素数がＶＧＡ、ＸＧＡ等の標準規格に一致しない場合において、余剰の画素行部分を上下に均等に配置あるいは上または下にまとめて配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形を表示することを特徴とする請求項３または４記載の立体表示装置。
【請求項１２】
横方向の画素数が１８の倍数でない場合、あるいは立体表示時の横方向の実効画素数がＶＧＡ、ＸＧＡ等の標準規格に一致しない場合において、余剰の画素列部分を左右に均等に配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形あるいは両端部の画像をぼかした画像を表示することを特徴とする請求項１または２記載の立体表示装置。
【請求項１３】
横方向の画素数が９の倍数でない場合、あるいは立体表示時の横方向の実効画素数がＶＧＡ、ＸＧＡ等の標準規格に一致しない場合において、余剰の画素列部分を左右に均等に配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形あるいは両端部の画像をぼかした画像を表示することを特徴とする請求項３または４記載の立体表示装置。
【請求項１４】
前記表示装置の隣接行の最も近い同色の画素は、同一フィールドにおいて異なる極性の画像信号により駆動されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の立体表示装置。
【請求項１５】
前記表示装置の同一列内で最も近い画素は、同一フィールドにおいて異なる極性の画像信号により駆動されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の立体表示装置。
【請求項１６】
請求項１または２記載の立体表示装置において、
立体画像表示時に、縦横６ｎ×１８ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）個の画素からなる略正方形の実効画素により、前記光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である３ｎ個の画素に同一視差画像情報を与え、合計３６ｎ視差として画像信号を表示し、
前記光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時に、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる略正方形の実効画素により、行ごとの１／６実効画素幅の横位置ずれを無視し実効画素が正方配列であるとみなして画像信号を表示することを特徴とする画像表示方法。
【請求項１７】
請求項３乃至４記載の立体表示装置において、
立体画像表示時には、縦横３ｎ×９ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）個の画素からなる正方形の実効画素により、前記光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である３ｎ個の画素に同一視差画像情報を与え、合計９ｎ視差として画像信号を表示し、
前記光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時に、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる正方形の実効画素により、画像信号を表示す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、立体表示装置および画像表示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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方式の要望が高くなっている。このタイプの立体動画表示装置には、ホログラフィの原理を利用するものもあるが実用化が難しく、直視型或いは投影型の液晶表示装置やプラズマ表示装置など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。視差バリアを用いる方式にも、さらに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】
一般にＩＰ方式とＬＳ（レンチキュラーシート）方式の違いは、画素が像面にあるか焦平面にあるかの違いであるとされている。しかし現実的な設計、特に画素数が多い場合においては、像面と焦平面の違いは、収差がないとしても０．１ｍｍ以下であり、精度上区別は難しい上、視距離における光線の収束の有無も区別が難しい。本明細書でいうＩＰ方式は、像面と焦平面の位置では区別せず、視距離において正常な立体像が見える横方向視点位置が任意（連続的）である構成をさす。また、本明細書でいう多眼方式は、ＬＳ方式とは等価ではなく（光線の収束の有無は問わず）、視距離において正常な立体像が見える横方向視点位置が眼間距離をもとに定められている構成をさす。
【０００５】
ＩＰ方式でも多眼方式でも、通常は視距離が有限であるため、その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を作成している。
【０００６】
ＩＰ方式では、眼の位置から見た場合の視差バリアピッチＰｓが画素間ピッチＰｐの整数倍でないため、ブラックマトリクスが無視できない場合には、モアレが見えることがある。特に、水平方向の開口率が小さいスリット或いはレンチキュラーシートを使用するとモアレが見えやすい。視距離において眼に見える視差バリアピッチＰｓが画素間ピッチＰｐの整数倍である多眼式の場合でも視距離を前後に外れると同様の原理でモアレが見えるが、画素の水平方向の開口率が５０％で、且つ、デルタ配列であればモアレは解消でき、その他の画素形状でもモアレが解消できることが知られている（例えば特許文献１参照）。また、レンチキュラーシートを９．５度程度傾けることによりモアレが解消することも知られている（例えば特許文献２参照）。デルタ配列や斜め方向のレンチキュラーシートの利用により、水平方向の視差を垂直方向すなわち２行以上に振り分けて割り当てることも可能になり、縦横の解像度の差を小さくして、視差数をかせげるという利点もある。このほか、拡散フィルムやデフォーカスによってもモアレや色モアレが低減できることが知られている（例えば特許文献３参照）。
【０００７】
立体画像を表示する場合、複数のカメラから撮像された映像など、元となる画像データは、通常の平面表示用画像データと同様に、画素配列は正方配列であり、画素形状は正方形であることから、高速画像処理によって立体画像に変換するためには、立体表示装置側においても実効画素が正方配列かつ正方形状であることが望ましい。立体表示装置において、水平方向と垂直方向の解像度を合わせるには、即ち、実効画素の縦横比を１にするには、カラーフィルタがストライプ配列の場合、視差数を３の倍数にする必要がある。しかし、このように視差数を設定する場合には、水平方向に沿ったカラーフィルタの色の周期と視差バリアの周期が近いため、色モアレが見える問題がある。その対策として、視差数を３の倍数からずらす方法があるが、実効画素の縦横比が１でなくなり、画像を変換する必要が生じる。他の対策として、カラーフィルタをモザイク配列にする方法も提案されている。
【０００８】
さらに、立体表示装置を、立体表示モードと平面表示モードの間で切り替え可能な方式も開示されており、視差バリアを液晶素子で構成してスイッチングする、レンチキュラーシートの表示面からの距離を切り替える、液晶レンズを利用するなどの方法が知られている。
【特許文献１】特開平７−１５７５２
【特許文献２】特表２００１−５０１０７３
【特許文献３】特開平８−１４９５２０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のように、従来の立体表示装置にあっては、モアレを解消する方法は、上述したいくつかの文献に開示されている。しかしながら、モアレ或いは色モアレを抑制し、且つ、高速画像処理に適するように画素の縦横比が１であると同時に正方配列とし、視差ごとの色情報を欠落させないことや、色分布が偏りをなくすことが困難である問題がある。
【００１０】
また、従来の立体表示装置においては、平面的画像（２次元）表示と立体的画像（３次元）表示を切り替えたときに解像度が大きく変わり、色分布の偏りなどにより平面表示時の画質が低下するという問題が依然としてある。
【００１１】
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、モアレ或いは色モアレを抑制し、且つ、画素の縦横比を１であると同時に正方配列として視差ごとの色情報を欠落させず、平面的画像表示と立体的画像表示を切り替えても解像度や画質が大きく変わらない立体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】
【００１２】
本発明の第１の態様による立体表示装置は、表示面内に赤、緑、青のいずれかの色を呈する画素が配列された表示装置と、前記表示装置の前面に設置され、光学的開口部が縦方向に直線状に延びる複数のアパーチャまたは複数のレンズを有し前記画素からの光線方向を制御することにより、前記表示装置の前記表示面を前記光線制御素子の前記アパーチャまたは前記レンズごとに対応した要素画像に分割する光線制御素子とを備え、横方向に１行に並ぶ前記画素からなる画素行の縦周期が、前記画素の横周期の３倍であり、同一行内で横方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、縦方向に隣接する２行の一方の行の前記画素は、他方の行の前記画素に対して横方向位置が、前記画素の横周期の１／２ずらして配列され、間に１行をおいて同一列内で隣接する行の前記画素は、赤、緑、青のうち異なる色を呈する前記画素であり、前記要素画像のピッチが１８ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）個の前記画素の幅に等しく、かつ前記光線制御素子の横ピッチが１８ｎ個の前記画素の幅より小さいことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の第２の態様による立体表示装置は、表示面内に赤、緑、青のいずれかの色を呈する画素が配列された表示装置と、前記表示装置の前面に設置され、光学的開口部が縦方向に直線状に延びる複数のアパーチャまたは複数のレンズを有し前記画素からの光線方向を制御することにより前記表示装置の前記表示面を前記光線制御素子の前記アパーチャまたは前記レンズごとに対応した要素画像に分割する光線制御素子とを備え、横方向に１行に並ぶ前記画素からなる画素行の縦周期が、前記画素の横周期の３倍であり、同一行内で横方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、縦方向に隣接する２行の一方の行の前記画素は、他方の行の前記画素に対して横方向位置が、前記画素の横周期の１／２ずらして配列され、間に１行をおいて同一列内で隣接する行の前記画素は、赤、緑、青のうち異なる色を呈する前記画素であり、前記要素画像のピッチの平均値が１８ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）個の前記画素の幅より大きく、かつ前記光線制御素子の横ピッチが１８ｎ個の前記画素の幅に等しいことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第３の態様による立体表示装置は、表示面内に赤、緑、青のいずれかの色を呈する画素が配列された表示装置と、前記表示装置の前面に設置され、光学的開口部が縦方向に直線状に延びる複数のアパーチャまたは複数のレンズを有し前記画素からの光線方向を制御することにより前記表示装置の前記表示面を前記光線制御素子の前記アパーチャまたは前記レンズごとに対応した要素画像に分割する光線制御素子と、前記表示装置の画素面と前記光線制御素子の間に２０以上７０以下のヘイズを有する拡散層とを備え、横方向に１行に並ぶ前記画素からなる画素行の縦周期が、前記画素の横周期の３倍であり、同一行内で横方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、同一列内で縦方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、前記要素画像のピッチが９ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）個の前記画素の幅に等しく、かつ前記光線制御素子の横ピッチが９ｎ個の前記画素の幅より小さいことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第４の態様による立体表示装置は、表示面内に赤、緑、青のいずれかの色を呈する画素が配列された表示装置と、前記表示装置の前面に設置され、光学的開口部が縦方向に直線状に延びる複数のアパーチャまたは複数のレンズを有し前記画素からの光線方向を制御することにより前記表示装置の前記表示面を前記光線制御素子の前記アパーチャまたは前記レンズごとに対応した要素画像に分割する光線制御素子と、前記表示装置の画素面と前記光線制御素子の間に２０以上７０以下のヘイズを有する拡散層とを備え、横方向に１行に並ぶ前記画素からなる画素行の縦周期が、前記画素の横周期の３倍であり、同一行内で横方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、同一列内で縦方向に赤、緑、青を呈する前記画素が交互に並ぶように配列され、前記要素画像のピッチの平均値が９ｎ（ｎ＝１，２，３・・・）個の前記画素の幅より大きく、かつ前記光線制御素子の横ピッチが９ｎ個の前記画素の幅に等しいことを特徴とする。
【００１６】
なお、すべての要素画像の境界が、縦方向に隣接する行の斜め方向に最近接である２つの前記画素の画素中心の中間に設定され、かつ前記要素画像の総数が偶数であり全表示面内において左右対称に配置されるように構成してもよい。
【００１７】
なお、前記要素画像の総数が偶数であり前記表示装置の全表示面内において前記要素画像が左右対称に配置され、前記全表示面内の横方向の中心位置における前記要素画像の境界が、縦方向に隣接する行の斜め方向に最近接である２つの前記画素の画素中心の中間に設定されるように構成してもよい。
【００１８】
なお、同一色を呈する画素が斜め方向に２つのみ連続隣接して配列されるように構成してもよい。
【００１９】
なお、立体画像表示時に、縦横６ｎ×１８ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）個の画素からなる略正方形の実効画素により、光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である３ｎ個の画素に同一視差画像情報を与え、合計３６ｎ視差として画像信号を表示する手段と、前記光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時に、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる略正方形の実効画素により、行ごとの１／６実効画素幅の横位置ずれを無視し実効画素が正方配列であるとみなして画像信号を表示する手段とを備えるように構成してもよい。
【００２０】
なお、立体画像表示時に、縦横３ｎ×９ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）個の画素からなる正方形の実効画素により、光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である３ｎ個の画素に同一視差画像情報を与え、合計９ｎ視差として画像信号を表示する手段と、前記光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時に、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる正方形の実効画素により、画像信号を表示する手段とを備えるように構成してもよい。
【００２１】
なお、縦方向の画素数が６の倍数でない場合、あるいは立体表示時の縦方向の実効画素数がＶＧＡ、ＸＧＡ等の標準規格に一致しない場合において、余剰の画素行部分を上下に均等に配置あるいは上または下にまとめて配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形を表示してもよい。
【００２２】
なお、縦方向の画素数が３の倍数でない場合、あるいは立体表示時の縦方向の実効画素数がＶＧＡ、ＸＧＡ等の標準規格に一致しない場合において、余剰の画素行部分を上下に均等に配置あるいは上または下にまとめて配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形を表示してもよい。
【００２３】
なお、横方向の画素数が１８の倍数でない場合、あるいは立体表示時の横方向の実効画素数がＶＧＡ、ＸＧＡ等の標準規格に一致しない場合において、余剰の画素列部分を左右に均等に配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形あるいは両端部の画像をぼかした画像を表示してもよい。
【００２４】
なお、横方向の画素数が９の倍数でない場合、あるいは立体表示時の横方向の実効画素数がＶＧＡ、ＸＧＡ等の標準規格に一致しない場合において、余剰の画素列部分を左右に均等に配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形あるいは両端部の画像をぼかした画像を表示してもよい。
【００２５】
なお、前記表示装置の隣接行の最も近い同色の画素は、同一フィールドにおいて異なる極性の画像信号により駆動されるように構成してもよい。
【００２６】
なお、前記表示装置の同一列内で最も近い画素は、同一フィールドにおいて異なる極性の画像信号により駆動されるように構成してもよい。
【００２７】
また、本発明の第５の態様による画像表示方法は、立体画像表示時に、縦横６ｎ×１８ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）個の画素からなる略正方形の実効画素により、前記光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である３ｎ個の画素に同一視差画像情報を与え、合計３６ｎ視差として画像信号を表示し、光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時に、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる略正方形の実効画素により、行ごとの１／６実効画素幅の横位置ずれを無視し実効画素が正方配列であるとみなして画像信号を表示することを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の第６の態様による画像表示方法は、立体画像表示時には、縦横３ｎ×９ｎ（ｎ＝１，２，３，・・・）個の画素からなる正方形の実効画素により、前記光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である３ｎ個の画素に同一視差画像情報を与え、合計９ｎ視差として画像信号を表示し、前記光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時には、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる正方形の実効画素により、画像信号を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、モアレや色モアレが抑制されかつ高速画像処理に適するように画素の縦横比が１であると同時に正方配列とし、視差ごとの色情報が欠落せず、平面的画像（２次元）表示と立体的画像（３次元）表示を切り替えたときに解像度や画質が大きく変わらない、という条件を同時に満たすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態に係る立体表示装置を詳細に説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態による立体表示装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【００３２】
この図１に示すような立体表示装置においては、液晶パネルなどの平面状の視差画像表示部の表示面の前面に、光線制御素子として光学開口が垂直方向に延びるシリンドリカルレンズからなるレンチキュラーシート３３４が配置されている。光学開口が斜めや階段状でなく縦に一直線であるため、立体表示時の画素配列を正方配列にすることが容易である。表示面には、縦横比が３：１の画素３４が、横方向には直線状に１行に並び、各画素３４は同一行内で横方向に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）が交互に並ぶように配列されている。画素配列の平面図として、図５および図６にその例を示している。図５および図６において、−１８から１８までの数字は、視差番号を表しており、隣接視差番号は隣接行に割り当てられている。画素行の縦周期は、画素３４の横周期Ｐｐの３倍であり、縦方向に隣接する行の画素３４は、画素３４の横方向位置が、画素３４の横周期の１／２ずらして配列されている。隣接行の画素３４は一部同じ色の画素３４が隣接しているが、間に１行をおいて同一列内で隣接する行の画素３４は、異なる色を呈する画素３４が配置されている。
【００３３】
各画素３４は一定の面積比率で開口部あるいは発光部を有し、その開口部はブラックマトリクス３５で囲まれている。このように画素が隣接する行で配列がシフトされ、列がジグザグに形成されている。従って、表示画面全体では、モアレ或いは色モアレが相殺されて画像を表示することができる。
【００３４】
開口部の水平方向の幅は、遮光部の水平方向の幅と同程度であるが、レンズのデフォーカスや収差、表示面とレンチキュラーシートの間の（液晶パネルの構成要素である）偏光板に付随した拡散フィルムなどがある場合には、水平画素開口幅はモアレが発生しないようにこれらを考慮して設計される。
【００３５】
尚、カラー画像を表示するカラー画像表示装置においては、ＲＧＢの３つの画素３４で１実効画素、即ち、輝度と色が任意に設定できる最小単位が構成される。ＲＧＢのひとつひとつは、一般的にはサブピクセルと呼ばれることが多い。この明細書においては、以下、一般的な呼称であるサブピクセル及びピクセルの概念を含めて単に画素３４として説明する。
【００３６】
再び図１に戻り、この図１に示される表示画面では、１８列６行の画素３４で１実効画素４３（この１実効画素４３は、図１において黒枠で示されている）が構成される。２行の組で画素の水平位置がずれているため、２行内に３６の異なる水平位置の画素群があり、実効画素４３内には１水平位置ごとに縦に１行おきに並ぶ３画素がある。従って、このような表示部の構造では、水平方向に３６視差を与える立体表示が可能となる。尚、垂直方向にも視差を与える場合には、水平方向の実効画素４３の境界を垂直方向の要素画像境界とみなし、垂直方向に２視差を割り当て、水平方向と掛け合わせて合計７２視差を与えることも可能である。
【００３７】
なお、図１は、表示面全体の中央付近の部分を示しており、光線制御素子は要素画像（実効画素４３）のほぼ正面にある。
【００３８】
この表示構造では、水平方向に３６視差がある立体表示が可能であり、多眼式の場合は３６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画素ピッチより小さくなる。
【００３９】
ＩＰ（インテグラルフォトグラフィー）方式の場合は、例えば１８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、実効画素の幅は、表示面内の位置により３６列分或いは３７列分となる。すなわち、要素画像ピッチの平均値が１８画素幅より大きく、かつ光線制御素子３３４の横ピッチが１８画素幅である。実効画素４３が縦横比１かつ正方配列であることから、垂直方向は、水平方向と実質同じ実効解像度で表示することができる。従って、表示画像の作成が容易となり、各画素に与える表示情報を比較的高速に求めることができる。垂直方向の解像度は、必ずしも水平解像度にあわせる必要はなく、最大解像度は画素行ピッチにより決定され、実質的に水平方向より高い解像度で表示することもできる。このような表示では、実感される解像度は、実効水平解像度よりも高くなる。
【００４０】
図１８に示すフローチャートに、立体表示モードと平面表示モードの切り替え処理を示す。立体画像表示時には、実効画素４３の範囲である縦横６×１８の画素からなる略正方形の実効画素により、光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である３画素に同一視差画像情報を与え、合計３６視差として画像信号を与え表示する。光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時には、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる略正方形の実効画素により、行ごとの１／６実効画素幅の横位置ずれを無視し実効画素が正方配列であるとみなして画像信号を与え表示する。
【００４１】
このように、表示の態様に応じて解像度を変えることも可能である。切り替え方法としては、手動スイッチやレンチキュラーシート着脱と連動させた自動検出などにより、視差画像処理部に選択信号を送る方法がある。視差画像処理部は、立体表示装置本体とは別の画像処理装置内におくことも可能である。
【００４２】
尚、多眼式の場合は３６眼として要素画像ピッチＰｅは、１８画素間ピッチＰｐと同じになるが、ＩＰ方式の場合は、一般的には画素間ピッチＰｐの整数倍にならない。ＩＰ方式のうち視差バリアピッチＰｓが画素間ピッチＰｐの１８倍で３６視差と呼ぶ場合でも要素画像ピッチＰｅは、１８画素間ピッチＰｐよりわずかに大きい値（例えば１８．０２）となる。従って、厳密には水平方向の解像度と垂直方向の解像度はわずかに異なるが、同じとして扱っても実用上ほとんど問題はない。
【００４３】
図２に示す表示画面例では、図１の例と異なり、同じ色の画素３４が斜めに一直線を形成するように構成されている。この場合でも本発明の目的はほぼ達成されるが、立体表示時の視差画像間の色の分布や、平面表示切り替え時の画質の点で図１の例のほうが好ましい。平面表示切り替え時には、横の直線表示はいずれの場合も問題ないが、縦の直線表示は図７（ａ）、（ｂ）のような差が生じ、図７（ｂ）に相当する図２の構成では段差のある斜線に見えてしまう問題が生じる。なお、図７において、Ｗは白、Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を示している。
【００４４】
図３に示す表示画面例は比較例であり、画素３４の縦横比が３対４である、一般にデルタ配列と呼ばれる画素形状と配列であるが、立体表示時の視差画像（１行おきに縦に並ぶ３画素から構成）が均等な色成分を持つようにするため、同じ色の画素が斜めに一直線を形成しないように構成されている。この場合は、要素画像ピッチあるいは視差バリアピッチが４．５画素ピッチの倍数であれば、立体表示時の正方画素・正方配列・色分布・水平視差垂直割当などを満たすことが可能である。しかし、図３に示す表示画面においては、図７（ｃ）のように、平面画像表示に切り替えた場合の直線の粗さが縦横方向とも特に目立つため、高精細情報ディスプレイとしては適さず、本発明の目的には合わない。
【００４５】
図４に示す表示画面例も比較例であり、要素画像ピッチＰｅあるいは視差バリアピッチＰｓが画素ピッチＰｐの９倍であり、視差数が１８である。この場合は、実効画素を４３のように正方形にすると視差画像間の色成分および画素数が交互に２または１となってしまうため、色成分の欠落をなくすには実効画素は縦に２倍のサイズにせざるを得なくなり、本発明の目的には合わない。ＰｅあるいはＰｓがＰｐの１８の倍数でない９の倍数（例えば２７）の場合なども同様である。
【００４６】
図６に示す表示画面例は、図５に比較し、画素の中心位置を変えずに、開口部の形状を変えている例である。このように、画素の中心（重心）位置を変えない範囲で、開口部の形状をわずかに変えることは本発明の趣旨に反しない。同様に、光線制御素子の光学開口の形状も、各画素に対する中心（重心）の相対位置を変えない範囲で、開口部の形状をわずかに変えることは本発明の趣旨に反しない。
【００４７】
上述した実施形態および比較例も含め、図３０に、視差数（１行当たり）・カラー配列・光線制御素子光学開口方向による特性の違いをまとめた比較表を示した。表中のｎは任意の自然数である。ここでは、モアレが発生しない組み合わせのみリストアップしている。また、デルタ配列は図３の説明で述べたような平面画像表示時の画質の点から縦横比３対１の場合に限定した。「モザイクデルタ」とは、デルタ配列でかつ１行おいた隣接画素が異なる色（すなわち１行おきに見ればモザイク配列的）であることを意味し、図１乃至図６の色配列はすべてこれに該当する。モザイクデルタでない単なるデルタ配列とは、よく知られているように、縦に１行おいた隣接画素が同色である。図３０の表のうち、○は特性が良好、△は特性がやや不十分、×は特性が不良であることを示す。１行当たりの視差数は、平行光線の組を持つＩＰの場合Ｐｓ／Ｐｐ、多眼の場合Ｐｅ／Ｐｐに対応する。この比較表によれば、モアレなしという前提で、高速画像処理に適した正方画素・正方配列と、画質を左右する色分布が、すべて良好である組み合わせは限られている。
【００４８】
図１、図５、図６を参照する例では、画素ピッチの１８ｎ倍の要素画像４３あるいは視差バリアピッチと、垂直方向に延びる光学開口をもつ光線制御素子３３４と、縦横比３対１の画素がデルタ状に配列しかつ間に１行をおいて同一列内で隣接する行の画素３４が異なる色を呈する画素であり（モザイクデルタ）、かつ同一色が連続して直線を形成しない。このような構成によって、立体表示および平面表示のいずれの場合においても実効的な画素の縦横比が１になり、かつ実効的な画素が正方配列になり、容易に高速な画像処理が可能となる。図３０の比較表において、これが最も望ましい構成の１つであることが示されている。
【００４９】
さらに、液晶表示装置ではフリッカやクロストークを抑制するために、フィールドごとに極性反転駆動を行うことが多いが、本実施形態のように色配列が通常と異なる場合、特に光線制御素子を無効化した平面表示時に単一色で表示した場合に色フリッカが発生する場合がある。また、立体表示時は、視点の位置によって、見える画素列の組が変わるため、単なる信号線反転駆動（Ｖライン反転駆動）などでは部分的にフリッカが発生する場合がある。これを防止するために、隣接行の最も近い同色の画素を同一フィールドにおいて異なる極性の画像信号により駆動する、あるいは、同一列内で最も近い画素を同一フィールドにおいて異なる極性の画像信号により駆動することが望ましく、双方を行うことがより好ましい。すなわち、色の並ぶ斜め方向と、同一極性が並ぶ斜め方向を交差させるような配置が適する。同一フィールドにおける信号極性の配置を示した例として図３３乃至図３５のようなパターンがある。
【００５０】
次に、多眼式及びＩＰ方式の視差画像配置による立体表示について図８〜図１７を用いて説明する。この図８〜図１７に示す立体画像の表示は、図１〜図７を参照して説明した表示装置によって実現される。
【００５１】
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、画素とスリットとを結ぶ線と視距離面上の水平線（視点高さ位置）との交点毎に画像処理（コンピュータグラフィクスの場合レンダリング）して透視投影画像が作成される。ここで、画素に代えて画素列とスリットを結ぶ面と視距離面上の水平線との交点（視点）と画素毎に透視投影画像が作成されても良い。
【００５２】
図８（ａ）は、光線制御素子または視差バリアとしてのレンチキュラーシート３３４の斜視図であり、図８（ｂ）は、光線制御素子または視差バリアとしてのスリット３３３の斜視図である。
【００５３】
図９は、立体表示装置の全体を概略的に示す斜視図である。この図９に示す立体表示装置においては独立した拡散シート３０１が平面画像表示部３３１と視差バリア３３２の間に設けられているが必ずしも必要ではなく、平面画像表示部３３１が液晶表示装置の場合には偏光板表面の拡散層で代用してもよく、視差バリア３３２の代わりにレンチキュラーシートを用いた場合にはレンチキュラーシート裏面が拡散特性を有するものになっていてもよい。
【００５４】
図１０は、図９に示した立体表示装置の表示部を基準にして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であり、図１０（ａ）に平面画像表示部３３１、視差バリア３３２の正面図、図１０（ｂ）に立体表示装置の画像配置を示す平面図、図１０（ｃ）に立体表示装置の側面図を示す。図９及び図１０に示すように、立体表示装置は、液晶表示素子などの平面画像表示部３３１及び光学的開口を有する視差バリア３３２を備えている。視差バリア３３２は、一種の光学的開口に相当し、図８（ａ）、（ｂ）に示すような垂直方向に光学的開口が直線状に伸び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シート３３４或いはスリット３３３で構成される。この立体表示装置においては、水平方向の視角３４１及び垂直方向の視角３４２の範囲内において、眼の位置から視差バリア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。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（水平方向）が１９２０であり、縦方向（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。
【００５５】
図１１或いは図１２は、立体表示装置の表示部の水平断面を概略的に示したものである。ここに示すようにスリット３３３或いはレンチキュラーシート３３４の水平方向のピッチＰｓ（周期）は、正確に整数画素分に定められている。即ち、各スリット３３３間の中心を通る中心軸３５１（図１１参照）或いはレンチキュラーシート３３４の隣接するレンチキュラーレンズの境界を通る基準軸３５２（図１２参照）は、奇数行の画素（図中実線で示す画素）の中心と偶数行の画素（図中破線で示す画素）の中心の中間を通る。中心軸３５１或いは基準軸３５２間に相当する領域には、整数個の画素が配置され、中心軸３５１或いは基準軸３５２の水平方向のピッチＰｓ（周期）は、一定に定められている。
【００５６】
図１３は、立体表示装置の表示部正面を概略的に示したものである。ここに示す例では、水平方向のピッチＰｓは、１８画素分に定められている。表示装置の水平画像表示部３３１と視差バリア３３２との間のギャップｄ（図１０（ｂ）参照）は、ガラス基板或いはレンズ材質の屈折率を考慮して実効的に約２ｍｍに定められている。このように、視差バリア３３２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、すでに説明したように一般的に多眼式に分類されず、１次元インテグラルフォトグラフィーに分類され、平行光線の組ができるために立体画像作成効率がよいという特徴がある。これに対し、図１４の水平断面図のように要素画像ピッチ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。
【００５７】
図１０において、視差バリア３３２と視距離面３４３との間の視距離Ｌ、視差バリアピッチＰｓ、視差バリアギャップｄが定められれば、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。
【００５８】
尚、１次元ＩＰ方式にあっては、この直線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とに注意されたい。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。
【００５９】
図１３及び図１５は、それぞれＩＰ方式及び多眼式における表示装置の表示面内における画像の配置方法を、立体表示装置の表示部を正面から見た概念図として示している。表示装置の表示面は、各アパーチャ（視差バリアの開口部）に対応する要素画像３７０に分けられ、要素画像３７０は、ＩＰ方式においてそれぞれ３６列又は３７列の画素列（デルタ配列であるため隣接２行一組の画素からなる列）から構成されている（本来要素画像幅は画素幅Ｐｐの１８倍よりわずかに大きい端数であるが、デジタル的に割り当てるため位置により３６列分又は３７列分としている）。視差割り当て可能な画素列の合計数は、画素が３つのサブ画素から成っておりかつ２行で水平位置がずれていることから１１５２０列、アパーチャ数は３２０（図１３及び図１５において、符号３６４で示す領域に記述されるアパーチャ番号の範囲は、＃−１６０〜＃−１、＃１〜＃１６０）であり、アパーチャピッチＰｓは、１８画素幅と等しい。
【００６０】
図１３及び図１５において、各画素列３６５には、対応する視差番号（この例では、視差番号−３７〜−１、１〜３７の７４方向分）が符号３６３で示す領域に項目として示されている。アパーチャ番号＃１の要素画像は、視差番号−１８〜−１、１〜１８の３６視差の列からなり、アパーチャ番号＃−１５９の要素画像は、視差番号−３７〜−２の３６視差の列からなる。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３６列であるが、３７列になっているアパーチャも出てくる。３７列になるアパーチャ番号を境に、アパーチャ内の視差番号範囲が１つずつシフトされている。３７列になっているアパーチャ番号は、＃５、＃１３、＃２１、＃３０、＃３８、＃４６、＃５５、＃６３、＃７１、＃８０、＃９６、＃１０５、＃１１３、＃１２１、＃１３０、＃１３８、＃１４６、＃１５５（及びそのマイナスの番号）である（視距離７００ｍｍの場合）。
【００６１】
図１７において、各方向の視差画像の配置が開始・終了されるアパーチャ番号（表中ＳｌｉｔＮｕｍｂｅｒ）が示されている。この表には、対応する３Ｄ表示時画素列番号、平面表示装置の列番号および画素列番号とその行の偶奇（奇数行：０、偶数行：１）も示されている。
【００６２】
なお、多眼式の場合においてはＩＰ方式の場合と異なり、図１５のように要素画像幅は、すべて１８画素列の幅からなり、−１８〜−１、１〜１８の視差番号はすべての要素画像に同様に配置される。
【００６３】
図１６は、平行光線の組を持つ条件の１次元ＩＰ方式の視差画像と立体画像の構成方法を示している。表示される物体（被写体）４２１は、実際に立体表示装置の光線制御素子が置かれる面と同じ位置にある投影面４２２に投影される。このとき、垂直方向透視投影・水平方向平行投影になるように、投影面と平行で正面（上下方向の中央）にありかつ視距離面内にある消失線４２３に向かう投影線４２５に沿って投影される。投影線は、水平方向は互いに交わらないが、垂直方向は消失線において交わる。この投影法により、投影面上に、垂直方向透視投影・水平方向平行投影された被写体の像４２４が作成される。この方法は、垂直方向と水平方向で投影方法が異なるという点以外は、市販の３次元コンピュータグラフィクス作成ソフトウェアのラスタライズ、レンダリング操作と同様である。投影面上に垂直方向透視投影・水平方向平行投影された一方向分の画像（視差画像）４２６は、垂直方向に画素１列ごとに分割され、表示装置の表示面４２７に、アパーチャピッチＷｓの間隔（一定数の画素列間隔）をおいて分割配置される。以上の操作を他の投影方向４２８についてもそれぞれ繰り返し、表示面４２７の全体が完成する。投影方向４２８は、この図においては−４，−３，−２，−１，１，２，３，４の８方向のみ示してあるが、視距離により数１０方向が必要であり、図１７の例では７４方向である。ただし、投影された画像４２６は、それぞれ必要な範囲の列のみ作成すればよい。必要な範囲は、図１７に示されている。各投影方向は視差番号に対応するが、各方向は等角度ではなく、視距離面（消失線）上で等間隔になるようにする。すなわちカメラを消失線上で等間隔に平行移動（向きは一定）して撮影することに相当する。
【００６４】
図３１の上側の表（デルタ・モザイクデルタ・視差数３６）は、要素画像ピッチあるいは視差バリアピッチが画素ピッチの１８倍とし、通常の規格の画素数を有する液晶パネルを平面画像表示部に使用した場合に、余剰な行や列が発生する場合があることを示す表である。特に、立体表示時の画素数をＶＧＡ、ＳＶＧＡ、ＸＧＡやその１／４等の標準規格に合わせた場合に、行・列とも余剰が発生することがある。余剰の行や列を周辺に均等に割り振るには、まず、画面全体を左右対称とし、要素画像数を偶数にすることが好ましい。画面全体の中央位置における要素画像境界は、図１９に示したような位置が望ましい。すなわち、多眼の場合、要素画像境界が、縦方向に隣接する行の画素の画素中心の中間に設定され、かつ平面画像表示部２０１の横方向の中心位置２０３に要素画像境界が設定されることが望ましく、ＩＰの場合、表示面の横方向の中心位置２０３における要素画像境界が、縦方向に隣接する行の画素の画素中心の中間に設定されることが望ましい。図１７における割当表は、この方法を適用した結果になっている。この方法を適用しない場合、表示面の中央部に要素画像境界でなく要素画像中心が配置され、余剰列数が奇数となって左右に均等に割り振れなくなる不都合が生じる。画素の割当が左右均等であれば、視差割当も左右対称になり高速画像処理の点でも好ましい。
【００６５】
図３２は、余剰の画素行部分２０６を平面画像表示部２０１の上下に均等に配置あるいは上または下にまとめて配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形２０４を表示した例（図３２（ａ）、（ｂ）参照）、余剰の画素列部分２０５を左右に均等に配置し、余剰部分に立体視のガイドとなるパターン図形２０４を表示した例（図３２（ｃ）参照）、両端部の画像をぼかした画像を表示する例（図３２（ａ）参照）の、合計３つの例を示している。なお、図３２において、符号２０２は、立体像表示領域を示し、符号２０３は平面画像表示部２０１の表示面の中心線を示す。ガイドパターン２０４としては、ちょうど視距離の中央位置に観察者がいる場合に左右の眼にそれぞれ明線がみえるように、光線制御素子の各開口部に２本ずつ線を表示するなどの方法がある。これにより観察者自身が適切な観察位置にいるかどうかを知ることができ、立体視が容易になる。左右の両端部は、画像表示部と非表示部のエッジをぼかすことにより額縁効果などの立体視を阻害する要因を軽減することが可能になる。
【００６６】
（第２実施形態）
図２１は、この発明の第２実施の形態にかかる立体表示装置の構成を概略的に示す斜視図である。
【００６７】
この図２１に示すような立体表示装置においては、液晶パネルなどの平面状の視差画像表示部の表示面の前面に、光線制御素子として光学開口が垂直方向に延びるシリンドリカルレンズからなるレンチキュラーシート３３４が配置されている。光学開口が斜めや階段状でなく縦に一直線であるため、立体表示時の画素配列を正方配列にすることが容易である。表示面には、縦横比が３：１の画素３４が、横方向および縦方向にそれぞれ直線状にマトリクス状に並び、各画素は同一行および列内で横方向に赤、緑、青が交互に並ぶように配列されている。この色配列は一般にモザイク配列と呼ばれる。画素配列の平面図として、図２２にその例を示している。−９から９までの数字は、視差番号を表しており、隣接視差番号は隣接列に割当てられている。画素行の縦周期は、画素の横周期Ｐｐの３倍である。
【００６８】
各画素は一定の面積比率で開口部あるいは発光部を有し、その開口部はブラックマトリクス３５で囲まれている。このように画素開口部とブラックマトリクス３５が水平方向に周期をなし、かつほぼ整数倍の水平周期のレンチキュラーシートが重ね合わせられるため、表示画面全体では、モアレ或いは色モアレが発生する。このモアレを弱めるため、偏光板の表面の拡散層のヘイズを２０〜７０の範囲とし、隣接画素が混ざり合わない程度に画素の像をぼかしている。拡散層は、通常の液晶表示装置の偏光板表面に鏡面反射防止用として設けられているが、それよりやや強いヘイズのものがモアレ解消に適している。ヘイズが２０より小さい場合には、モアレ低減効果が十分でなく、ヘイズが７０より大きい場合には、隣接画素が混ざり合い、表示がぼけた感じになるため、ヘイズは２０以上７０以下である必要があり、３５程度が好ましい。目的を達するためには、横方向の拡散が適度である必要があり、縦方向は拡散がないほうが好ましいため、縦方向と横方向で拡散特性やヘイズに異方性があってもよい。この拡散層は、液晶表示装置の偏光板表面に一体化されていてもよく、レンチキュラーシートの裏面に一体化されていてもよく、独立した拡散シートであってもよい。
【００６９】
図２１に示される表示画面では、１８列６行の画素３４で１実効画素４３（この１実効画素４３は、図２１において黒枠で示されている）が構成される。このような表示部の構造では、水平方向に１８視差を与える立体表示が可能となる。尚、垂直方向にも視差を与える場合には、水平方向の実効画素境界４３を垂直方向の要素画像境界とみなし、垂直方向に２視差を割り当て、水平方向と掛け合わせて合計３６視差を与えることも可能である。
【００７０】
なお、図２１は、表示面全体の中央付近の部分を示しており、光線制御素子は要素画像（実効画素）のほぼ正面にある。
【００７１】
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画素ピッチより小さくなる。
【００７２】
ＩＰ方式の場合は、例えば１８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、実効画素の幅は、表示面内の位置により１８列分或いは１９列分となる。すなわち、要素画像ピッチの平均値が１８画素幅より大きく、かつ光線制御素子の横ピッチが１８画素幅である。実効画素４３が縦横比１かつ正方配列であることから、垂直方向は、水平方向と実質同じ実効解像度で表示することができる。従って、表示画像の作成が容易となり、各画素に与える表示情報を比較的高速に求めることができる。第１実施形態と同様、垂直方向の解像度は、必ずしも水平解像度にあわせる必要はない。
【００７３】
図２９のフローチャートには、立体表示モードと平面表示モードの切り替え処理が示されている。立体画像表示時には、実効画素４３の範囲である縦横６×１８の画素からなる正方形の実効画素により、光線制御素子の開口部の延びる方向と同じ一直線状に縦方向に並び横方向に同一位置である６画素に同一視差画像情報を与え、合計１８視差として画像信号を与え表示する。光線制御素子を取り外しまたは機能を無効状態にした平面画像表示時には、横に並ぶ赤、緑、青の３画素からなる正方形の実効画素により、画像信号を与え表示する。このように、表示の態様に応じて解像度を変えることも可能である。
【００７４】
図２０に示す表示画面例では、９列３行の画素３４で１実効画素４３（この１実効画素４３は、図２０において黒枠で示されている）が構成される。このような表示部の構造では、水平方向に９視差を与える立体表示が可能となる。
【００７５】
図３０の比較表において、図２０、図２１のように、画素配列がデルタ配列でない場合には、画素ピッチの９ｎ倍の要素画像あるいは視差バリアピッチと、垂直方向に延びる光学開口をもつ光線制御素子と、モザイク配列で縦横比３対１の画素の組み合わせが、最も望ましい構成の１つであることが示されている。
【００７６】
さらに、液晶表示装置ではフリッカやクロストークを抑制するために、フィールドごとに極性反転駆動を行うことが多いが、本実施例のように色配列が通常と異なる場合、特に光線制御素子を無効化した平面表示時に単一色で表示した場合に色フリッカが発生する場合がある。また、立体表示時は、視点の位置によって、見える画素列の組が変わるため、単なる信号線反転駆動（Ｖライン反転駆動）などでは部分的にフリッカが発生する場合がある。これを防止するために、隣接行の最も近い同色の画素を同一フィールドにおいて異なる極性の画像信号により駆動する、あるいは、同一列内で最も近い画素を同一フィールドにおいて異なる極性の画像信号により駆動することが望ましく、双方を行うことがより好ましい。すなわち、色の並ぶ斜め方向と、同一極性が並ぶ斜め方向を交差させる、あるいは走査線反転駆動（Ｈライン反転駆動）のような配置が適する。同一フィールドにおける信号極性の配置を示した例として図３６乃至図３７のようなパターンがある。図３７においては同一列内で最も近い画素が２つずつ同極性になっているが、この場合でも同一列内で最も近い同色の画素は逆極性となっており、ある程度の効果はある。
【００７７】
本実施形態においても、平面表示装置の画素数が、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（水平方向）が１９２０であり、縦方向（垂直方向）が１２００であり、各最小単位の画素群は、赤、緑、青（ＲＧＢ）の画素を含んでいるものとして説明する。図２３或いは図２４は、立体表示装置の表示部の水平断面を概略的に示したものである。ここに示すようにスリット３３３又はレンチキュラーシート３３４のレンチキュラーレンズの水平方向のピッチＰｓ（周期）は、正確に整数画素分に定められている。即ち、各スリット３３２間の中心を通る中心軸３５１又は隣接するレンチキュラーレンズの境界を通る基準軸３５２は、画素境界を通る。中心軸３５１或いは基準軸３５２間に相当する領域には、整数個の画素が配置され、中心軸３５１或いは基準軸３５２の水平方向のピッチＰｓ（周期）は、一定に定められている。図２５は、立体表示装置の表示部正面を概略的に示したものである。ここに示す例では、このピッチＰｓは、１８画素分に定められている。表示装置の表示面３３１と視差バリア３３２、３３４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実効的に約２ｍｍ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、すでに説明したように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、図２６の水平断面図のように要素画像ピッチ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。
【００７８】
図２５及び図２７は、それぞれＩＰ方式及び多眼式における表示装置の表示面内における画像の配置方法を、立体表示装置の表示部を正面から見た概念図として示している。表示装置の表示面は、各アパーチャ（視差バリアの開口部）に対応する要素画像３７０に分けられ、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ている。視差割り当て可能な画素列の合計数は、画素が３つのサブ画素から成ることから５７６０列、アパーチャ数は３２０（図２５及び図２７において、符号３６４で示す領域に記述されるアパーチャ番号の範囲は、＃−１６０〜＃−１、＃１〜＃１６０）であり、アパーチャピッチＰｓは、１８画素幅と等しい。図２５及び図２７において、各画素列３６５には、対応する視差番号（この例では、視差番号−１７〜−１、１〜１７の３４方向分）が符号３６３で示す領域に項目として示されている。アパーチャ番号＃１の要素画像は、視差番号−９〜−１、１〜９の１８視差の列からなり、アパーチャ番号＃−１５９の要素画像は、視差番号−１７〜−１、１の１８視差の列からなる。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出てくる。１９列になるアパーチャ番号を境に、アパーチャ内の視差番号範囲が１つずつシフトされている。１９列になっているアパーチャ番号は、＃１０、＃３０、＃４９、＃６９、＃８８、＃１０７、＃１２７、＃１４６（及びそのマイナスの番号）である（視距離７００ｍｍの場合）。
【００７９】
図２８において、各方向の視差画像の配置が開始・終了されるアパーチャ番号（表中ＳｌｉｔＮｕｍｂｅｒ）が示されている。この表には、対応する立体表示時の画素列番号、平面表示画像表示部の列番号および画素列番号も示されている。
【００８０】
なお、多眼式の場合においてはＩＰ方式の場合と異なり、図２７のように要素画像幅は、すべて１８画素列の幅からなり、−９〜−１、１〜９の視差番号はすべての要素画像に同様に配置される。
【００８１】
図３１の下側の表（モザイク・視差数１８）は、要素画像ピッチあるいは視差バリアピッチが画素ピッチの１８倍とし、通常の規格の画素数を有する液晶パネルを平面画像表示部に使用した場合に、余剰な行や列が発生する場合があることを示す表であり、第１の実施形態と同様、余剰領域を左右対称に割り振った上で、図３２のように余剰領域を利用してもよい。左右対称にするためには、多眼の場合は、すべての要素画像の境界が縦方向に隣接する行の斜め方向に最近接である２つの画素の画素中心の中間に設定され、かつ要素画像の総数が偶数であればよい。また、ＩＰの場合は、要素画像の総数が偶数で全表示面内の横方向の中心位置における要素画像の境界が、縦方向に隣接する行の斜め方向に最近接である２つの画素の画素中心の中間に設定されていればよい。ただし本実施形態の場合はデルタ配列ではないため、「斜め方向に最近接である２つの画素の画素中心の中間」とは、「横方向に最近接である２つの画素の画素中心の中間」と同じである。
【００８２】
以上のように、この発明の実施例に係る立体表示装置によれば、モアレ或いは色モアレを抑制し、且つ、画素の縦横比を１であると同時に正方配列として視差ごとの色情報を欠落させず、平面的画像表示と立体的画像表示を切り替えたときに解像度や画質が大きく変わらない、という条件を同時に満たすことが可能となる。
【００８３】
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。
【００８４】
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】
【００８５】
【図１】この発明の第１実施形態による立体表示装置の第１の画素配置例を適用した画素配列を概略的に示す斜視図。
【図２】この発明の第１実施形態による立体表示装置の第２の画素配置例を適用した画素配列を概略的に示す斜視図。
【図３】第１実施形態の第１比較例のある画素配置方法を適用した画素配列を概略的に示す斜視図。
【図４】第１実施形態の第２比較例のある画素配置方法を適用した画素配列を概略的に示す斜視図。
【図５】この発明の第１実施形態による立体表示装置の表示面における画素配置を適用した画素配列を概略的に示す平面図。
【図６】この発明の第１実施形態による立体表示装置の表示面における画素配置を適用した画素配列を概略的に示す平面図。
【図７】本発明の第１実施形態および比較例による平面表示時の直線形状の例を概略的に示す図。
【図８】本発明の第１実施形態にかかる光線制御素子を概略的に示す斜視図。
【図９】この発明の第１実施形態による立体表示装置を概略的に示す斜視図。
【図１０】図９に示す表示装置における要素画像ピッチＰｅと視差バリアピッチＰｓと視差バリアギャップｄと視距離Ｌと視域幅Ｗの関係を示す模式図である。
【図１１】インテグラルフォトグラフィー方式の画素と要素画像と視差バリアの位置関係を示す模式図である。
【図１２】この発明の第１実施形態にかかるインテグラルフォトグラフィー方式の画素と要素画像と視差バリアの位置関係を示す模式図。
【図１３】この発明の第１実施形態にかかるインテグラルフォトグラフィー方式の立体表示装置の画像配置方法を示す模式図。
【図１４】多眼方式の画素と要素画像と視差バリアの位置関係を示す模式図。
【図１５】この発明の第１実施形態による多眼方式の立体表示装置の画像配置方法を示す模式図。
【図１６】この発明の第１実施形態による立体表示装置の画像構成方法を示す模式図。
【図１７】この発明の第１実施形態による立体表示装置の視差画像割当の一例を示す表である。
【図１８】この発明の第１実施形態における立体表示と平面表示の切り替え処理を示すフローチャート。
【図１９】この発明の第１実施形態における画素と要素画像境界の位置関係を示す模式図。
【図２０】この発明の第１実施形態による立体表示装置のある画素配置方法を適用した画素配列を概略的に示す斜視図。
【図２１】この発明の第２実施形態による立体表示装置の画素配置を適用した画素配列を概略的に示す斜視図。
【図２２】この発明の第２実施形態による立体表示装置の表示面における画素配置を適用した画素配列を概略的に示す平面図。
【図２３】インテグラルフォトグラフィー方式の画素と要素画像と視差バリアの位置関係を示す模式図。
【図２４】この発明の第２実施形態にかかるインテグラルフォトグラフィー方式の画素と要素画像と視差バリアの位置関係を示す模式図。
【図２５】この発明の第２実施形態によるインテグラルフォトグラフィー方式の立体表示装置の画像配置を示す模式図。
【図２６】多眼方式の画素と要素画像と視差バリアの位置関係を示す模式図。
【図２７】この発明の第２実施形態による多眼方式の立体表示装置の画像配置を示す模式図。
【図２８】この発明の第２実施形態による立体表示装置の視差画像割当の一例を示す表。
【図２９】この発明の第２実施形態による立体表示と平面表示の切り替え処理を示すフローチャート。
【図３０】この発明の一実施形態および比較例による立体表示装置の特性比較表。
【図３１】この発明の一実施形態による立体表示装置の画素数割当の一例を示す表。
【図３２】この発明の一実施形態による立体表示装置の余剰行および余剰列領域における表示方法を概略的に示す図。
【図３３】この発明の一実施形態による立体表示装置の同一フィールド内における画素ごとの信号極性を概略的に示す図。
【図３４】この発明の一実施形態による立体表示装置の同一フィールド内における画素ごとの信号極性を概略的に示す図。
【図３５】この発明の一実施形態による立体表示装置の同一フィールド内における画素ごとの信号極性を概略的に示す図。
【図３６】この発明の一実施形態による立体表示装置の同一フィールド内における画素ごとの信号極性を概略的に示す図。
【図３７】この発明の一実施形態による立体表示装置の同一フィールド内における画素ごとの信号極性を概略的に示す図。
【符号の説明】
【００８６】
３４  画素
３５  ブラックマトリクス
４３  立体画像表示時の実効画素
２０１  平面画像表示部の表示面
２０２  立体像表示領域
２０３  平面画像表示部の表示面の中心線
２０４  立体視ガイドパターン
２０５  余剰列領域
２０６  余剰行領域
３０１  拡散シート
３３１  平面画像表示部
３３２  視差バリア
３３３  スリット
３３４  レンチキュラーシート
３３５  画素
３４１  水平方向の視角
３４２  垂直方向の視角
３４３  視距離面
３４６  視点とアパーチャ中心を結ぶ線
３６３  視差画像の番号
３６４  アパーチャの番号
３６５  表示装置の表示面上の画素列
４２１  表示される物体（被写体）
４２２  投影面
４２３  垂直方向透視投影・水平方向平行投影の消失線
４２４  投影面上に垂直方向透視投影・水平方向平行投影された被写体
４２５  投影線
４２６  投影面上に垂直方向透視投影・水平方向平行投影された一方向分の画像
４２７  一方向分の画像がアパーチャピッチＷｓごとに分割配置された、表示装置の表示面
４２８  投影方向
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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