(57)【要約】【課題】  観察領域の間の暗部を目立たなくすると共に、視差画像間のクロストークを抑制して、良好な立体観察が可能である立体画像表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】  二次元的に配置された複数の画素を有し、複数の視差画像を合成した合成視差画像を表示する表示素子と、該合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する水平方向に配置された観察位置に提示するように表示装置からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、該分離手段は水平方向に光学的パワーを有する複数のシリンドリカルレンズを有し、該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応する該複数のシリンドリカルレンズからなる列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該シリンドリカルレンズの母線と非平行であって、上下に隣接するシリンドリカルレンズ列間で相互の母線が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置を提供する。【選択図】  図１
2005284044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元的に配置された複数の四角形の画素を有し、複数の視差画像を合成して得られる合成視差画像を表示する表示素子と、
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該分離手段は少なくても水平方向に光学的パワーを有する複数のシリンドリカルレンズを有し、
該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応する該複数のシリンドリカルレンズからなる列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該シリンドリカルレンズの母線と非平行であって、上下に隣接するシリンドリカルレンズ列間で相互の母線が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
二次元的に配置された複数の四角形の画素を有し、複数の視差画像を合成して得られる合成視差画像を表示する表示素子と、
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該分離手段は少なくても水平方向に光学的パワーを有する複数のシリンドリカルレンズを有し、
該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応する該複数のシリンドリカルレンズからなる列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該シリンドリカルレンズの母線と非平行であって、上下に隣接する画素列間で該画素列内の画素を仕切る境界線が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項３】
前記画素列内の画素を仕切る境界線と該シリンドリカルレンズの母線は、該画素の縦方向のピッチをＶｄ、横方向のピッチをＨｄ、横方向の開口率をｋとした場合に、以下の式を満たす角度θをなしていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の立体画像表示装置。
（１−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ≦ｔａｎθ≦（２−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ
【請求項４】
前記画素列内の画素を仕切る境界線と該シリンドリカルレンズの母線は、該画素の縦方向のピッチをＶｄ、横方向のピッチをＨｄ、横方向の開口率をｋとした場合に、以下の式を満たす角度θをなしていることを特徴とする請求項１、又は２に記載の立体画像表示装置。
（１−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ≦ｔａｎθ≦Ｈｄ／Ｖｄ
【請求項５】
二次元的に配置された複数の四角形の画素を有し、複数の視差画像を合成して得られる合成視差画像を表示する表示素子と、
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該分離手段は四角形の開口部と遮光部からなるバリア手段からなり、
該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応するバリア手段の該複数の開口部の列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該開口部をなす辺と非平行であって、上下に隣接する開口部をなす辺が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項６】
二次元的に配置された複数の四角形の画素を有し、複数の視差画像を合成して得られる合成視差画像を表示する表示素子と、
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該分離手段は四角形の開口部と遮光部からなるバリア手段からなり、
該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応するバリア手段の該複数の開口部の列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該開口部をなす辺と非平行であって、上下に隣接する画素列間で該画素列内の画素を仕切る境界線が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項７】
前記画素列内の画素を仕切る境界線と該開口部の縦方向の辺は、該画素の縦方向のピッチをＶｄ、横方向のピッチをＨｄ、横方向の開口率をｋとした場合に、以下の式を満たす角度θをなしていることを特徴とする請求項６、又は７に記載の立体画像表示装置。
（１−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ≦ｔａｎθ≦（２−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ
【請求項８】
前記画素列内の画素を仕切る境界線と該開口部の縦方向の辺は、該画素の縦方向のピッチをＶｄ、横方向のピッチをＨｄ、横方向の開口率をｋとした場合に、以下の式を満たす角度θをなしていることを特徴とする請求項６、又は７に記載の立体画像表示装置。
（１−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ≦ｔａｎθ≦Ｈｄ／Ｖｄ
【請求項９】
二次元的に配置された複数の画素を有し、複数の視差画像を合成して得られる合成視差画像を表示する表示素子と、
該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像を水平方向に配置されたそれぞれ対応する観察位置に提示するように表示素子からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、
該表示素子の水平方向の画素列内の画素を仕切る境界線は、垂直方向に向いていないことを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項１０】
前記分離手段は垂直方向に母線を持つシリンドリカルレンズから成るレンチキュラーレンズであることを特徴とする請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１１】
前記分離手段は垂直方向に辺を有する開口部と遮光部からなるパララックスバリアであることを特徴とする請求項９に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】
該表示素子の水平方向の画素列内の画素を仕切る境界線は、折れ曲がったものであることを特徴とする請求項９乃至１１に記載の立体画像表示装置。
【請求項１３】
請求項１乃至１２に記載の立体画像表示装置であって、更に前記表示素子からの表示光を上下方向に分離する第２の分離手段を有することを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項１４】
前記第２の分離手段は複数のシリンドリカルレンズからなるレンズアレイであることを特徴とする請求項１３に記載の立体画像表示装置。
【請求項１５】
前記第２の分離手段は複数のシリンドリカルレンズが二次元的に配置されたレンズアレイであって、各シリンドリカルレンズの母線は水平方向に対して所定の角度を有することを特徴とする請求項１３に記載の立体画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多方向から撮影した視差画像を夫々対応する空間領域に分離して提示することにより左右眼視差を利用した立体視を可能とし、さらに運動視差を表現可能な立体画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特殊な眼鏡型のフィルターを使用することなく、立体視を可能とするパララックス・パノラマグラム方式の立体画像表示装置が知られている。
【０００３】
図１７は、従来のパララックス・パノラマグラム方式の立体画像表示装置の一例であり、立体画像表示装置から距離Ｌ離れた観察位置に特に４個の異なる画像を水平方向に分離して表示することが可能なものを示す。
【０００４】
図１７に示す立体画像表示装置は、４枚の視差画像を合成して得られる合成視差画像を表示するディスプレイ１０１と、当該ディスプレイ１０１上の各視差画像からの表示光をそれぞれ対応する観察位置に分離して提示するためのレンチキュラーレンズ１０２から構成される。図１７に示す立体画像表示装置は、特に各視差画像を縦ストライプ状に配置した合成視差画像を使用する例を示している。
【０００５】
図１８は、図１７に示した立体画像表示装置により、視差画像が観察位置に分離して提示される様子を示す図である。ディスプレイ１０１上の合成視差画像内の各視差画像（１〜４）からの表示光がレンチキュラーレンズ１０２によってそれぞれ対応する観察位置（１〜４）に分離して提示される。
【０００６】
図２０は、特開平９−２３６７７７、図２１は特開昭５７−２７５４６で開示されたディスプレイ上の合成視差画像の配置と、それに対応したレンチキュラーレンズの構成を示す図である。図２０は７枚の視差画像（１〜７）、図２１は２枚の視差画像（ＲＬ）をそれぞれ合成した合成視差画像を用いる場合を示している。
【０００７】
図２０、図２１においては合成視差画像を用いて立体像を観察する際の解像度の低下を改善するために、対応する視差画像を表示する画素の位置を各水平画素列ごとに順次水平方向にずらして千鳥状に配置している。また、この画素配置に対応して、レンチキュラーレンズの母線の方向を異なる水平画素列内の対応する画素を結ぶ方向に一致させることで、図１７に示すものと同様に各視差画像を分離して提示している。
【特許文献１】特開平９−２３６７７７
【特許文献２】特開昭５７−２７５４６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記説明した従来の立体画像表示装置は以下のような問題点を有している。図１８に示されるように、図１７に示した立体画像表示装置では、合成視差画像を構成する一組の画素群が対応するレンズにより観察位置に拡大して提示されるため、ディスプレイ上の画素間に存在する暗部（ブラック・ストライプ）も同様に拡大して観察位置に提示される。図１９は、図１８の観察位置における輝度分布を示す図である。各視差画像が観察可能な観察領域の間にブラック・ストライプに起因する画像の提示されない暗部が発生することが分かる。
【０００９】
また、図２１に示した立体画像表示装置では、レンチキュラーレンズの母線がディスプレイ上の画素に対して大きく傾いているため、各視差画像の観察領域が重なりあってクロストークが大きくなり不自然な表示となってしまう。
【００１０】
特に図２０に示した立体画像表示装置では、異なる３枚以上の視差画像の観察領域が相互に重なり、視差画像間のクロストークにより良好な立体観察が困難になる。
【００１１】
さらに、図２０及び２１に示した立体画像表示装置では、観察位置において同じ視点の視差画像がレンチキュラーレンズの母線の方向だけ傾いて分布するため、観察者が表示画面の上下方向に移動した場合、不自然な運動視差が観察される。
【００１２】
本発明は上記の問題点を解消して、観察領域の間の暗部を目立たなくすると共に、視差画像間のクロストークを抑制し、さらに観察者が表示画面の上下方向に移動した場合において不自然な運動視差が発生しない、良好な立体観察が可能である立体画像表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
二次元的に配置された複数の四角形の画素を有し、複数の視差画像を合成して得られる合成視差画像を表示する表示素子と、該表示された合成視差画像に含まれる複数の視差画像をそれぞれ対応する少なくても水平方向に配置された観察位置に提示するように表示装置からの表示光を分離する分離手段とを有する立体画像表示装置において、該分離手段は少なくても水平方向に光学的パワーを有する複数のシリンドリカルレンズを有し、該表示素子の水平方向の画素列と、それに対応する該複数のシリンドリカルレンズからなる列において、該画素列内の画素を仕切る境界線は該シリンドリカルレンズの母線と非平行であって、上下に隣接するシリンドリカルレンズ列間で相互の母線が不連続であることを特徴とする立体画像表示装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明の立体画像表示装置により、縦ストライプ合成画像、或いは、千鳥配列したレンチを用いる立体画像表示装置において、黒縞模様が目立たない立体画像表示装置を提供することができる。
【００１５】
さらに、黒縞模様とクロストークの程度をコントロールすることができるので、立体画像表示装置の使用用途に応じて黒縞模様とクロストークの程度を任意に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、各実施例を参照して、本発明に係る立体画像表示装置について具体的に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の第１の実施例に係る立体画像表示装置を示す図である。図１に示すように、立体画像表示装置はディスプレイ１０１とレンチキュラーレンズ（以下、レンチ）１０５から構成される。ディスプレイ１０１は縦横のブラック・ストライプによって区切られた画素を有しており、複数の視差画像を合成して得られる縦ストライプ状の合成視差画像を表示する。尚、本明細書内では、ディスプレイ１０１等の外枠の内で上下の枠の部分が水平方向を向いているものとして説明する。他の実施例についても同様である。
【００１８】
図２は縦ストライプ状の合成視差画像の製作方法を示す図である。縦ストライプ状の合成視差画像は、各視差画像を縦ストライプ状に分割したものを順次横方向に組合わせて製作される。本実施例においては４枚の視差画像から合成した合成視差画像を用いて説明するが、任意の枚数の視差画像からなる合成視差画像に対して本発明を適用することができる。
【００１９】
図示のようにレンチ１０５は、ディスプレイ１０１の表示面側に設けられている。レンチ１０５を構成する各シリンドリカルレンズは、横方向には合成視差画像内で各視差画像（１〜４）を表示する一組の画素群に対応した幅を有し、縦方向には各画素の上下幅に対応した高さを有している。各シリンドリカルレンズを介してディスプレイ１０１からの表示光がレンチ１０５から距離Ｌだけ離れた観察位置で各視差画像を水平方向に分離して表示するようにレンチ１０５が配置される。
【００２０】
図３は、レンチ１０５を構成する単位シリンドリカルレンズとディスプレイ１０１の画素との関係を示す図である。本実施例に係るレンチ１０５を構成する各シリンドリカルレンズは、前述のように横方向に隣接する各視差画像を表示する一組の画素群に対して水平方向に作用するものであって、その母線がディスプレイ１０１の垂直方向に長いブラック・ストライプに対して所定の角度θ傾いている。レンチ１０５は当該シリンドリカルレンズを縦方向についてはディスプレイ１０１の垂直方向に長いブラック・ストライプの方向に、水平方向については水平方向に長いブラック・ストライプの方向に二次元的に複数個並べたものである。この結果、レンチ１０５は横方向には各視差画像に対応する一組の画素群に含まれる画素数毎に、縦方向には一画素毎に光学的作用が不連続となるような構成を有している。
【００２１】
本実施例のレンチ１０５の光学的作用について、レンチ１０５を横切る任意の水平断面内（例えば図３のＣ３断面）における光学的作用は従来例として図１７に示したものと基本的に同様であり、ディスプレイ１０１上の各視差画像に対応する画素から放射された表示光は、図１８に示した輝度分布で観察位置上の所定の領域から観察される。
【００２２】
一方、本実施例においてはレンチ１０５の各シリンドリカルレンズの母線がディスプレイ１０１の垂直方向に長いブラック・ストライプに対して所定の角度θ傾いているため、単位シリンドリカルレンズの縦方向の位置により観察位置上に到達する光線の輝度分布が変化する。
【００２３】
図４は、ディスプレイ１０１に対して、レンチ１０５の単位シリンドリカルレンズ１０５ａが水平方向にずれた場合の光路の変化を示す図である。また図５は、図３におけるレンチ１０５のＣ１〜Ｃ５断面を通過した光線の観察位置における輝度分布を示す図である。図４に示すように、各画素に対して単位シリンドリカルレンズ１０５ａが水平方向にずれた場合、観察位置での輝度分布が変化する。このため、図３に示すように単位シリンドリカルレンズ１０５ａの母線が傾いている場合には、Ｃ１〜Ｃ５断面をそれぞれ通過した光線の作る輝度分布は図５に示すように相互にずれることとなる。実際には無数の断面が考慮されて、それぞれの画素が観察位置上に作る輝度分布は図３下段に示すように台形型の分布、又は三角形型の分布となる。
【００２４】
以上のように、単位シリンドリカルレンズ１０５ａの母線の傾きを持たせて、ディスプレイ１０１上の画素が観察位置上に作る表示領域の輝度分布を台形型の分布とすることで、図１７に示した従来の立体画像表示装置で見られた矩形の輝度分布の場合と比較して、画像の提示されない暗部の幅を減少させることができる。一方、さらに単位シリンドリカルレンズ１０５ａの母線の傾きを大きくして隣接する台形が重なった場合には暗部が解消して一定の輝度を有するようになる一方で、その重なり部は異なる画像が混合するクロストークとなるため、輝度分布間の過剰な重複は望ましくない。
【００２５】
以上から、観察位置上に作る表示領域間の輝度とクロストークを生じる幅はトレードオフの関係にあって、単位シリンドリカルレンズ１０５ａの母線の傾きθの値を変化させることにより、表示装置の用途などに応じて所望の特性にコントロールすることができる。
【００２６】
また、観察位置において同じ視点の視差画像が表示画面の上下方向に分布するため、観察者が表示画面の上下方向に移動した場合においても不自然な運動視差が発生しない。
【００２７】
図６は、それぞれ単位シリンドリカルレンズ１０５ａの母線の傾きθを所定の値にした場合の各観察領域の輝度分布を示す図である。図６においては、ディスプレイ１０１の水平方向の画素ピッチをＨｄ、水平方向の開口率をｋ（０＜ｋ＜１）、垂直方向の画素ピッチをＶｄとしている。また、これにより各画素の水平幅はｋ・Ｈｄ、水平方向のブラックマトリクス（非表示部）の幅は（１−ｋ）・Ｈｄと示される。
【００２８】
図６（１）に示すように、単位シリンドリカルレンズ１０５ａの母線１０の傾きθが（１）式を満たす場合には、各画素の最上部と最下部を射出した光線が単位シリンドリカルレンズ１０５ａにより観察位置に作る輝度分布の位置が、観察位置での非表示領域の幅と同じ量だけ相互にずれることとなる。このため、各画素の作る輝度分布は台形となり、水平方向に隣接する画素の輝度分布が接するため、輝度が完全に無くなる観察位置を無くすることができる。また、この場合には水平方向に隣接する画素の輝度分布が重畳していないことからクロストークが観察されない一方で、輝度の低い観察位置が発生してしまうこととなる。 
ｔａｎθ＝（１−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ    （１）式
これに対し、図６（２）に示すように、シリンドリカルレンズ１０５ａの母線１０の傾きθが（２）式を満たす場合には、各画素の最上部と最下部を射出した光線が単位シリンドリカルレンズ１０５ａにより観察位置に作る輝度分布の位置が、観察位置での当該輝度分布の幅と同じ量だけ相互にずれることとなる。このため、各画素の作る輝度分布は三角形となり、水平方向に隣接する画素の輝度分布が重畳してクロストークが生じるが、各観察位置での輝度のばらつきが概ね一様となる。 
ｔａｎθ＝ｋ・Ｈｄ／Ｖｄ    （２）式
また、図６（３）に示すように、シリンドリカルレンズ１０５ａの母線１０の傾きθが（３）式を満たす場合には、各画素の最上部と最下部を射出した光線が単位シリンドリカルレンズ１０５ａにより観察位置に作る輝度分布の位置が、観察位置での当該輝度分布の１ピッチと同じ量だけ相互にずれることとなる。このため、各画素の作る輝度分布は台形となり、水平方向に隣接する画素の輝度分布が重畳してクロストークが生じるが、各観察位置での輝度が一定となる。 
ｔａｎθ＝Ｈｄ／Ｖｄ    （３）式
更に、図６（４）に示すように、シリンドリカルレンズ１０５ａの母線１０の傾きθが（４）式を満たす場合には、各画素の作る輝度分布は台形となり水平方向に隣接する画素とのクロストークが生じるが、更にその隣の画素とのクロストークが生じることはない。 
ｔａｎθ＝（２−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ    （４）式
以上から、単位シリンドリカルレンズ１０５ａの母線１０の傾きθは、（１−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ≦ｔａｎθ≦（２−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄを満たす範囲にあることが望ましい。また、クロストークの発生の程度を抑制するためには、（１−ｋ）・Ｈｄ／Ｖｄ≦ｔａｎθ≦Ｈｄ／Ｖｄを満たす範囲にあることが望ましい。但し、シリンドリカルレンズ１０５ａの形状誤差や散乱作用がある場合には、基本的な輝度分布が図５に示すような矩形とならず台形になるため、使用するレンチ１０５に応じて単位シリンドリカルレンズ１０５ａの母線１０の傾きθを調節することが望ましい。
【００２９】
また、図７は、図１で説明した実施例の変形例である立体画像表示装置である。図７においては、ディスプレイ１１９は、図示のように縦方向のブラック・ストライプが垂直方向に対して角度θだけ傾いた略平行四辺形の画素を水平および垂直方向に複数個並べたものであり、上下に隣接する画素の水平行間では、縦方向のブラック・ストライプが連続していない。このようなディスプレイ１１９を用いることにより、従来から用いられている縦方向に連続した母線を有するレンチ１０２を使用した場合においても、ディスプレイ１１９の各画素とレンチ１０２を構成するシリンドリカルレンズの相対的な位置関係が図１の場合と同じになる。このため、ディスプレイ１１９の画素の傾きθを適切にすることにより、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
【００３０】
また、図８は、図１で説明した実施例の別の変形例である立体画像表示装置である。図８は、図１における光路分離手段であるレンチ１０５を、縦方向の辺が垂直方向に対して角度θだけ傾いた略平行四辺形の開口部を有したマスク１０７で置換したものである。マスク１０７を用いた場合にも、傾きθを適切にすることにより、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
【００３１】
また、図７に示した構成の変形例として、縦方向に連続した母線を有するレンチ１０２を縦方向に連続した開口を持つ従来のパララックスバリアに変更してもよい。この場合にも、図７の場合と同様に左右に隣接する画素間のブラック・ストライプを角度θだけ傾けることによって、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
【００３２】
図９は図７に示した構成の変形例であって、ディスプレイ１１９として図示のように画素の形状が「く」の字状のものを用いる例を示している。ＩＰＳ方式の液晶パネルでは、図示のように画素の形状が「く」の字状になっているものが代表的である。
【００３３】
図９においては、画素の各水平列内で、各画素間の境界であるブラック・ストライプが垂直方向を向いていないため、レンチ１０２を構成するシリンドリカルレンズの母線とディスプレイ１１９のブラック・ストライプが相対的に傾きをもって配置され、台形状の輝度分布を観察位置に作ることができる。また、この傾きを調整することにより上記と同様に黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
【００３４】
図９では「く」の字状の画素を持つディスプレイの例を示したが、画素の形状はこれに限定されることは無く、画面を隙間無く埋められる形状であって、各水平画素行の対応する画素が垂直方向に直線状に配置可能な形状であればよい。例えば、図７に示した平行四辺形型や、交互に上下に反転した台形型の画素形状であっても良い。また、画素を構成する外周は直線である必要が無く、例えば円弧上であってもよい。
【実施例２】
【００３５】
図１０は本発明の第２の実施例に係る立体画像表示装置を示す図である。本実施例に係る立体画像表示装置は第１の実施例で説明した立体画像表示装置と同様に、ディスプレイとレンチから構成されるが、以下に説明するように細部の構成が異なっている。以下、第１の実施例で説明した立体画像表示装置と異なる点について説明する。
【００３６】
ディスプレイ１０８はディスプレイ１０１と同様に縦横のブラック・ストライプによって区切られた画素を有しているが、表示する合成視差画像の合成様式の点でディスプレイ１０１と異なっている。
【００３７】
図１１は本実施例における合成視差画像の制作方法を示す図である。本実施例における合成視差画像は、合成する各視差画像を二次元的に分割したものを順次組合わせて製作される。本実施例においては４枚の視差画像から合成した合成視差画像を用いて説明するが、任意の枚数の視差画像からなる合成視差画像に対して本発明を適用することができる。
【００３８】
図１１に示すように、ディスプレイ１０８には、４個の異なる観察位置に対応する視差画像を縦横に分解して所定の順番で行列状に並べて合成した行列状合成画像（＝同一視点の画素を対角にずらした第１の行列状合成画像）を表示している。つまり、各横方向の画素行には各視差画像を表示する画素が同一の順序で配置されているが、上下に一段異なる画素行では、対応する各視差画像を表示する画素が横方向に所定の量（図１０では一画素分）だけずらされている。この結果、各縦方向の画素列にも各視差画像を表示する画素が同一の順序で配置され、相互に所定のずれを有している。
【００３９】
図２で説明した縦ストライプ合成画像では、１つの視点で観察される画像の解像度が水平方向のみ低下しているのに対し、行列状合成画像では解像度の低下を水平垂直方向に分散している。このため行列状合成画像を用いるものでは、水平方向のみ解像度が低下するものに対して、解像度の低下を目立たなくすることができる。
【００４０】
レンチ１０９は、レンチ１０５と同様にディスプレイ１０８の表示面側に設けられている。また、レンチ１０９を構成する単位シリンドリカルレンズ１０９ａは、ディスプレイ１０８上の画素との対応関係においてシリンドリカルレンズ１０５ａと同様であり、また、母線がディスプレイ１０８の垂直方向に長いブラック・ストライプに対して所定の角度θ傾いている点でも同様である。
【００４１】
一方、ディスプレイ１０８に表示される合成視差画像内の画素配置がディスプレイ１０１と異なることに対応して、レンチ１０９は単位シリンドリカルレンズ１０９ａの配置の仕方においてレンチ１０５と異なっている。つまり、上記で説明したように、ディスプレイ１０８では上下に一段異なる画素行間で、対応する各視差画像を表示する画素が横方向に所定の量だけずらされているため、これに対応して上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ１０９ａ間でも母線の位置が所定の量だけずらされている。図１０においては、母線間のピッチＨＬに対して、上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ１０９ａ間でＨＬ／４だけずらして垂直方向に並べられている。
【００４２】
図１２は、図１０に示した立体画像表示装置の水平断面内の光路を示す図である。図１２に示すように、上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ１０９ａの水平行が水平方向にＨＬ／４だけずれることで、画素配置が図１０に示す場合にも、各視差画像がそれぞれ対応する観察位置に提示される。図中、基準とする状態（画素行１０８ａに対応）を実線で示し、ＨＬ／４ずれた状態（画素行１０８ｂに対応）を破線で示す。単位シリンドリカルレンズ１０９ａが図中右方へＨＬ／４ずれた時、ディスプレイ１０８の表示も右方へＨｄずれる位置関係になっている。
【００４３】
ディスプレイ１０８では、上下に隣接する画素行間で一画素分だけ対応する画素がずらされた状態について示したが、それ以外のずらし量の場合もレンチ１０９内の単位シリンドリカルレンズ１０９ａの配置を対応させることで、同様の表示を行うことができる。
【００４４】
以上の構成により、第１の実施例と同様に第２の実施例についても、単位シリンドリカルレンズ１０９ａの母線の傾きθの値を変化させることにより、表示装置の用途などに応じて観察位置上に作る表示領域間の輝度（黒縞模様）とクロストークを生じる幅の関係を所望の特性にコントロールすることができる。
【００４５】
図１３は、第２実施例の変形例を示す。図１３に示すように、第１実施例と同様、光路分離手段であるレンチ１０９の替わりに縦方向の辺が垂直方向に対して角度θだけ傾いた略平行四辺形の開口部を有したマスク１１３を用いても良い。マスク１１３を用いた場合にも、傾きθを適切にすることにより、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
【００４６】
また、本実施例においても図７或いは図９に示すような、画素の各水平列内で、各画素間の境界であるブラック・ストライプが垂直方向を向いていないディスプレイを用いることができる。この場合、レンチ１０９を構成するシリンドリカルレンズの母線、或いは、マスク１１３の開口部の列における辺を、ディスプレイのブラック・ストライプと相対的に傾きをもって配置することにより、台形状の輝度分布を観察位置に作ることができる。また、この傾きを調整することにより上記と同様に黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
【実施例３】
【００４７】
図１４は本発明の第３の実施例に係る立体画像表示装置であり、図１０を用いて説明した第２の実施例に係る立体画像表示装置を更に改良したものであって、以下に説明するように細部の構成が異なっている。以下、第２の実施例で説明した立体画像表示装置と異なる点について説明する。
【００４８】
本実施例で用いるレンチ１１４は、第２の実施例と同じ単位シリンドリカルレンズ１０９ａから構成されるが、その配置の方法の点で第２の実施例のレンチ１０９と異なる。本実施例で用いるレンチ１１４においては、上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ１０９ａの水平行が水平方向にＨＬ／４＋△ｖｎ（ｎ＝１，２，３・・・）だけずらして配置される。ここで、△ｖｎはＨＬ／４に比べて十分に小さな水平方向の微小距離であって、レンチ１１４全面ではΣ△ｖｎ＝０なるようにされている。
【００４９】
図１４に示すように、レンチ１１４を構成する単位シリンドリカルレンズ１０９ａの母線は垂直方向に対して角度θだけ傾いているので、単位シリンドリカルレンズ１０９ａの各水平行の作る輝度分布は、図６に示したように角度θに応じたパターンとなる。ここで、図６を用いて先に説明したように、角度θにより輝度分布を均一化して黒縞模様の発生を抑制することと、クロストークを抑制することはトレードオフの関係にある。このため、クロストークを一定以下にしようとする場合には、必ずしも単位シリンドリカルレンズ１０９ａの各水平行の作る輝度分布は一様にならない。このため、第２の実施例で説明したような、上下に隣接する画素行間で画素をずらしたことに対応して上下に隣接する単位シリンドリカルレンズ１０９ａの水平行を例えばＨＬ／４づつずらした場合には、全ての単位シリンドリカルレンズ１０９ａの作る輝度分布も一様にはならず、観察位置によって画面が明るく見える位置と暗くなる位置が発生してしまうこととなる。
【００５０】
これに対し、単位シリンドリカルレンズ１０９ａの各水平行が水平方向にさらに△ｖずれた場合を考える。
【００５１】
図１５は、複数の単位シリンドリカルレンズ１０９ａの水平行をそれぞれ△ｖずらして配置した場合に、各水平行による観察位置での輝度分布を示す図である。図１５においては、単位シリンドリカルレンズ１０９ａの水平行の作る輝度分布の谷部に輝度０の領域のある場合について、複数の輝度分布がそれぞれ規則的にずらされて設けられている場合を示す。
【００５２】
図１５から分かるように、単位シリンドリカルレンズ１０９ａの水平行を微小距離△ｖづつずらして配置することにより、それぞれの水平行が観察位置に作る輝度分布が相互にずれる事となる。これにより、観察位置によらず、周囲に対して輝度の低い微小な部分が一定割合だけランダムに画面上に観察される一方で、画面全体の輝度が低くなる観察位置が無くなり、観察者は常に一定輝度の画面を観察することが可能となる。
【００５３】
各△ｖの値は、例えば正規分布のような一定の分布を持ち、△ｖ全体の和がゼロになることが好ましい。また、隣接する単位シリンドリカルレンズ１０９ａの水平行間では△ｖが一定の関係を持っていても、ランダムであっても良い。
【００５４】
以上説明したように、第３の実施例については、レンチ１１４を構成する単位シリンドリカルレンズ１０９ａに母線の傾きθを持たせること、および、単位シリンドリカルレンズ１０９ａの水平行間で水平方向に微小距離△ｖずらすことにより、黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
【実施例４】
【００５５】
図１６は本発明の第４の実施例における立体画像表示装置を示す図である。図１６に示す立体画像表示装置は、距離Ｌ離れた観察位置に、８個の異なる画像を水平および垂直方向に分離して表示することが可能なものである。
【００５６】
立体画像表示装置は、ディスプレイ１１５と第１のレンチ１１６と第２のレンチ１１７から構成される。第１のレンチ１１６はディスプレイ１１５の表示光を水平方向に分離する分離手段であり、第２のレンチ１１７は垂直方向に分離する分離手段である。
【００５７】
ディスプレイ１１５は、第２の実施例で説明した方法と同様の方法で水平および垂直方向に図１６に示す所定の規則性をもって複数の視差画像を表示する画素を配置してある。
【００５８】
図１６に示すとおり、ディスプレイ１１５には、８視点の画像から２行４列の単位行列画素を二次元的に複数個並べた行列状合成視差画像が表示される。
【００５９】
レンチ１１６とレンチ１１７は、ディスプレイ１１５表示面側に設けられている。レンチ１１６は、第１の実施例と同様に、ディスプレイ１１５の表示光を水平方向に分離する分離手段であり、ディスプレイ１１５の垂直方向のブラック・ストライプに対して、母線が角度θだけ傾いた単位シリンドリカルレンズを水平方向と垂直方向にブラック・ストライプに対して平行に複数個並べたものである。この時、レンチ１１６を構成する単位シリンドリカルレンズは単位行列画素の幅（図１６では４画素）に対応する幅を持つことが好ましい。また、単位シリンドリカルレンズの高さは単位行列画素の高さ（図１６では２画素）に対応する高さであっても良いが、第１の実施例で説明したような角度θの調整の自由度を高めるためには、１画素の高さに対応するものとすることが好ましい。
【００６０】
第２のレンチ１１７は、ディスプレイ１１５の表示光を垂直方向に分離する分離手段であり、ディスプレイ１１５の水平方向のブラック・ストライプに対して、母線が角度φだけ傾いた単位シリンドリカルレンズを水平方向と垂直方向にブラック・ストライプに対して平行に複数個並べたものである。この時、レンチ１１７を構成する単位シリンドリカルレンズはディスプレイ１１５の単位行列画素の高さ（図１６では２画素）に対応する幅を持つことが好ましい。また、単位シリンドリカルレンズの幅は単位行列画素の幅（図１６では４画素）に対応する幅であっても良いが、第１の実施例で説明した角度θと同様に角度φの調整を行うための自由度を高めるためには、１画素の幅に対応するものとすることが好ましい。
【００６１】
レンチ１１６は、第１の実施例と同様に、レンチ１１６を構成するシリンドリカルレンズの母線の傾きθを変化させることにより、縦方向の黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
【００６２】
レンチ１１７ついては、レンチ１１６を９０度回転したものと同様に考えることができる。すなわち、レンチ１１７を構成するシリンドリカルレンズの母線の傾きφを変化させることにより、横方向の黒縞模様とクロストークを所望の値にコントロールすることができる。
【００６３】
なお、本実施例では、２種類のレンチを用いているが、２方向に光学作用を有するトーリックレンズアレイ、或いは、縦方向と横方向の辺が傾きθおよびφを有するような平行四辺形の開口部を有するマスクを用いても良い。
【００６４】
さらに、第１〜４の実施例では、レンチを構成するシリンドリカルレンズは水平或いは垂直方向に光学作用を有するものであるが、実施例中で説明した傾きθ或いはφに略直行する方向に作用するレンズを用いても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施例に係る立体画像表示装置を示す図
【図２】縦ストライプ状の合成視差画像の制作方法を示す図
【図３】レンチ１０５を構成する単位シリンドリカルレンズとディスプレイ１０１の画素との関係を示す図
【図４】ディスプレイ１０１に対して、レンチ１０５の単位シリンドリカルレンズ１０５ａが水平方向にずれた場合の光路の変化を示す図
【図５】シリンドリカルレンズが傾いた場合の輝度分布を示す図
【図６】単位シリンドリカルレンズ１０５ａの母線の傾きθと各観察領域の輝度分布の関係を示す図
【図７】本発明の第１の実施例の変形例である立体画像表示装置を示す図
【図８】本発明の第１の実施例の別の変形例である立体画像表示装置を示す図
【図９】本発明の第１の実施例の別の変形例である立体画像表示装置を示す図
【図１０】本発明の第２の実施例に係る立体画像表示装置を示す図
【図１１】第２の実施例における合成視差画像の制作方法を示す図
【図１２】第２の実施例に係る立体画像表示装置の水平断面内の光路を示す図
【図１３】本発明の第２の実施例の変形例である立体画像表示装置を示す図
【図１４】本発明の第３の実施例に係る立体画像表示装置を示す図
【図１５】本発明の第３の実施例に係る立体画像表示装置の作る輝度分布を示す図
【図１６】本発明の第４の実施例に係る立体画像表示装置を示す図
【図１７】従来のパララックス・パノラマグラム方式の立体画像表示装置の一例を示す図
【図１８】従来の立体画像表示装置により、視差画像が観察位置に分離して提示される様子を示す図
【図１９】従来の立体画像表示装置の観察位置における輝度分布を示す図
【図２０】従来の立体画像表示装置の合成視差画像とレンチキュラーレンズの構成を示す図
【図２１】従来の立体画像表示装置の合成視差画像とレンチキュラーレンズの構成を示す図
【符号の説明】
【００６６】
１０１、１０８、１１９、１１５  ディスプレイ
１０２、１０５、１０９  レンチキュラーレンズ（レンチ）
１０５ａ、１０９ａ  単位シリンドリカルレンズ
１０７  マスク
１０８ａ、１０８ｂ  画素行
１１６  第１のレンチ
１１７  第２のレンチ
【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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