JP7227448B2 - 表示装置および表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置および表示方法に関する。

表示装置において高臨場感を表現するためには、滑らかな運動視差（観察位置に応じた見え方の変化）の再現が重要である。運動視差を表現可能な表現形式としては、多眼表示形式がある。しかしながら、多眼表示形式では、視域の切り替えが発生してしまう。運動視差を表現可能な別の表現形式としては、多眼表示の指向性密度を向上した超多眼表示形式や高密度指向性表示形式などがある。しかしながら、これらの表現形式では、表示装置に提供するデータ量が膨大となる。

そこで、視点間を補間する表示技術が、特許文献１および特許文献２に開示されている。これらの技術では、視点の移動に伴い、複数の画像の輝度の比率を滑らかに変化させるリニアブレンディングを行うことにより、少ない画像数で連続的な運動視差を提示している。

また、非特許文献１には、液晶パネルと光学バリアとの組み合わせにより、小型の装置で連続的な運動視差を再現する技術が開示されている。この技術では、液晶パネルの画素を３×３のサブ画素に分割して、三原色のサブ画素を市松模様状に均等に配置し、光学バリアに設けられた矩形の開口を介して液晶パネルを観察させることにより、縦方向横方向ともにリニアブレンディングを実現している。

特開２０１５－１２１７４８号公報 特開２０１６－１６１９１２号公報

M.Date, H.Fujii, H.Kimata, "Full Parallax Visually Equivalent Light Field 3D Display Using Linear Blending," IMID 2017/3DSA Digest, pp.521 (2017)

特許文献１および特許文献２に開示されている技術では、投射型光学系により複数の画像のリニアブレンディングを行うため、装置の大型化を招いてしまい、用途が限られていた。

非特許文献１に開示されている技術では、三原色のサブ画素が市松模様状に配置された特殊な画素構造の液晶パネルを用いるため、高コスト化を招いてしまう。また、１画素を３×３のサブ画素に分割するため、サブ画素数が増加し、画素駆動の問題から解像度の低下を招いてしまう。また、解像度を維持しようとすると、配線の増加および駆動トランジスタの増大などによりパネルの開口率が著しく低下し、表示が暗くなるほか、高精細なディスプレイでは画素開口による回折により正しくリニアブレンディングを行うことができない。

上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、特殊な画素構造の画像表示手段を用いず、また、装置の大型化を抑制しつつ、運動視差を再現し、臨場感の高い表現が可能な表示装置および表示方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が第１の方向に並ぶように配列されたストライプ構造を有し、前記複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を、開口部を介して観察者に観察させる画像表示手段を備え、前記開口部は、前記開口部を介して見える前記複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等であり、かつ、前記開口部の中央から前記第１の方向に垂直な第２の方向の正方向および負方向それぞれに向かって、前記開口部の中央よりも前記第１の方向の開口幅が小さい形状を有し、前記開口部が、互いに重複することなく離間して複数設けられ、前記開口部の前記第１の方向の幅は、前記画素の前記第１の方向の幅と同じである。
また、上記課題を解決するため、本発明に係る表示装置は、複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が第１の方向に並ぶように配列されたストライプ構造を有し、前記複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を、開口部を介して観察者に観察させる画像表示手段を備え、前記開口部は、前記開口部を介して見える前記複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等であり、かつ、前記開口部の中央から前記第１の方向に垂直な第２の方向の正方向および負方向それぞれに向かって開口率が小さくなる形状を有し、前記開口部が、互いに重複することなく離間して複数設けられ、前記開口部は、前記第１の方向にａ（ａは１以上の整数）画素、前記第２の方向にｂ（ｂは１以上の整数）画素からなるブロックと同じ面積を有し、前記サブ画素の色数をＣとすると、前記開口部を介して観察される、前記第２の方向における前記開口部の一端からＮ（Ｎ＝１，２・・・Ｃ）番目のサブ画素に対応する位置での、前記開口部の前記第１の方向の幅の合計が、前記ブロックの前記第１の方向の幅と前記Ｎとの乗算値を前記Ｃで除算した値であり、前記開口部の前記第１の方向の幅は、前記画素の前記第１の方向の幅と同じである。

また、上記課題を解決するため、本発明に係る表示方法は、複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が第１の方向に並ぶように配列されたストライプ構造を有し、前記複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を、開口部を介して観察者に観察させる画像表示手段を備える表示装置における表示方法であって、前記開口部は、前記開口部を介して見える前記複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等であり、かつ、前記開口部の中央から前記第１の方向に垂直な第２の方向の正方向および負方向それぞれに向かって、前記開口部の中央よりも前記第１の方向の開口幅が小さい形状を有し、前記開口部のそれぞれにおいて、前記第２の方向の正方向および負方向の一方には、前記開口部が、互いに重複することなく離間して複数設けられ、前記開口部の前記第１の方向の幅は、前記画素の前記第１の方向の幅と同じであり、所定の視点から前記開口部を介して見たときに観察される画素に、前記視点からの画像の画素を表示する。
また、上記課題を解決するため、本発明に係る表示方法は、複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が第１の方向に並ぶように配列されたストライプ構造を有し、前記複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を、開口部を介して観察者に観察させる画像表示手段を備える表示装置における表示方法であって、前記開口部は、前記開口部を介して見える前記複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等であり、かつ、前記開口部の中央から前記第１の方向に垂直な第２の方向の正方向および負方向それぞれに向かって開口率が小さくなる形状を有し、前記開口部が、互いに重複することなく離間して複数設けられ、所定の視点から前記開口部を介して見たときに観察される画素に、前記視点からの画像の画素を表示し、前記開口部は、前記第１の方向にａ（ａは１以上の整数）画素、前記第２の方向にｂ（ｂは１以上の整数）画素からなるブロックと同じ面積を有し、前記サブ画素の色数をＣとすると、前記開口部を介して観察される、前記第２の方向における前記開口部の一端からＮ（Ｎ＝１，２・・・Ｃ）番目のサブ画素に対応する位置での、前記開口部の前記第１の方向の幅の合計が、前記ブロックの前記第１の方向の幅と前記Ｎとの乗算値を前記Ｃで除算した値であり、前記開口部の前記第１の方向の幅は、前記画素の前記第１の方向の幅と同じである。

本発明に係る表示装置および表示方法によれば、特殊な画素構造の画像表示手段を用いず、また、装置の大型化を抑制しつつ、運動視差を再現し、臨場感の高い表現を可能とすることができる。

本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成を示す図である。 図１に示す画像表示部の構成の一例を示す図である。 図１に示す画像表示部の構成の他の一例を示す図である。 図１に示す画像表示部の画素構成を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの構成の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状の一例を示す図である。 図１に示す表示装置におけるリニアブレンディングの原理について説明するための図である。 図６に示す状態から開口部が見かけ上、第１の方向に移動した場合の、混合比の変化を示す図である。 図６に示す状態から開口部が見かけ上、第２の方向に移動した場合の、混合比の変化を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの構成の他の一例を示す図である。 図１に示す表示装置におけるバリアの拡大縮小による視距離の調整について説明するための図である。 図１に示す表示装置におけるバリアの拡大縮小による視距離の調整について説明するための図である。 図１に示す表示装置における視域について説明するための図である。 図１に示す表示装置における視域について説明するための図である。 図１に示す表示装置における表示方法について説明するための図であり、画像表示部の画素配置を示す図である。 図１に示す表示装置における表示方法について説明するための図であり、バリアの構成を示す図である。 二つの画像の加重平均と輪郭位置の関係を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状の他の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状のさらに別の一例を示す図である。 図２Ａ，２Ｂに示すバリアの開口部の形状として適さない形状の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る表示装置１の概略構成を示す図である。本実施形態に係る表示装置１は、観察者ｏｂの観察方向（視点位置）の変化に応じた画像を観察させるものである。

図１に示す表示装置１は、画像表示部２と、画像表示部２の表示を制御する制御部３とを備える。

画像表示手段としての画像表示部２は、複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が所定の方向に並ぶストライプ状の画素構成を有し、複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を観察者ｏｂに観察させる。画像表示部２は、例えば、図２Ａに示すように、面光源であるバックライト２１と、２次元光変調素子２２と、バリア２３とを備える。

２次元光変調素子２２は、観察者ｏｂから見て、バックライト２１の手前に設けられている。２次元光変調素子２２は、バックライト２１から放射された光を変調する変調素子が２次元に配列された構成を有する。２次元光変調素子２２としては、例えば、液晶パネルを用いることができる。

バリア２３は、観察者ｏｂから見て、２次元光変調素子２２の手前に設けられている。バリア２３は、バックライト２１から放射され、２次元光変調素子２２により変調された光の一部を透過し、一部を遮断する。すなわち、バリア２３は、観察者ｏｂに観察される光を制限する。

バリア２３は、複数の開口部を備えており、開口部により光を透過させ、開口部以外の遮光部により光を遮断する。バリア２３は、例えば、観察者ｏｂが画像表示部２を斜めから見たときにも開口部を透過した光の観察に影響を及ぼさない程度の厚みの板状の部材で構成される。このようなバリア２３は、例えば、遮光性を有する薄板に開口部の形状に合わせた穴を開ける、ガラス板に遮光部のパターンに合わせた金属薄膜を形成するなどして作製することができる。開口部は、１画素の面積の正の整数倍に等しい（実質的に等しい）面積を有している。より具体的には、開口部は、詳細は後述するが、サブ画素が並ぶ方向にａ画素、サブ画素が並ぶ方向と直交する方向にｂ画素の画素（ａ×ｂ画素）からなるブロックの面積分に相当する光を透過する。以下では、ａ＝ｂ＝１、すなわち、１×１画素のブロックの場合を例として説明する。

図２Ａに示す構成において、バックライト２１と２次元光変調素子２２とは一体的に構成されていてもよく、この場合、例えば、表示デバイスの外部から来た光を変調する液晶パネル、また、バックライトと液晶パネルとが一体化された液晶ディスプレイを用いることができる。また、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどを用いることも可能である。

また、画像表示部２は、図２Ｂに示すように、観察者ｏｂから見て、バックライト２１の手前にバリア２３を設け、バリア２３の手前に２次元光変調素子２２が配置された構成であってもよい。この場合、バックライト２１により放射され、バリア２３の開口部を透過した光が、２次元光変調素子２２により変調され、観察者ｏｂに観察される。

図２Ｂに示す構成において、バックライト２１とバリア２３とは一体的に構成されていてもよい。このような構成としては、例えば、バリア２３の開口部に対応する位置にだけＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの光源を配置した構成、二次元ディスプレイにバリア２３の開口部および遮光部に対応するパターンを表示する構成など、種々の構成がある。上述した二次元ディスプレイとしては、液晶ディスプレイおよび有機ＥＬディスプレイなどを用いてもよい。

また、図２Ａおよび図２Ｂにおいては、面光源であるバックライト２１から放射された光を２次元光変調素子２２により変調する構成について説明した。このような構成を有するディスプレイとしては、例えば、液晶ディスプレイがある。ただし、本発明に適用可能なディスプレイは、上述したような、バックライト２１と２次元光変調素子２２とを備えるディスプレイに限られるものではなく、例えば、有機ＥＬディスプレイなどを用いることも可能である。また、バックライトはランバーシアン状の配光の均等拡散光源だけでなく、指向性の光源であってもよい。特に、表示装置の視域の範囲の指向性をもつ光源を使用すると光の利用効率を向上し消費電力の低減が可能である。さらに、バックライトの前面にマイクロレンズアレイを設けバリアの個々の開口に集光することによりさらに光の利用効率を向上させてもよいことも言うまでもない。

上述したように、図２Ａに示す画像表示部２においては、バックライト２１から放射され、２次元光変調素子２２により変調された光のうち、バリア２３の開口部を透過した光が観察者ｏｂに観察される。また、図２Ｂに示す画像表示部２においては、バックライト２１から放射された光のうち、バリア２３の開口部を透過した光が、２次元光変調素子２２により変調され、観察者ｏｂに観察される。このように、本実施形態に係る画像表示部２においては、開口部を透過した光が観察者ｏｂに観察される。上述したように、バリア２３には、少なくとも１画素分に相当する光を透過する開口部が複数設けられている。したがって、本実施形態に係る画像表示部２は、複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を、複数の開口部を介して観察者ｏｂに観察させる。

なお、本明細書において、「開口部を介して観察者ｏｂに観察させる」とは、開口部を透過した光を観察者ｏｂに観察させることだけを指すのではなく、開口部を透過したのと実質的に同等の光を観察者ｏｂに観察させることを含む。したがって、バリア２３の開口部に対応する位置にだけＬＥＤなどの光源を配置した構成、および、二次元ディスプレイにバリア２３の開口部および遮光部に対応するパターンを表示する構成のような、必ずしもバリア２３を含まない構成であっても、開口部を透過したのと実質的に同等の光が観察者ｏｂに観察される。したがって、本明細書においては、「開口部を介して観察者ｏｂに観察させる」とは、これらの構成を有する画像表示部２により画像を観察者ｏｂに観察させることも含むものとする。

図３は、２次元光変調素子２２の画素構成を示す図である。上述したように、本実施形態においては、画像表示部２としては、２次元光変調素子２２を有さない、有機ＥＬディスプレイなどを用いることも可能である。したがって、以下では、画像表示部２の画素構成として説明する。

図３に示すように、画像表示部２は、複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が所定の方向に並ぶように配置されたストライプ構造を有する。図３においては、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色のサブ画素が、ストライプ状に配置された構造を示している。以下では、同じ色のサブ画素が並ぶ方向（図３においては、紙面横方向）を第１の方向と称し、第１の方向に垂直な方向（図３においては、紙面縦方向）を第２の方向と称する。

１つの画素ｐｘは、第２の方向に並んだ赤色サブ画素Ｒ、緑色サブ画素Ｇおよび青色サブ画素Ｂの３つのサブ画素から構成される。赤色サブ画素Ｒ、緑色サブ画素Ｇおよび青色サブ画素Ｂはそれぞれ、第１の方向の幅が第２の方向の幅よりも長い横長の形状を有する。本実施形態においては、サブ画素は、長手方向が第１の方向になるように配置されている。以下では、画素ピッチは第１の方向および第２の方向ともにｄｐである、すなわち、第１の方向および第２の方向の画素の幅がｄｐである（正方画素）として説明する。ただし、画素ｐｘの形状は、第１の方向に長い横長の形状であっても、第２の方向に長い縦長の形状であってもよい。また、図３においては、同じ色のサブ画素が並ぶ方向が紙面横方向（横ストライプ）である例を示しているが、これに限られるものではない。後述するように、本実施形態においては、バリア２３の開口部を介して画像を観察させることで、垂直方向にも水平方向にもリニアブレンディングを行うことができる。したがって、バリア２３と一緒に回転させれば、同じ色のサブ画素が並ぶ方向は任意の角度でよい。

図４は、バリア２３の構成の一例を示す図である。なお、以下では、バリア２３のうち、開口部には右斜め上がりのハッチングを付し、開口部以外の遮光部は白抜きで示す。

図４に示すように、バリア２３は、複数の開口部２４を備える。複数の開口部２４は、互いに重複することなく設けられている。より具体的には、開口部２４は、第１の方向および第２の方向ともに、３画素（３ｄｐ）周期で配置されている。図４においては、開口部２４が、第１の方向と第２の方向とに同じ周期で配置される例を示しているが、これに限られるものではない。開口部２４は、第１の方向と第２の方向とに異なる周期で配置されてもよい。また、開口部２４は、少なくとも２以上設けられていればよい。

図５は、開口部２４の形状の一例を示す図である。上述したように、開口部２４は、１画素の正の整数倍に等しい面積を有している。図５においては、開口部２４は、１画素に等しい面積を有するものとして説明する。また、以下では、第２の方向のサブ画素の幅をｄ（＝（１／３）ｄｐ）とする。

まず、仮想的に、正方画素である１つの画素と同じ、第１の方向および第２の方向の幅がｄｐの開口２５を考える。次に、開口２５を、第２の方向に沿ってサブ画素の色数（本実施形態では３）で分割する。すなわち、開口２５を、第１の方向に順に開口２５ａと、開口２５ｂと、開口２５ｃとに分割する。開口部２４は、開口２５ｂ，２５ｃをそれぞれ、左に隣接する開口に対して、第２の方向に画素ピッチｄｐのサブ画素の色数分の１（（１／３）ｄｐ）ずつずらした形状である。したがって、開口部２４は、開口２５ｂを、第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させ、開口２５ｃを第２の方向に（２／３）ｄｐだけ移動させた形状である。すなわち、開口部２４は、開口２５ｂを、サブ画素の第２の方向の幅ｄ分だけ第２の方向に移動させ、開口２５ｃを、サブ画素の第２の方向の幅ｄの２倍だけ移動させた形状である。このような形状を有することにより、開口部２４は、開口部２４を介して見える複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等となり、かつ、第２の方向に向かって開口率が小さくなる。開口部２４の形状の詳細については後述する。

本実施形態に係る表示装置１においては、観察者ｏｂの視点位置が変化すると、開口部２４の位置が２次元光変調素子２２に対し見かけ上移動することで、リニアブレンディングが実現される。本実施形態に係る表示装置１におけるリニアブレンディングの原理について説明する。

以下では、図６に示すように、図５を参照して説明した形状の開口部２４が、赤色サブ画素Ｒ０、緑色サブ画素Ｇ０および青色サブ画素Ｂ０からなる画素ｐｘ０の下側の画素の赤色サブ画素Ｒｂから、画素ｐｘ０の上側の画素の緑色サブ画素Ｂｕに跨って配置されているものとする。図６に示すように、開口部２４は、開口部２４を介して見える、赤色サブ画素の面積（図６に示す状態では、赤色サブ画素Ｒ０および赤色サブ画素Ｒｂの面積の合計）と、緑色サブ画素（図６に示す状態では、緑色サブ画素Ｇ０の面積）と、青色サブ画素（図６に示す状態では、青色サブ画素Ｂ０および青色サブ画素Ｂｕの面積の合計）とが均等（赤色サブ画素の面積：緑色サブ画素の面積：青色サブ画素の面積＝１：１：１）である。

図６に示す状態から、開口部２４が見かけ上、右方向に１画素分（＋１）だけ移動した、あるいは、左方向に１画素分（－１）だけ移動したとする。この場合の、開口部２４を介して観察されるサブ画素の混合比の変化を図７Ａに示す。

図７Ａに示すように、緑色については、視点位置の変化に合わせて混合比が線形に変形しており、リニアブレンディングが実現されていることが分かる。

赤色については、左方向に１画素分だけ移動した場合には、画素ｐｘ０の左側の画素の赤色サブ画素Ｒｌに、画素ｐｘ０の斜め左下の画素の赤色サブ画素Ｒｌｂが１／３混ざるが、これらのサブ画素の合計を考えると、混合比が線形に変化している。また、右方向に１画素分だけ移動した場合には、画素ｐｘ０の右側の画素の赤色サブ画素Ｒｒに、画素ｐｘ０の斜め右下の画素の赤色サブ画素Ｒｒｂが１／３混ざるが、これらのサブ画素の合計を考えると、混合比が線形に変化している。したがって、赤色についても、リニアブレンディングが実現されていることが分かる。

青色については、左方向に１画素分だけ移動した場合には、画素ｐｘ０の左側の画素の青色サブ画素Ｂｌに、画素ｐｘ０の斜め左上の画素の青色サブ画素Ｂｌｕが１／３混ざるが、これらのサブ画素の合計を考えると、混合比が線形に変化している。また、右方向に１画素分だけ移動した場合には、画素ｐｘ０の右側の画素の青色サブ画素Ｂｒに、画素ｐｘ０の斜め右上の画素の青色サブ画素Ｂｒｕが１／３混ざるが、これらのサブ画素の合計を考えると、混合比が線形に変化する。したがって、青色についても、リニアブレンディングが実現されていることが分かる。

したがって、本実施形態に係る表示装置１においては、視点位置が第１の方向に移動した場合に、赤色、緑色、青色のそれぞれについて、リニアブレンディングを実現することができる。

次に、図６に示す状態から、開口部２４が見かけ上、上方向に１画素分（＋１）だけ移動した、あるいは、下方向に１画素分（－１）だけ移動したとする。この場合の、開口部２４を介して観察されるサブ画素の混合比の変化を図７Ｂに示す。

図７Ｂに示すように、視点位置が第２の方向に移動した場合にも、上下に隣接する画素の同じ色のサブ画素同士での混合比が１００：０になる位置は色によって異なるが、視点位置の変化に合わせて混合比が線形に変化していることが分かる。したがって、本実施形態に係る表示装置１においては、視点位置が第２の方向に移動した変化した場合にも、赤色、緑色、青色のそれぞれについて、リニアブレンディングを実現することができる。

このように本実施形態においては、第２の方向に向かって開口率が小さくなる形状を有する開口部２４を介して画像を観察させることで、視点位置が変化した場合に、開口部２４を介して観察される隣接する画素の寄与を滑らかに変化させることができる。そのため、特殊な画素構造の画像表示手段を用いず、一般的なストライプ構造の画像表示手段を用いて、また、装置の大型化を抑制しつつ、運動視差を再現し、臨場感の高い表現が可能となる。

なお、図４においては、開口部２４が第１の方向および第２の方向に同じ周期で配置される（正方配置される）例を用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではない。開口部２４は、図８に示すように、正方配置ではなく、ずらして配置してもよい。図８においては、第１の方向には、開口部２４が周期的に配置されている。また、１段目の開口部２４を基準とすると、２段目の開口部２４は、右方向に開口部２４の第１の方向の幅分だけシフトしており、２段目の開口部２４を基準とすると、３段目の開口部２４は、左方向に開口部２４の第１の方向の幅分だけシフトしている。

また、図４においては、第１の方向および第２の方向に３画素周期で開口部２４が形成される、すなわち、３×３の９画素からなる領域に対して、１つの開口部２４が配置される例を用いて説明した。このような配置の場合、画素が正方画素であれば、第１の方向と第２の方向とに等しい角度の視域を確保することができる。

ここで、例えば、第１の方向の６画素、第２の方向に３画素（６×３）の１８画素からなる領域に対して１つの開口部２４を配置した場合、第１の方向の視域を、３×３の場合と比べて、２倍に広げることができる。人間の視点は一般的に横方向（本実施形態では、第１の方向）に移動することが多いので、人間の観察状態に合わせて画素を効率的に使用した表示を行うことができる。また、開口部２４を配置する領域は、四角形の領域に限られない。例えば、六角形の領域に対して、１つの開口部２４が配置されるようにしてもよい。この場合、所定の六角形で囲まれる複数の画素に対して、１つの開口部２４が配置される。各領域に対して配置される開口部２４の位置は、各領域に対して開口部２４の相対的な位置が一定となるように配置する。一般的には、画面の正面に視点を設定し、その視点を基点として、開口部２４を通る視線の先が領域の中央に位置するように開口部２４は配置される。

また、各開口部２４の面積が一定であれば、各開口部２４の形状は異なっていてもよい。

また、１つの開口部２４に対応する領域は、互いに重なり合わなければよい。ただし、一般的には、画素を有効に利用するために稠密に配置される。そのため、開口部２４の配置は、領域の周期性に合わせて周期的な配置となることが多い。しかしながら、開口部２４に対応する領域の配置を周期的な配置からずらしたり、開口部２４と、開口部２４に対応する領域との位置関係を１画素以内でランダムにずらしたりすることで、モアレの抑制、見た目の解像感の向上などを図ることができる。

本実施形態に係る表示装置１おいて、開口部２４の大きさが、１画素の大きさと同じであり、開口部２４の周期も画素の周期と同じであるとすると、図９Ａに示すように、開口部２４を介して観察される隣接する画素ｐｘの混合比が一定となる方向は、異なる画素間で平行である。この場合、無限遠から見ると、画素ｐｘの混合比が一定となる。そのため、比較的遠方からの観察に適する。

一方、図９Ｂに示すように、バリア２３全体を縮小すると、混合比が一定となる方向を示す矢印の収束点が画面に近くなる。したがって、近距離からの観察に適するようになる。なお、画像表示部２が図２Ｂに示す構成を有する場合、バリア２３全体を拡大することで、同様の効果を得ることができる。

バリア２３全体を縮小あるいは拡大すると、開口部２４も縮小あるいは拡大する。ここで、画素ｐｘの幅をＤ、開口部２４の幅をＤ’、画素ｐｘとバリア２３との間の距離をｘ、最適視距離をＬとすると、画素ｐｘの幅Ｄと開口部２４の幅Ｄ’との関係は、以下の式（１）で示される。

ここで、一般に、画素ｐｘとバリア２３との間の距離ｘは、数ｍｍ程度（例えば、２ｍｍ程度）である。また、最適視距離Ｌは、数ｍ程度（例えば、１ｍ程度）である。したがって、画素ｐｘの幅Ｄと開口部２４の幅Ｄ’との違いは非常に小さいものとなる。そのため、開口部２４の幅Ｄ’と画素ｐｘの幅Ｄとは実質的に等しい。上述したように、開口部２４は、１つの画素の正の整数倍と等しい面積を有している。ここで、本明細書において、「１つの画素の正の整数倍と等しい面積を有する」とは、１つの画素の正の整数倍と等しい面積を有する場合だけでなく、画素ｐｘとバリア２３との間の距離ｘおよび最適視距離Ｌに応じて、バリア２３が縮小あるいは拡大された場合、すなわち、開口部２４が縮小あるいは拡大された場合も含む。図９Ａおよび図９Ｂを見ればわかるように、パネルの画素と開口の位置関係がずれると画素に対する光線の方向が設計した条件からずれてしまう。そこで、パネルとバリアの開口の位置関係については、相対的に面内２方向の並進移動と面内回転を調整できる機構を設けた。少なくとも画面全体で理想的な条件、即ち、開口部２４に対応する画素からなる領域と開口の位置関係が厳密に一致している状態からの画素のずれは１画素未満である必要があり、１／１０画素未満であることが望ましいので、この範囲になるように微調整を行った。尚、微動機構は装置価格が高価になるので、相対的な位置ずれを補償するようにずれた視点位置の画像を表示しても良いことは言うまでもない。

また、バリア２３の遮光部の幅と開口部２４の幅との比が１：１である場合、１つの開口部２４を介して観察される画素は、図１０Ａに示すように、隣接する２つの画素ｐｘ（画素ｐｘＡ、画素ｐｘＢ）である。この２つの画素ｐｘＡ，ｐｘＢが、１つの開口部２４を介した観察におけるリニアブレンディングに寄与する。

この場合、開口部２４を介して画素ｐｘＡのみが観察される方向（混合比が１００：０の方向）と、開口部２４を介して画素ｐｘＢのみが観察される方向（混合比が０：１００の方向）との間の範囲が、リニアブレンディングとなる範囲である。

また、開口部２４の幅を維持し、遮光部の割合を大きくすると、リニアブレンディングに寄与する画素数を増加させることができる。図１０Ｂは、４つの画素（画素ｐｘＡ、画素ｐｘＢ、画素ｐｘＣ、画素ｐｘＤ）がリニアブレンディングに寄与する例を示している。

図１０Ｂにおいては、画素ｐｘＡ，ｐｘＢのリニアブレンディングとなる範囲と、画素ｐｘＢ，ｐｘＣのリニアブレンディングとなる範囲と、画素ｐｘＣ，ｐｘＤのリニアブレンディングとなる範囲とを合わせた範囲が、リニアブレンディングとなる範囲である。したがって、図１０Ｂに示す構成では、図１０Ａに示す構成よりも、リニアブレンディングとなる視域を拡大できることが分かる。

なお、図９Ａ，９Ｂおよび図１０Ａ，１０Ｂにおいては、一方向の断面について説明しているが、上述した視距離および視域の特性は、第１の方向および第２の方向とも同様である。

次に、本実施形態に係る表示装置１における表示方法について説明する。

図１１は、画像表示部２の画素構成の一例を示す図である。図１１においては、各正方形が１つの画素を示す。図１１に示すように、画素００，１０，２０，０１，１１，２１，０２，１２，２２の９画素が３×３に配列されており、これが第１の方向および第２の方向に繰り返し配列されている。図１２は、バリア２３の構成の一例を示す図である。

制御部３は、対象を異なる方向から見た、すなわち、異なる視点からの画像（以下、「指向性画像」と称することがある）を画像表示部２に表示する。具体的には、制御部３は、１つの視点からの画像の画素を、同じ番号の画素に分配して、その画像を表示する。

表示装置１に表示される表示画像は、例えば、９台のカメラを３×３の正方形状に光軸が平行になるように配置して撮影した画像である。また、例えば、第１の方向に２画素、第２の方向に２画素の２×２の領域に対して１つの開口部２４が配置される場合、表示画像は、４台のカメラを正方形の各頂点に光軸が平行になるように配置して撮影した画像である。１つの開口部２４に対応する領域の画素配置が異なる場合には、表示画像は、１領域のあたりの画素数分のカメラを、画素配置と同様に配置して撮影した画像である。なお、複数台のカメラを、各カメラの光軸が特定の収束点に向くように内向きに配置して撮影し、撮影画像を台形補正した画像を表示画像として用いてもよい。

制御部３は、所定の視点から開口部２４を介して見たときに観察される画素に、その視点からの画像の画素を表示する。例えば、制御部３は、図２Ａに示す構成においては、右下から表示装置１を見たときに、開口部２４を介して観察される画素００に、右下のカメラの撮影画像の画素を表示する。具体的には、制御部３は、右下のカメラの撮影画像の各画素を、それぞれの画素の位置に対応する画素００に表示する。また、制御部３は、画素２０には、左下のカメラの撮影画像の画素を、画素０２には、右上のカメラの撮影画像を、画素２２には、左上のカメラの撮影画像の画素を、画素１１には、中心のカメラの撮影画像の画素を表示する。

また、制御部３は、図２Ｂに示す構成においては、左上から表示装置１を見たときに、開口部２４を介して観察される画素００に、左上のカメラの撮影画像の画素を表示する。また、制御部３は、画素２０には、右上のカメラの撮影画像の画素を、画素０２には、左下のカメラの撮影画像を、画素２２には、右下のカメラの撮影画像の画素を、画素１１には、中心のカメラの撮影画像の画素を表示する。

所定の視点から開口部２４を介して見たときに観察される画素に、その視点からの画像の画素を表示することにより、第１の方向および第２の方向の視点移動に対し、リニアブレンディングを実現し、中間視点の画像が観察されることは、図７Ａ，７Ｂを参照した説明から明らかである。

制御部３は、隣接する画素に表示する画像の視差が１０分以下、より好ましくは５分以下の角度となる画像を表示する。画像の視差とは、画面上での隣接する視点の画像間のずれδを、想定した視距離Ｌから見たときの角度で表わした量であり、以下で表わされる。

なお、一般的な撮影画像では、距離により視差が大きく異なるため、表示画像の撮影においては、無地の背景の前で撮影を行い、視差の大きい領域が発生しないようにした。また、本実施形態においては、被写体の視差が最小とるように、各画像を平行移動して表示した。こうすることで、観察される画像の画質を向上させることができた。すなわち、コンバージェンスの調整を行うことで、観察される画像の画質を向上させることができた。被写界深度の浅いレンズを使用し、被写体以外の遠景をぼかすことでも、同様の効果が得られることは明らかである。

図１３は、二つの画像（画像Ａ、画像Ｂ）の加重平均と輪郭位置の関係を示す図である。隣接視点間での画像のずれの幅が３[ａｒｃ ｍｉｎ]程度の小さい値となるように、指向性画像を表示した場合には、図１３に示すように輪郭位置が加重比が０～１の間では直線的かつ連続的に変化するため、視点位置にあった適切な輪郭位置の画像が生成された。すなわち、画像のずれが小さい二つの画像を線形に変化する比率で結ぶことにより、忠実に中間視点の画像が知覚される。なお、空間周周波数の高周波成分が少ない画像の場合には、ずれの幅が１０[ａｒｃ ｍｉｎ]程度であっても、中間視点の画像が知覚される。

次に、開口部２４の形状についてより詳細に説明する。上述したように、開口部２４は、１つの画素の面積の正の整数倍に等しい面積を有している。より具体的には、開口部２４は、第１の方向にａ（ａは１以上の整数）画素、第２の方向にｂ（ｂは１以上の整数）画素の画素（ａ×ｂ画素）からなるブロックと同じ面積を有する。以下では、開口部２４は、１×ｂ画素の画素、すなわち、第２の方向にｂ画素が一列に並んだブロックと等しい面積を有するものとして説明する。また、上述したように、「１つの画素の正の整数倍と等しい面積を有する」とは、１つの画素の正の整数倍と等しい面積を有する場合だけでなく、画素ｐｘとバリア２３との間の距離ｘおよび最適視距離Ｌに応じてバリア２３が縮小あるいは拡大された、すなわち、開口部２４が縮小あるいは拡大された場合も含む。さらに、開口部の大きさを維持して、第１の方向と第２の方向の少なくとも一方の方向について、開口部の間隔のみを方向ごとに所定の倍率で伸縮したり、ｘとＬとの関係で想定される程度に開口の間隔を維持したまま開口の大きさのみを拡大縮小する場合やこれらの組み合わせの場合を含む。したがって、以下で説明する各部の寸法は、必要とされる開口部２４の面積に応じて、適宜、増減する。

図１４Ａは、開口部２４の形状の一例を示す図である。

図１４Ａに示す開口部２４は、１×ｂ画素からなるブロックと同じ形状の開口を第２の方向に沿って３個の領域に分割し、第１の方向に順に、２番目の領域を第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させ、３番目の領域を第２の方向に（２／３）ｄｐだけ移動させた形状である。図１４Ａに示す開口部２４は以下の条件を満たす。

まず、開口部２４は、図１４Ａに示すように、第１の方向の幅がブロックの幅と等しい中央部２４ａと、中央部２４ａより第１の方向の幅が小さい第１の周縁部２４ｂと、中央部２４ａより第１の方向の幅が小さい第２の周縁部２４ｃとからなり、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃがこの順に配置された形状を有するという条件（条件Ａ）を満たす。

また、開口部２４は、図１４Ａに示すように、中央部２４ａの第２の方向の幅が、ブロックの第２の方向の幅ｂｄｐから、１色のサブ画素の第２の方向の幅×（サブ画素の色数－１）を引いた値であるという条件（条件Ｂ）を満たす。本実施形態においては、サブ画素の色数は３であり、サブ画素の第２の方向の幅は（１／３）ｄｐである。したがって、中央部２４ａの第２の方向の幅は、（ｂ－２／３）ｄｐである。

また、開口部２４は、図１４Ａに示すように、中央部２４ａと第１の周縁部２４ｂとの接線から第２の方向に距離ｘの位置での、第１の周縁部２４ｂの第１の方向の幅の合計と、中央部２４ａと第２の周縁部２４ｃとの接線から第２の方向に距離ｘの位置での、第１の周縁部２４ｂの第１の方向の幅の合計とは等しいという条件（条件Ｃ）を満たす。

また、開口部２４は、図１４Ａに示すように、第２の方向の任意の位置での、第１の周縁部２４ｂの第１の方向の幅の合計、および、第２の周縁部２４ｃの第１の方向の幅の合計はそれぞれ、（ブロックの第１の方向の幅ｄｐ）×（サブ画素の色数分の１）×（１から（サブ画素の色数－１）までの間の正の整数）であるという条件（条件Ｄ）を満たす。本実施形態においては、サブ画素の色数は３である。したがって、第１の周縁部２４ｂの第１の方向の幅の合計は、ブロックの第１の方向の幅ｄｐ×（１／３）×｛１～（３－１）｝までの間の整数倍となる。すなわち、第２の方向の任意の位置での、第１の周縁部２４ｂの第１の方向の幅の合計は、（１／３）ｄｐあるいは（２／３）ｄｐとなる。第２の周縁部２４ｃについても同様である。なお、第１の方向の幅の合計が（１／３）ｄｐである領域は、第２の方向の開口部２４の一端（上端）から１番目のサブ画素に対応する領域である。また、第２の方向の幅の合計が（２／３）ｄｐである領域は、第２の方向の開口部２４の一端（上端）から２番目のサブ画素に対応する領域である。

また、開口部２４は、図１４Ａに示すように、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が、開口部２４を第２の方向に切る全ての断面について一定である、すなわち、第１の方向の任意の位置での、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が一定であるという条件（条件Ｅ）を満たす。

また、開口部２４は、図１４Ａに示すように、２回の回転対称であるという条件（条件Ｆ）を満たす。

なお、開口部２４は、図１４Ａに示す形状に限られるものではない。図１４Ｂは、開口部２４の形状の他の一例を示す図である。

図１４Ｂに示す開口部２４は、１×ｂ画素からなるブロックと同じ形状の開口を第２の方向に沿って６個の領域に分割し、第１の方向に順に、２番目および４番目の領域を第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させ、３番目および６番目の領域を第２の方向に（２／３）ｄｐだけ移動させた形状である。

図１４Ｂに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｂに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｂに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｂに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｂに示す開口部２４は、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が常に一定であるので、上述した条件Ｅを満たす。また、図１４Ｂに示す開口部２４は、上述した条件Ｆを満たす。

図１４Ｃは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。

図１４Ｃに示す開口部２４は、１×ｂ画素からなるブロックと同じ形状の開口を第２の方向に沿って６個の領域に分割し、第１の方向に順に、２番目および５番目の領域を第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させ、３番目および４番目の領域を第２の方向に（２／３）ｄｐだけ移動させた形状である。

図１４Ｃに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｃに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｃに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｃに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｃに示す開口部２４は、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が常に一定であるので、上述した条件Ｅを満たす。

図１４Ｄは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。

図１４Ｄに示す開口部２４は、１×ｂ画素からなるブロックと同じ形状の開口を第２の方向に沿って３個の領域に分割し、第１の方向に順に、１番目の領域を第２の方向に（２／３）ｄｐだけ移動させ、３番目の領域を第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させた形状である。

図１４Ｄに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｄに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｄに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｄに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｄに示す開口部２４は、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が常に一定であるので、上述した条件Ｅを満たす。

図１４Ｅは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。

図１４Ｅに示す開口部２４は、１×ｂ画素からなるブロックと同じ形状の開口を第２の方向に沿って６個の領域に分割し、第１の方向に順に、１番目および６番目の領域を第２の方向に（２／３）ｄｐだけ移動させ、４番目および５番目の領域を第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させた形状である。

図１４Ｅに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｅに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｅに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｅに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｅに示す開口部２４は、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が常に一定であるので、上述した条件Ｅを満たす。

図１４Ｆは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。

図１４Ｆに示す開口部２４は、１×ｂ画素からなるブロックと同じ形状の開口を第２の方向に沿って９個の領域に分割し、第１の方向に順に、２番目、５番目および８番目の領域を第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させ、３番目、６番目および９番目の領域を第２の方向に（２／３）ｄｐだけ移動させた形状である。

図１４Ｆに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｆに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｆに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｆに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｆに示す開口部２４は、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が常に一定であるので、上述した条件Ｅを満たす。また、図１４Ｆに示す開口部２４は、上述した条件Ｆを満たす。

図１４Ｇは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。

図１４Ｇに示す開口部２４は、１×ｂ画素からなるブロックと同じ形状の開口を第２の方向に沿って９個の領域に分割し、第１の方向に順に、２番目、５番目および８番目の領域を第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させ、３番目、４番目および９番目の領域を第２の方向に（２／３）ｄｐだけ移動させた形状である。

図１４Ｇに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｇに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｇに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｇに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｇに示す開口部２４は、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が常に一定であるので、上述した条件Ｅを満たす。また、図１４Ｇに示す開口部２４は、上述した条件Ｆを満たす。

上述した図１４Ｂ～図１４Ｇに示す開口部２４においても、図１４Ａに示す開口部２４と同様の効果が得られる。

図１４Ｈは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。

図１４Ｈに示す開口部２４は、１×ｂ画素からなるブロックと同じ形状の開口のうち、第１の方向に（１／３）ｄｐ、第２の方向に（１／３）ｄｐの幅を有する左上の領域を、第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させ、第１の方向に（１／３）ｄｐ、第２の方向に（１／３）ｄｐの幅を有する右下の領域を、第２の方向に－（１／３）ｄｐだけ移動させた形状である。

図１４Ｈに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｈに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｈに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｈに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｈに示す開口部２４は、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が常に一定であるので、上述した条件Ｅを満たす。また、図１４Ｈに示す開口部２４は、上述した条件Ｆを満たす。

図１４Ｈに示す開口部２４においても、図１４Ａに示す開口部２４と概ね同様の効果が得られる。

なお、図１４Ｈにおいては、開口部２４は、複数の開口に分かれているが、これら複数の開口を合わせて、１×ｂ画素からなるブロックと同じ面積を有する。開口部２４とは、ブロックと同じ面積を有する１または複数の開口からなる領域を指す。したがって、図１４Ｈに示すような、開口部２４が、複数の開口に分かれている場合にも、１つの領域に対応して配置され、ブロックと同じ面積を有する１または複数の開口を合わせて、１つの開口部と考える。

図１４Ｉは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。

図１４Ｉに示す開口部２４は、１×ｂ画素からなるブロックと同じ形状の開口を第２の方向に沿って３個の領域に分割し、その３個の領域のうち真ん中の領域における第２の方向の一端（上端）から（１／３）ｄｐの幅を有する領域を第２の方向に（１／３）ｄｐだけ移動させ、真ん中の領域における第２の方向の他端（下端）から（１／３）ｄｐの幅を有する領域を第２の方向に－（１／３）ｄｐだけ移動させた形状である。

図１４Ｉに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｉに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｉに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｉに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｉに示す開口部２４は、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が常に一定であるので、上述した条件Ｅを満たす。また、図１４Ｉに示す開口部２４は、上述した条件Ｆを満たす。

図１４Ｉに示す開口部２４においても、図１４Ａに示す開口部２４と同様の効果が得られる。また、図１４Ｉに示す開口部２４は、第２の方向に延在する軸を中心とした鏡像対称（線対象）である形状を有する。このような形状を有することで、図１４Ｉに示す開口部２４によれば、より自然な画像を観察させることができる。

図１４Ｊは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。

図１４Ｊに示す開口部２４は、第１の方向の幅がｄｐであり、第２の方向の幅が（ｂ－２／３）ｄｐである中央部２４ａを有する。また、図１４Ｊに示す開口部２４は、第１の方向の幅が（２／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、中央部２４ａの左端から所定値（例えば、（１／６）ｄｐ）だけずれた開口と、第１の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、中央部２４ａの左端から所定値（例えば、（１／３）ｄｐ）だけずれた開口とからなる第１の周縁部２４ｂを有する。また、図１４Ｊに示す開口部２４は、中央部２４ａの第１の周縁部２４ｂとは反対側に、第１の周縁部２４ｂと同様の形状を有する第２の周縁部２４ｃを有する。

図１４Ｊに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｊに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｊに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｊに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｈに示す開口部２４は、上述した条件Ｆを満たす。

図１４Ｋは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。

図１４Ｋに示す開口部２４は、第１の方向の幅がｄｐであり、第２の方向の幅が（ｂ－２／３）ｄｐである中央部２４ａを有する。また、図１４Ｋに示す開口部２４は、第１の方向の幅が（２／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、中央部２４ａの左端と同じ位置から延在する開口と、第１の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、中央部の左端から所定値（例えば、（１／６）ｄｐ）だけずれた開口とからなる第１の周縁部２４ｂを有する。また、図１４Ｋに示す開口部２４は、第１の方向の幅が（２／３）ｄｐであり、第２の方向の幅がｃであり、中央部２４ａの左端と同じ位置から延在する開口と、第１の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、中央部の左端から所定値（例えば、（１／３）ｄｐ）だけずれた開口とからなる第２の周縁部２４ｃを有する。

図１４Ｋに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｋに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｋに示す開口部２４は、第２の方向の中央部２４ａの幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｋに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。

図１４Ｊ，１４Ｋに示す開口部２４においても、視点位置が変化した場合に、開口部２４を介して観察される隣接する画素の寄与を滑らかに変化させ、リニアブレンディングを行うことができる。ただし、図１４Ｊ，１４Ｋに示す開口部２４の場合、図１４Ａに示す開口部２４と比較して、第１の方向への視点位置の変化に対して、画質が低下することが考えられる。

図１４Ｌは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。なお、図１４Ｌにおいては、ブロックは１画素からなるものとする。すなわち、開口部２４は、１画素と等しい面積を有するものとする。

図１４Ｌに示す開口部２４は、第１の方向の幅がｄｐであり、第２の方向の幅が（ｂ－２／３）ｄｐである（図１４Ｌでは、ｂ＝１）中央部２４ａを有する。また、図１４Ｌに示す開口部２４は、第１の方向の幅が（２／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、中央部２４ａの左端からさらに左側に（１／３）ｄｐだけずれた位置から第１の方向に延在する開口と、その開口の左端と同じ位置に左端が位置し、第１の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐである開口とからなる第１の周縁部２４ｂを有する。また、図１４Ｌに示す開口部２４は、第１の方向の幅が（２／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、中央部２４ａの右端から左側に（１／３）ｄｐだけずれた位置から第１の方向に延在する開口と、その開口の右端と同じ位置に右端が位置し、第１の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐである開口とからなる第２の周縁部２４ｃを有する。

図１４Ｌに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｌに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｌに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐであるという条件Ｂを満たす。また、図１４Ｌに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｌに示す開口部２４は、上述した条件Ｆを満たす。ただし、図１４Ｌに示す開口部２４は、第１の方向の幅が、ブロックの第１の方向の幅ｄｐを超えている。

図１４Ｍは、開口部２４の形状のさらに別の一例を示す図である。なお、図１４Ｍにおいては、ブロックは１画素からなるものとする。すなわち、開口部２４は、１画素と等しい面積を有するものとする。

図１４Ｍに示す開口部２４は、第１の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、第２の方向の幅がｄｐである３つの開口が、第１の方向に、（１／３）ｄｐずつ間隔を空けて、第２の方向に、（１／３）ｄｐずつずらして配置された形状を有する。

図１４Ｍに示す開口部２４は、中央部２４ａ、第１の周縁部２４ｂおよび第２の周縁部２４ｃを有し、第２の方向に、第１の周縁部２４ｂ、中央部２４ａおよび第２の周縁部２４ｃの順に配置されている。したがって、図１４Ｍに示す開口部２４は、上述した条件Ａを満たす。また、図１４Ｍに示す開口部２４は、中央部２４ａの第２の方向の幅が、（ｂ－２／３）ｄｐである（図１４Ｍでは、ｂ＝１）という条件Ｂを満たす。また、図１４Ｍに示す開口部２４は、上述した条件Ｃおよび条件Ｄを満たす。また、図１４Ｍに示す開口部２４は、第１の周縁部２４ｂの第２の方向の幅と第２の周縁部２４ｃの第２の方向の幅との合計が常に一定であるので、上述した条件Ｅを満たす。また、図１４Ｍに示す開口部２４は、上述した条件Ｆを満たす。

図１４Ｌ，１４Ｍに示す開口部２４においても、視点位置が変化した場合に、開口部２４を介して観察される隣接する画素の寄与を滑らかに変化させ、リニアブレンディングを行うことができる。ただし、図１４Ｌ，１４Ｍに示す開口部２４の場合、図１４Ａに示す開口部２４と比較して、第１の方向への視点位置の変化に対して、画質が大きく低下することが考えられる。

なお、開口部２４の形状は、図１４Ａ～図１４Ｍを参照して説明したような、ステップ状の形状に限られるものではない。開口部２４の形状は、図１４Ａ～図１４Ｍに示す形状を平滑化した形状であってもよい。ここで、平滑化とは、開口部２４の頂点の数が少なくなるようにすることを指す。したがって、図１４Ｎに示すように、開口部２４の形状は、例えば、図１４Ａに示す開口部２４の頂点が少なくなるように平滑化した形状（図１４Ｎでは、平行四辺形）であってもよい。開口部２４の形状を平滑化することで、開口部２４の形成の際の加工が容易となる。また、加工精度程度に寸法にばらつきが生じたり、開口の輪郭がぎざぎざである、かどに丸みがあるといった形状でも同等の効果を奏することはいうまでもない。回転対称等の条件についても同様に、厳密に一致していなくても略一致していれば、同様の効果を得ることができる。

図１５は、バリア２３の開口部２４の形状として適さない形状の一例を示す図である。

図１５に示す開口部は、第２の方向に（１／３）ｄｐずつ隔てて配置されている開口２６ａ～２６ｅからなる。

開口２６ａは、第１の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐである。開口２６ｂは、第１の方向の幅が（２／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、開口２６ａの左端から左側に（１／３）ｄｐだけずれた位置から第１の方向に延在する。開口２６ｃは、第１の方向の幅がｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、開口２６ｂの左端から左側に（１／３）ｄｐだけずれた位置から第１の方向に延在する。開口２６ｄは、第１の方向の幅が（２／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、開口２６ｃの左端と同じから第１の方向に延在する。開口２６ｅは、第１の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、第２の方向の幅が（１／３）ｄｐであり、開口２６ｃの左端と同じ位置に左端が位置する。

上述したように、開口２６ａ～２６ｅは、第２の方向に（１／３）ｄｐずつ隔てて配置されている。そのため、開口２６ａを介して見ると、任意の画素の赤色サブ画素が観察され、開口２６ｂを介して見ると、同じ画素の青色サブ画素が観察され、開口２６ｃを介して見ると、任意の画素の下側に隣接する画素の緑色サブ画素が観察され、開口２６ｄを介して見ると、さらに下側に隣接する画素の赤色サブ画素が観察され、開口２６ｅを介して見ると、同じ画素の青色サブ画素が観察される。

図１５に示す開口部では、第２の方向に開口が離れて配置されているため、連続するはずの隣接する画像の情報（開口以外の遮断部により遮蔽される画素の情報）が抜けてしまうため、リニアブレンディングを行うことができない。

図１４Ａから図１４Ｋにおいては、開口部２４が、１×ｂ画素からなるブロックと等しい面積を有し、図１４Ｌ，１４Ｍにおいては、開口部２４が、１画素と等しい面積を有するものとして説明したが、開口部２４は、第１の方向にａ（ａは１以上の整数）画素、第２の方向にｂ（ｂは１以上の整数）画素からなるブロックと同じ面積を有していてもよい。この場合、図１４Ａから図１４Ｎにおいて、開口部２４の第１の方向の幅をｄｐからａ×ｄｐに置き換えればよい。以下では、ブロックの第１の方向の幅をＤｘとし、ブロックの第２の方向の幅をＤｙとして説明する。また、以下では、１画素を構成するサブ画素の数、すなわち、１画素を構成するサブ画素の色数をＣとする。

開口部２４が、ａ×ｂ画素からなるブロックと等しい面積を有する場合、開口部２４の第２の方向の幅は、ブロックの第１の方向の幅Ｄｘと同じとする。また、開口部２４は、第２の方向の幅がＤｙ－（Ｃ－１）ｄの中央部と、その中央部の第２の方向の両端に、第２の方向の幅がＤｘよりも小さい第１の周縁部および第２の周縁部を設けた形状となる。

図１４Ａから図１４Ｎを参照して説明した開口部２４の種々の形状を考慮し、開口部２４の形状は、以下の条件を満たす必要がある。

まず、開口部２４は、開口部２４を介して見える複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等であるという条件を満たす必要がある。この条件は、開口部２４を介して観察される画像の色バランスを保つために必要となる。

また、開口部２４は、第２の方向に向かって開口率が小さくなるという条件を満たす必要がある。この条件は、上述した条件Ａ～条件Ｄなどに基づくものである。開口部２４がこのような形状を有することにより、開口部２４を介して観察される隣接する画素の寄与を滑らかに変化させ、リニアブレンディングを実現することができる。したがって、特殊な画素構造の画像表示手段を用いず、また、装置の大型化を抑制しつつ、運動視差を再現し、臨場感の高い表現が可能となる。

また、開口部２４は、開口部２４を介して観察される、第２の方向における開口部２４の一端からＮ（Ｎ＝１，２・・・Ｃ）番目のサブ画素に対応する位置での、第１の方向における開口部２４の幅の合計が、ブロックの第１の方向の幅とＮとの乗算値をサブ画素の色数Ｃで除算した値であるという条件を満たすことが好ましい。この条件は、上述した条件Ｃ，Ｄなどに基づくものである。

また、開口部２４は、第１の方向の任意の位置での、開口部２４の第２の方向の幅の合計は、ブロックの第２の方向の幅と等しいという条件を満たすことが好ましい。この条件は、上述した条件Ｅなどに基づくものである。

また、開口部２４は、開口部２４の重心が、開口部２４に外接する矩形の中心と一致するという条件を満たすことが好ましい。この条件は、上述した条件Ｆなどに基づくものである。なお、開口部２４の重心は、開口部２４に外接する矩形の中心と完全に一致することが望ましいが、前述のように、加工精度等の問題等により、厳密に一致していなくても略一致していれば、同様の効果を得ることができる。

また、上述したように、開口部２４は、頂点が少なくなるように平滑された形状であってもよい。

なお、本実施形態においては、３原色のサブ画素により１画素が構成される例を用いて説明しているが、これに限られるものではない。１画素が、４原色、あるいは、赤色、緑色、青色および白色などの４色のサブ画素から構成されてもよい。

また、バリア２３として、液晶パネルのような、透過率を場所によって変化させることができるデバイスを使用してもよい。この場合、時分割で光の透過領域を切り替え、それに同期して表示画像を切り替えることで、バリア２３の遮光部にも画像を表示することができ、高解像度化を図ることができる。

本発明は、上述した各実施形態で特定された構成に限定されず、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、各構成部などに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部などを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

１ 画像表示装置
２ 画像表示部
３ 制御部
２１ バックライト
２２ ２次元光変調素子
２３ バリア
２４ 開口部
２４ａ 中央部
２４ｂ 第１の周縁部
２４ｃ 第２の周縁部
２５，２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ 開口
ｏｂ 観察者
ｐｘ 画素

Claims (8)

1. 複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が第１の方向に並ぶように配列されたストライプ構造を有し、前記複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を、開口部を介して観察者に観察させる画像表示手段を備え、
   前記開口部は、
   前記開口部を介して見える前記複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等であり、かつ、前記開口部の中央から前記第１の方向に垂直な第２の方向の正方向および負方向それぞれに向かって、前記開口部の中央よりも前記第１の方向の開口幅が小さい形状を有し、
   前記開口部が、互いに重複することなく離間して複数設けられ、
   前記開口部の前記第１の方向の幅は、前記画素の前記第１の方向の幅と同じであることを特徴とする表示装置。
2. 複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が第１の方向に並ぶように配列されたストライプ構造を有し、前記複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を、開口部を介して観察者に観察させる画像表示手段を備え、
   前記開口部は、
   前記開口部を介して見える前記複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等であり、かつ、前記開口部の中央から前記第１の方向に垂直な第２の方向の正方向および負方向それぞれに向かって開口率が小さくなる形状を有し、
   前記開口部が、互いに重複することなく離間して複数設けられ、
   前記開口部は、前記第１の方向にａ（ａは１以上の整数）画素、前記第２の方向にｂ（ｂは１以上の整数）画素からなるブロックと同じ面積を有し、
   前記サブ画素の色数をＣとすると、
   前記開口部を介して観察される、前記第２の方向における前記開口部の一端からＮ（Ｎ＝１，２・・・Ｃ）番目のサブ画素に対応する位置での、前記開口部の前記第１の方向の幅の合計が、前記ブロックの前記第１の方向の幅と前記Ｎとの乗算値を前記Ｃで除算した値であり、
   前記開口部の前記第１の方向の幅は、前記画素の前記第１の方向の幅と同じであることを特徴とする表示装置。
3. 請求項１または２に記載の表示装置において、
   前記第１の方向には、複数の前記開口部が周期的に配置され、前記第２の方向には、隣り合う開口部が、前記第１の方向にずれて配置されている、表示装置。
4. 請求項２に記載の表示装置において、
   前記第１の方向の任意の位置での、前記開口部の前記第２の方向の幅の合計は、前記ブロックの前記第２の方向の幅と一致する、または、略一致することを特徴とする表示装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の表示装置において、
   前記開口部の重心は、前記開口部に外接する矩形の中心と一致する、または、略一致することを特徴とする表示装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の表示装置において、
   所定の視点から前記開口部を介して見たときに観察される画素に、前記視点からの画像の画素を表示する制御部をさらに備え、
   前記制御部は、隣接する画素に表示する画像の視差が１０分以下の角度となる画像を表示することを特徴とする表示装置。
7. 複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が第１の方向に並ぶように配列されたストライプ構造を有し、前記複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を、開口部を介して観察者に観察させる画像表示手段を備える表示装置における表示方法であって、
   前記開口部は、
   前記開口部を介して見える前記複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等であり、かつ、前記開口部の中央から前記第１の方向に垂直な第２の方向の正方向および負方向それぞれに向かって、前記開口部の中央よりも前記第１の方向の開口幅が小さい形状を有し、
   前記開口部が、互いに重複することなく離間して複数設けられ、
   前記開口部の前記第１の方向の幅は、前記画素の前記第１の方向の幅と同じであり、
   所定の視点から前記開口部を介して見たときに観察される画素に、前記視点からの画像の画素を表示することを特徴とする表示方法。
8. 複数の色のサブ画素が、同じ色のサブ画素が第１の方向に並ぶように配列されたストライプ構造を有し、前記複数の色のサブ画素からなる画素により構成される画像を、開口部を介して観察者に観察させる画像表示手段を備える表示装置における表示方法であって、
   前記開口部は、
   前記開口部を介して見える前記複数の色それぞれのサブ画素の面積が均等であり、かつ、前記開口部の中央から前記第１の方向に垂直な第２の方向の正方向および負方向それぞれに向かって開口率が小さくなる形状を有し、
   前記開口部が、互いに重複することなく離間して複数設けられ、
   所定の視点から前記開口部を介して見たときに観察される画素に、前記視点からの画像の画素を表示し、
   前記開口部は、前記第１の方向にａ（ａは１以上の整数）画素、前記第２の方向にｂ（ｂは１以上の整数）画素からなるブロックと同じ面積を有し、
   前記サブ画素の色数をＣとすると、
   前記開口部を介して観察される、前記第２の方向における前記開口部の一端からＮ（Ｎ＝１，２・・・Ｃ）番目のサブ画素に対応する位置での、前記開口部の前記第１の方向の幅の合計が、前記ブロックの前記第１の方向の幅と前記Ｎとの乗算値を前記Ｃで除算した値であり、
   前記開口部の前記第１の方向の幅は、前記画素の前記第１の方向の幅と同じであることを特徴とする表示方法。

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