JPH1078563A - 立体画像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置 - Google Patents

立体画像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置

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JPH1078563A
JPH1078563A JP8250943A JP25094396A JPH1078563A JP H1078563 A JPH1078563 A JP H1078563A JP 8250943 A JP8250943 A JP 8250943A JP 25094396 A JP25094396 A JP 25094396A JP H1078563 A JPH1078563 A JP H1078563A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスプレイデバイスに要求される表示速度
を高くすることなく立体画像を観察でき、しかも立体視
できる観察領域の広い立体画像表示方法及びそれを用い
た立体画像表示装置の提供である。 【解決手段】 市松状の開口部と遮光部より成るマスク
パターンを形成したマスク基板を面光源で照明する光源
手段と、縦シリンドリカルレンズアレイと、透過型のデ
ィスプレイデバイスとを有し、該ディスプレイデバイス
に右眼用の視差画像と左眼用の視差画像から成る横スト
ライプ画像を表示し、該光源手段より射出する光束を該
縦シリンドリカルレンズアレイを介して該横ストライプ
画像に透過させ、該光束を少なくとも2 つの領域に分離
して立体画像として観察者に視認せしめる際、該マスク
パターン上の水平方向の一対の開口部と遮光部の水平方
向の幅が該ディスプレイデバイスの水平方向の画素サイ
ズの2 倍以上である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は立体画像表示方法及
びそれを用いた立体画像表示装置に関し、特に特殊なメ
ガネを必要とせずに立体視できる観察領域の広い立体画
像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、メガネを用いない立体画像表示装
置としてはレンチキュラ方式のものや、パララックス・
バリア方式のものが提案されている。
【０００３】しかし、これらの方式の装置ではレンチキ
ュラーレンズやパララックスバリアを液晶ディスプレイ
の表面に配置するために、レンズ面などからの表面反射
で画質が損なわれたり、液晶ディスプレイのブラックマ
トリクスがモアレ縞となって見えて、目障りであった。
【０００４】又、これら方式は、2 枚の視差画像から交
互に配列されたストライプ画像を合成し、表示しなけれ
ばならなかった。そのため画像表示装置の解像度は少な
くとも2 分の1 に低下してしまうという問題があった。
【０００５】こうした欠点を解決した立体画像表示装置
が、特開平5ー107663号公報、特開平7ー234459号公報に開
示されている。
【０００６】図22は特開平5ー107663号公報に開示されて
いる立体画像表示装置の基本構成図である。この装置は
マトリクス型面光源102 とレンチキュラーシート103 か
らなる光指向性切替装置101 と透過型表示装置104 とか
ら構成される装置を用い、右眼用のストライプ状の光源
（図22(B) の102R）が点灯している時はこれに同期して
右眼用の画像（図22(C) の104R）を奇数フレームで表示
し、左眼用のストライプ状の光源（図22(B) の102L）が
点灯している時はこれに同期して左眼用の画像（図22
(C) の104L）を偶数フレームで表示する。
【０００７】これにより各画素を偶数フレームと奇数フ
レームに応じて全て用いるので、画素の分割を行う必要
がなく解像度の低下のない装置が実現できる。
【０００８】しかしながら、これらの方式では観察者が
立体視できる範囲は両眼中心距離約65mmの幅しかない。
そのため、観察者は頭の位置を固定するようにして観察
する必要があり、非常に見にくいという問題があった。
それに対して、特開平2-44995 号公報では、レンチキュ
ラレンズを水平方向に可動に支持し、観察者の両眼の位
置を検出して、それに応じてレンチキュラレンズを表示
素子に対して左右方向に相対的に移動制御することで、
立体視領域を広げる方式が提案されている。又、特開平
2-50145 号公報には観察者の両眼位置を検出して画像の
表示画素部の左右の位置を入れ替えて、立体視領域を広
くする方式が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これら従来例のうち、
右眼視差画像と左眼視差画像とを時分割で表示すること
により立体視を得る方法では、フリッカの発生を解決す
る為に画像の切替を高速で行わなければならないという
問題があった。
【００１０】磯野らはテレビジョン学会誌、Vol.41, N
o.6 (1987), pp549-555、において "時分割立体視の成
立条件" について報告しており、それによるとフィール
ド周波数30Hzの時分割方式では立体視できないことが示
されている。
【００１１】さらに、両眼を交互に開閉した場合のフリ
ッカが知覚されない限界の周波数（臨界融合周波数 CFF
という）は約55Hzであり、フリッカの点からいえばフィ
ールド周波数は少なくとも110Hz 以上必要であることが
示されている。
【００１２】従って、これら従来例においては透過型表
示装置104 として、高速表示のできる表示デバイスが必
要であるという問題があった。
【００１３】又、これら従来例のうちの観察者の位置を
測定して追従する方式では、観察者の水平方向への位置
の変化にしか対応出来ず、観察者と立体画像表示装置と
の距離が変化した場合にはクロストークが発生し、立体
視効果の劣化が発生した。
【００１４】又レンチキュラーなどの部材を実際に移動
して追従する方式においては、このような比較的大きな
部材を画素ピッチやレンチキュラーのピッチなどと同程
度の微小な量で精度良く移動させる必要が有り、駆動系
が複雑で精度を要し、装置が高価になるという問題点が
有った。
【００１５】又特開平2 −50145 号公報のように左右の
表示画素部を入れ替えて立体画像の観察域を追従させる
方式においては追従の動きの単位が観察者の眼間の巾と
同程度であり観察者の細かい動きに対応することができ
なった。
【００１６】本発明の目的は、時分割で視差画像を表示
する従来の方法ではディスプレイデバイスに高いフレー
ムレートが要求されたのに対し、マスクパターンとレン
チキュラーレンズを用いてマスクパターンの開口部から
射出される光の指向性を制御し、ディスプレイデバイス
上に表示される横ストライプ画像の各ストライプ画素を
クロストークなく照明して、ストライプ状ではあるが常
に左右の視差画像を観察者のそれぞれの眼に視認させ
て、ディスプレイデバイスに要求される表示速度（フレ
ームレート）を高くすることなく立体画像を観察でき、
しかも立体視できる観察領域の広い立体画像表示方法及
びそれを用いた立体画像表示装置の提供である。
【００１７】その他、本発明は、 （１−１） 1 走査線の幅または複数の走査線の幅の左
右のストライプ画素によって構成する横ストライプ画像
を用いるので、ディスプレイデバイス4 の水平方向の画
素構造に制約が無く、カラーフイルタ配列は任意のもの
を使用することができる。
【００１８】従って、ディスプレイデバイスとして、縦
ストライプのカラーフィルタを使用した液晶表示デバイ
スを用いれば容易に立体表示をフルカラーで行うことが
できる。 （１−２） 観察者から見てディスプレイデバイスの後
ろ側にレンチキュラーレンズとマスクパターンを配置し
て照明光に指向性を持たせることにより、レンチキュラ
ーレンズの表面反射や液晶ディスプレイデバイスのブラ
ックマトリクスによるコントラストの高いモアレ縞の発
生をなくすことができる。 （１−３） マスクパターンの開口やレンチキュラーレ
ンズのピッチを大きくすることができ、それらの光学素
子の作製が容易になり、その結果として装置のコストを
低減できる。 （１−４） 位置検出手段によって観察者の位置を検出
し、その位置に応じてマスクパターン又は発光パターン
のパラメーターを変化させることにより右ストライプ画
素の情報を有する光束と左ストライプ画素の情報を有す
る光束が分離して夫々集光する領域を該観察者の位置に
追従させることが出来、しかもディスプレイデバイスが
離散的な画素構造であるにもかかわらず該追従を滑らか
に行うことができる。 （１−５） 立体画像表示の解像度を高めるためにディ
スプレイデバイスとして現時点で画素サイズの最小な液
晶素子を用いる際、マスクパターンを形成する液晶素子
等の光変調器の画素サイズは該ディスプレイデバイスの
画素サイズと同等かそれよりも大きくなる。
【００１９】このような光変調器でマスクパターンを形
成しても右ストライプ画素の情報を有する光束と左スト
ライプ画素の情報を有する光束が分離して夫々集光する
領域を該観察者の位置に滑らかに追従させることを可能
にする。等のうちの少なくとも１つの効果を有する立体
画像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置の提供
である。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の立体画像表示方
法は、 （２−１） 市松状の開口部と遮光部より成るマスクパ
ターンを形成したマスク基板を面光源で照明する光源手
段と、垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカルレンズよ
り成る縦シリンドリカルレンズアレイと、走査線で画像
を表示する透過型のディスプレイデバイスとを有し、該
ディスプレイデバイスの表示面に右眼用の視差画像と左
眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画素に
分割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を所
定の順序で交互に並べて1 つの画像とした横ストライプ
画像を表示し、該光源手段より射出する光束に該縦シリ
ンドリカルレンズアレイで指向性を与えて該横ストライ
プ画像を照射し、該光束を少なくとも2 つの領域に分離
して夫々集光させて該横ストライプ画像を立体画像とし
て観察者に視認せしめる際、該マスクパターン上の水平
方向の一対の開口部と遮光部の水平方向の幅が該ディス
プレイデバイスの水平方向の画素サイズの２倍以上であ
ること等を特徴としている。
【００２１】特に、 （２−１−１） 前記縦シリンドリカルレンズアレイと
前記マスクパターンとの換算距離をLh2 、予め定められ
た観察位置と該縦シリンドリカルレンズアレイとの換算
距離をLh1 、予め定められた観察者の眼間距離をE 、前
記マスクパターン上の水平方向の一対の開口部と遮光部
の水平方向の幅をHmとするとき、下記の条件：
【００２２】
【数６】 を満足する。 （２−１−２） 前記マスクパターンと前記ディスプレ
イデバイスとの間に水平方向に母線を持つ横シリンドリ
カルレンズより成る横シリンドリカルレンズアレイを設
置している。 （２−１−３） 前記縦シリンドリカルレンズアレイは
前記開口部の一点から射出する光束を水平断面内で略平
行光束に変換し、前記横シリンドリカルレンズアレイは
該開口部の一点から射出する光束を垂直断面内で前記デ
ィスプレイデバイス上に略集光する。 （２−１−４） 前記マスクパターンと前記縦シリンド
リカルレンズアレイとの換算距離は該マスクパターンと
前記横シリンドリカルレンズアレイとの換算距離よりも
大きくなるように設定している。 （２−１−５） 前記開口部の垂直方向の高さを前記デ
ィスプレイデバイスの複数の走査線の幅に対応させてい
る。 （２−１−６） 前記ディスプレイデバイスに表示する
横ストライプ画素の垂直方向の幅を前記開口部の垂直方
向の高さに対応する該ディスプレイデバイスの複数の走
査線の幅と等しくしている。こと等を特徴としている。
【００２３】更に、本発明の立体画像表示方法は、 （２−２） 市松状の開口部と遮光部より成るマスクパ
ターンを形成したマスク基板を面光源で照明する光源手
段と、垂直方向に母線を有する縦シリンドリカルレンズ
より成る縦シリンドリカルレンズアレイと、水平方向に
母線を有する横シリンドリカルレンズより成る横シリン
ドリカルレンズアレイと、走査線で画像を表示する透過
型のディスプレイデバイスとを有し、該ディスプレイデ
バイスの表示面に右眼用の視差画像と左眼用の視差画像
の夫々を多数の横ストライプ状の画素に分割して得た右
ストライプ画素と左ストライプ画素を所定の順序で交互
に並べて1 つの画像とした横ストライプ画像を表示し、
該光源手段より射出する光束に該縦シリンドリカルレン
ズアレイで指向性を与えて該横ストライプ画像を照射
し、該光束を少なくとも2 つの領域に分離させて該横ス
トライプ画像を立体画像として観察者に視認せしめる
際、該縦シリンドリカルレンズアレイは該開口部の一点
からの光束を水平断面内で略平行光束に変換し、該横シ
リンドリカルレンズアレイは該開口部の一点からの光束
を垂直断面内で該ディスプレイデバイス上に略集光し、
該マスクパターンと該縦シリンドリカルレンズアレイと
の換算距離は該マスクパターンと該横シリンドリカルレ
ンズアレイとの換算距離よりも大きく、該開口部の垂直
方向の幅を該ディスプレイデバイスの複数の走査線の幅
に対応させていること等を特徴としている。
【００２４】特に、 （２−２−１） 前記縦シリンドリカルレンズアレイ及
び／又は前記横シリンドリカルレンズアレイは平凸のシ
リンドリカルレンズから構成していること等を特徴とし
ている。
【００２５】更に、本発明の立体画像表示方法は、 （２−３） 離散的な画素構造をもつ自発光型表示素子
の発光面上に市松状の発光部と非発光部より成る発光パ
ターンを形成した光源手段、又は離散的な画素構造をも
つ光変調器の表示面に市松状の開口部と遮光部より成る
マスクパターンを形成して面光源で照明する光源手段
と、垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカルレンズより
成る縦シリンドリカルレンズアレイと、離散的な画素構
造を持ち走査線で画像を表示する透過型のディスプレイ
デバイスとを有し、該ディスプレイデバイスの表示面に
右眼用の視差画像と左眼用の視差画像の夫々を多数の横
ストライプ状の画素に分割して得た右ストライプ画素と
左ストライプ画素を所定の順序で交互に並べて1 つの画
像とした横ストライプ画像を表示し、該光源手段より射
出する光束に該縦シリンドリカルレンズアレイで指向性
を与えて該横ストライプ画像を照射し、該光束を少なく
とも2 つの領域に分離して夫々集光させて該横ストライ
プ画像を立体画像として観察者に視認せしめる際、該発
光パターン上の水平方向の一対の発光部と非発光部の水
平方向の幅又は該マスクパターン上の水平方向の一対の
開口部と遮光部の水平方向の幅が該ディスプレイデバイ
スの水平方向の画素サイズの2 倍以上であること等を特
徴としている。
【００２６】特に、 （２−３−１） 前記自発光型表示素子又は前記光変調
器と前記ディスプレイデバイスの間に水平方向に母線を
持つ横シリンドリカルレンズより成る構成する横シリン
ドリカルレンズアレイを有し、前記発光部又は前記開口
部の一点より射出する光束を該ディスプレイデバイス上
に焦線として略結像する。 （２−３−２） 前記ディスプレイデバイス上の右又は
左ストライプ画素の垂直方向の幅をPV1 、前記発光部又
は前記開口部の垂直方向の幅をVm、前記横シリンドリカ
ルレンズの垂直方向のピッチをVL、該ディスプレイデバ
イスと該横シリンドリカルレンズアレイとの換算距離を
LV1 、前記横シリンドリカルレンズアレイと前記自発光
型表示素子又は前記光変調器との換算距離をLV2 、該横
シリンドリカルレンズの垂直断面内の焦点距離をfVとす
るとき、以下の条件：
【００２７】
【数７】 を満足している。 （２−３−３） 前記縦シリンドリカルレンズアレイと
前記自発光型表示素子又は前記光変調器との換算距離を
Lh2 、予め定められた観察位置と前記ディスプレイデバ
イスとの換算距離をLh1 、予め定められた観察者の眼間
距離をE 、該自発光型表示素子又は該光変調器の水平方
向の画素サイズをPh2 とするとき、以下の条件：
【００２８】
【数８】 を満足している。 （２−３−４） 前記縦シリンドリカルレンズアレイと
前記自発光型表示素子又は前記光変調器との換算距離を
Lh2 、予め定められた観察位置と前記ディスプレイデバ
イスとの換算距離をLh1 、予め定められた観察者の眼間
距離をE 、該自発光型表示素子又は該光変調器の水平方
向の画素サイズをPh2 、k を予め定められた2 以上の正
の整数とするとき、以下の条件：
【００２９】
【数９】 を満足している。 （２−３−５） 前記縦シリンドリカルレンズアレイと
前記自発光型表示素子又は前記光変調器との換算距離を
Lh2 、予め定められた観察位置と前記ディスプレイデバ
イスとの換算距離をLh1 、該自発光型表示素子又は該光
変調器の水平方向の画素サイズをPh2 とするとき、前記
発光部又は前記開口部をPh2 を単位として水平方向に移
動して形成することにより前記右ストライプ画素の情報
を持つ光束と前記左ストライプ画素の情報を持つ光束を
分離して夫々集光する領域を
【００３０】
【数１０】 を単位として水平方向に移動する。 （２−３−６） 観察者の位置を検知する位置検出手段
を有し、該位置検出手段によって該観察者の予め設定し
た基準の位置からの水平方向の位置ずれを検出して、該
位置ずれに応じて前記発光部又は前記開口部を水平方向
に移動して形成する。 （２−３−７） 前記発光パターンは水平方向に所定の
サイズの発光部と非発光部を予め設定された回数繰り返
して配列した一単位を更に繰り返して配列しており、該
一単位の中の複数の発光部・非発光部は水平方向に少な
くとも2 つの異なる画素数で構成している。 （２−３−８） 前記発光パターンは水平方向にn 個の
発光部・非発光部を一つの単位として繰り返し、第j(j=
1・・n) 番目の発光部若しくは非発光部の水平方向のサイ
ズは予め設定された正の整数k1、k2、・・・knを用いて前
記自発光型表示素子の水平方向の画素サイズPh2 のkj倍
とし、前記縦シリンドリカルレンズの水平方向のピッチ
をHL、前記縦シリンドリカルレンズアレイと該自発光型
表示素子との換算距離をLh2 としたとき、これに応じて
前記ディスプレイデバイスから前記右ストライプ画素の
情報を持つ光束と前記左ストライプ画素の情報を持つ光
束を分離して夫々集光する領域までの距離L0を関係式： に従って変化させる。 （２−３−９） 前記縦シリンドリカルレンズの水平方
向のピッチをHL、前記縦シリンドリカルレンズアレイと
前記自発光型表示素子との換算距離をLh2 、該自発光型
表示素子の水平方向の画素サイズをPh2 として、前記発
光パターンは水平方向にn 個の発光部・非発光部を一つ
の単位として繰り返しており、観察者の位置を検出する
位置検出手段と、複数の距離L0i に対して関係式： に従って予め設定した正の整数列(k1、k2・・・・kn)iを記録
したメモリーを有し、該位置検出手段が検出する前記デ
ィスプレイデバイスの表示面に対して垂直方向に計測し
た観察者までの距離L0に応じて整数列(k1、k2・・・・kn)kを
選択し、該整数列(k1、k2・・・・kn)kを用いて該一単位内の
j 番目の発光部及び非発光部の水平方向のサイズを該画
素サイズPh2 のkj倍とする。 （２−３−１０） 前記マスクパターンは水平方向に所
定のサイズの開口部と遮光部を予め設定された回数繰り
返して配列した一単位を更に繰り返して配列しており、
該一単位の中の複数の開口部・遮光部は水平方向に少な
くとも2 つの異なる画素数で構成している。 （２−３−１１） 前記マスクパターンは水平方向にn
個の開口部・遮光部を一つの単位として繰り返し、第j
(j=1・・n) 番目の開口部若しくは遮光部の水平方向のサ
イズは予め設定された正の整数k1、k2、・・・knを用い
て前記光変調器の水平方向の画素サイズPh2 のkj倍と
し、前記縦シリンドリカルレンズの水平方向のピッチを
HL、前記縦シリンドリカルレンズアレイと該光変調器と
の換算距離をLh2 としたとき、これに応じて前記ディス
プレイデバイスから前記右ストライプ画素の情報を持つ
光束と前記左ストライプ画素の情報を持つ光束を分離し
て夫々集光する領域までの距離L0を関係式： に従って変化させる。 （２−３−１２） 前記縦シリンドリカルレンズの水平
方向のピッチをHL、前記縦シリンドリカルレンズアレイ
と前記光変調器との換算距離をLh2 、該光変調器の水平
方向の画素サイズをPh2 として、前記マスクパターンは
水平方向にn 個の開口部・遮光部を一つの単位として繰
り返しており、観察者の位置を検出する位置検出手段
と、複数の距離L0i に対して関係式： に従って予め設定した正の整数列(k1、k2・・・・kn)iを記録
したメモリーを有し、該位置検出手段が検出する前記デ
ィスプレイデバイスの表示面に対して垂直方向に計測し
た観察者までの距離L0に応じて整数列(k1、k2・・・・kn)kを
選択し、該整数列(k1、k2・・・・kn)kを用いて該一単位内の
j 番目の開口部及び遮光部の水平方向のサイズを該画素
サイズPh2 のkj倍とする。こと等を特徴としている。
【００３１】更に、本発明の立体画像表示方法は、 （２−４） 市松状の開口部と遮光部より成るマスクパ
ターンを形成したマスク基板を面光源で照明する光源手
段と、垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカルレンズよ
り成る縦シリンドリカルレンズアレイと、走査線で画像
を表示する透過型のディスプレイデバイスとを有し、該
ディスプレイデバイスの表示面に右眼用の視差画像と左
眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画素に
分割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を所
定の順序で交互に並べて1 つの画像とした横ストライプ
画像を表示し、該光源手段より射出する光束に該縦シリ
ンドリカルレンズアレイで指向性を与えて該横ストライ
プ画像を照射し、該光束を少なくとも2 つの領域に分離
して夫々集光させて該横ストライプ画像を立体画像とし
て観察者に視認せしめる際、該開口部の垂直方向の幅が
該遮光部の垂直方向の幅より小さい。 （２−５） 離散的な画素構造をもつ自発光型表示素子
の発光面上に市松状の発光部と非発光部より成る発光パ
ターンを形成した光源手段、又は離散的な画素構造をも
つ光変調器の表示面に市松状の開口部と遮光部より成る
マスクパターンを形成して面光源で照明する光源手段
と、垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカルレンズより
成る縦シリンドリカルレンズアレイと、離散的な画素構
造を持ち走査線で画像を表示する透過型のディスプレイ
デバイスとを有し、該ディスプレイデバイスの表示面に
右眼用の視差画像と左眼用の視差画像の夫々を多数の横
ストライプ状の画素に分割して得た右ストライプ画素と
左ストライプ画素を所定の順序で交互に並べて1 つの画
像とした横ストライプ画像を表示し、該光源手段より射
出する光束に該縦シリンドリカルレンズアレイで指向性
を与えて該横ストライプ画像を照射し、該光束を少なく
とも2 つの領域に分離して夫々集光させて該横ストライ
プ画像を立体画像として観察者に視認せしめる際、該発
光部の垂直方向の幅が該非発光部の垂直方向の幅より小
さい、又は該開口部の垂直方向の幅が該遮光部の垂直方
向の幅より小さい。こと等を特徴としている。
【００３２】又、本発明の立体画像表示装置は、 （２−６） (2-1)〜(2-5) 項のいずれか１項に記載の
立体画像表示方法を用いたこと等を特徴としている。
【００３３】
【発明の実施の形態】図1 は本発明の立体画像表示装置
の実施形態1 の要部概略図であり、斜視図で示してい
る。又、図2 は実施形態1 の作用説明図である。図1
中、線A を含む水平面に沿った断面図が図2(A)、線B
（ここでは線A に沿った走査線から1 走査線下の走査線
に沿った線を示す）を含む水平面に沿った断面図が図2
(B)である。
【００３４】図中、1 はバックライト光源、2 はマスク
であり、その上に所定の開口部・遮光部を形成したマス
クパターン9 を備えている。マスクパターン9 はガラス
やプラスチックなどのマスク基板の上にクロムや酸化ク
ロムや樹脂ブラックマトリクスなどの光吸収材などをパ
ターンニングして作製している。なお、マスク2 及びバ
ックライト光源1 等は光源手段の一要素を構成してい
る。
【００３５】3 は縦レンチキュラーレンズ (縦シリンド
リカルレンズアレイ) であり、多数の平凸の縦シリンド
リカルレンズを水平方向に並べて構成している。縦レン
チキュラーレンズ3 はこれを構成する各シリンドリカル
レンズのほぼ焦点位置にマスクパターン9 がくるように
レンズ曲率を設定している。又、マスクパターン9 の水
平方向の一対の開口部8 と遮光部が縦レンチキュラーレ
ンズ3 の縦シリンドリカルレンズの1 ピッチ (幅) HLに
対応するようになっている。
【００３６】4 はディスプレイデバイスであり、透過型
液晶素子などで構成しており、図2ではその画像表示面
の表示画像の状態を模式的に表している。尚、図では液
晶素子のカバーガラス、偏光板、電極などは省略して示
している。5 は画像処理手段であり、複数の視差画像か
らストライプ画像を合成する。6 はディスプレイ駆動回
路であり、画像処理手段5 からのストライプ画像信号を
受けてディスプレイデバイス4 を駆動して、その上にス
トライプ画像を表示する。
【００３７】実施形態1 の作用を説明する。先ず、ディ
スプレイデバイス4 に表示するストライプ画像を説明す
る。図3 はストライプ画像合成の説明図である。画像処
理手段5 は図3(A)に示す様に、少なくとも2 枚の右視差
画像R と左視差画像L を多数の横ストライプ状のストラ
イプ画素に分割し、右視差画像R から作成するストライ
プ画素Ri、左視差画像から作成されるストライプ画素Li
とを、例えば1 走査線おきに交互に並べる。即ち、第1
走査線に右ストライプ画素R1、第2 走査線に左ストライ
プ画素L2、第3 走査線に右ストライプ画素R3・・・・、と合
成し、1 枚の横ストライプ画像を作成する。 (これを第
1 の横ストライプ画像とする) 。
【００３８】この様にして作成された横ストライプ画像
の画像データは、ディスプレイ駆動回路6 に入力され、
ディスプレイデバイス4 に該横ストライプ画像を表示す
るのである。
【００３９】次ぎに、立体画像表示の作用を説明する。
図2(A)に示す様に、バックライト光源1 から射出された
光は、縦レンチキュラーレンズ3 を構成する各シリンド
リカルレンズの光軸に対して所定の量だけずれた位置に
開口部8 の中心を有するマスクパターン9 と縦レンチキ
ュラーレンズ3 により、マスク2 の透過光束が観察者の
右眼ERの位置すべき領域に分離されて全体として集光し
て入射する。この右眼ERに入射する光束は、縦レンチキ
ュラーレンズ3 と観察者との間に設けたディスプレイデ
バイス4 に表示された画像（ここでは右視差画像R から
形成した右ストライプ画素R1）で変調され、ライン状の
右ストライプ画素R1を通った光が右眼ERに入射する。同
様に、図2(A)の1 走査線下の走査線に相当する断面に沿
った光束に対しても、図2(B)に示す様にライン状の左ス
トライプ画素L2を通った光が分離して全体として集光し
て左眼ELに入射する。この時、図1 から分かる様に、図
2(A)の断面でのマスク開口部と図2(B)の断面でのマスク
開口部とはそれぞれ相補的に形成している。つまり、マ
スクパターン9 は市松状に開口部・遮光部を形成してい
る。
【００４０】また、ディスプレイデバイス4 にはそれぞ
れの開口に対応したストライプ画素Ri,Li を上下交互に
並べて合成した横ストライプ画像を表示している。従っ
て、観察者は1 走査線毎に右又は左の眼でそれぞれの眼
に対応したストライプ画素を見ることになり、全体とし
て左右の眼で夫々の眼に対応する視差画像を視認して立
体画像を観察することができる。
【００４１】尚、マスクパターン9 は垂直方向に関して
は適宜の開口率を有し、ストライプ画像を構成する左右
のストライプ画素をクロストークなく照明するように設
定している。
【００４２】本実施形態で用いる視差画像としてはCG画
像などのコンピュータ上で作成された視差画像や、複眼
カメラ若しくはステレオカメラで撮影される複数の自然
画像を視差画像として用いることができる。
【００４３】又、上記の説明では第1 の横ストライプ画
像を表示したが、図3(B)に示す様に、第1 走査線に左ス
トライプ画素L1、第2 走査線に右ストライプ画素R2、第
3 走査線に左ストライプ画素L3・・・・、と合成した横スト
ライプ画像（これを第2 の横ストライプ画像とする）を
用いることも可能であり、その場合は図3(A)に示す第1
の横ストライプ画像を用いる場合のマスクパターン9 の
開口部をHm/2だけ右又は左へずらせば良い。又はディス
プレイデバイス4 の走査線を一走査線分だけ上又は下に
ずらして表示すれば良い。
【００４４】ここで、各光学素子の構成条件について説
明する。なお、本明細書においては各光学素子間の距離
を換算距離で取り扱う。換算距離とはディスプレイデバ
イスにおいては表示面、マスクにおいてはマスクパター
ン9 形成面、レンチキュラーレンズにおいては、距離を
測ろうとする側の主点を夫々基準点として2 つの光学素
子間の距離を空気中の値に換算した所謂光学的距離であ
る。又、後の実施形態の光変調器及び自発光型表示素子
の基準点は夫々表示面及び発光面である。
【００４５】図2(A)に示す様に、縦レンチキュラーレン
ズ3 とマスクパターン9 との換算距離 (縦レンチキュラ
ーレンズ3 のマスク側の主点とマスクパターン9 との距
離を空気中の値に換算した光学的間隔) をLh2 、予め定
められた観察位置から縦レンチキュラーレンズ3 までの
距離 (観察位置と縦レンチキュラーレンズ3 の観察者側
の主点との距離を空気中の値に換算した光学的間隔) を
Lh1 、予め定められた観察者の眼間距離をE 、マスクパ
ターン9 上の水平方向の一対の開口部と遮光部の水平方
向の幅 (ピッチ) をHm、更に縦レンチキュラーレンズ3
を構成している縦シリンドリカルレンズのピッチ (幅)
をHLとするとき、本実施形態は下記の条件:
【００４６】
【数１１】 を満たしている。
【００４７】さらに、図1 に示す様に、マスクパターン
9 の開口部8 の垂直方向の幅をVm、ディスプレイデバイ
ス4 のストライプ画素の垂直方向の幅（本実施形態の場
合、走査線幅に相当する）をPV1 、マスク2 とディスプ
レイデバイス4 との換算距離(マスクパターン9 とディ
スプレイデバイス4 の表示面との距離を空気中の値に換
算した光学的間隔) をD とすると、これらの諸元は
【００４８】
【数１２】 を満足する様に設定している。
【００４９】又、本実施形態は垂直方向の観察領域を広
げる為に特別の構成をしている。図13は本実施形態の垂
直断面の側面図である。これによって、上下方向の観察
領域の説明を行う。マスクパターン2 上に形成された開
口部8 は図1 のように市松状になっており、上下方向に
はディスプレイデバイス4 に表示された横ストライプ画
像の右ストライプ画素又は左ストライプ画素に対応して
いる。なお、図13における複数の開口部8 はすべて右ス
トライプ画素に対応している。
【００５０】図中、PV2 はマスクパターン9 の開口部の
垂直方向のピッチの1/2 である。そして、開口部の垂直
方向のピッチの1/2 PV2 は横ストライプ画像のストライ
プ画素の垂直方向の幅PV1 よりもわずかに大きくしてい
るので、ディスプレイデバイス4 に対して所定の観察距
離にいる観察者はディスプレイデバイス4 に表示された
ストライプ画素を通して対応する開口部を観察すること
ができ、観察者の眼を所定の高さにおけば画面の上下方
向の全幅にわたって左右画像が一様に分離して見える観
察領域が得られるようになっている。
【００５１】また、マスクパターン9 の開口部8 の垂直
方向の幅Vmをストライプ画素の幅PV1 よりも小さくし、
且つ開口部8 の垂直方向の幅Vmを遮光部の垂直方向の幅
Vm'よりも小さくすることにより、観察者が垂直方向に
移動した際、観察者から見て各ストライプ画素とそれに
対応する開口部の相対位置が多少ずれてもその対応する
開口部8 からの光が隣接するストライプ画素にかからな
いでそのストライプ画素を見ることができるので、上下
方向の観察領域を図中の矢印の範囲に広げることができ
る。
【００５２】以上の作用はマスクパターン9 の開口部の
垂直方向のピッチの1/2 PV2 をディスプレイデバイス4
に表示するストライプ画素の垂直方向の幅PV1 よりもわ
ずかに大きく設定し、開口部8 の垂直方向の開口率を調
整すれば実現できる。
【００５３】本実施形態では、画素ピッチが 0.110mm
（水平）X0.33mm(垂直) でRGB 縦ストライプの画素配列
になっている液晶素子をディスプレイデバイス4 として
用い、Lh1=500mm、Lh2=5mm 、E=65mmとしたので、Hm/2=
0.65mm、HL =1.287mmとなり、開口部8 の水平方向の幅Hm
/2はディスプレイデバイス4 の約 6画素（2 絵素）の幅
に等しく、しかも縦レンチキュラーレンズ3 のレンズピ
ッチHLも1.287mm と大きくすることができ、光学素子の
作製が容易になり、コストを低減することができる。
【００５４】さらに、本実施形態では、垂直方向の画素
サイズが0.33mmのディスプレイデバイスを用い、D を約
6mm としたので、PV1=0.33mmであり、このときのマスク
パターン9 の開口部の垂直方向の幅VmはVm=0.334mmであ
る。
【００５５】以上の様に、本実施形態ではマスクパター
ン9 と縦レンチキュラーレンズ3 を用いてバックライト
光源1 から射出される光の指向性を制御し、ディスプレ
イデバイス4 上に表示する横ストライプ画像を左右の視
差画像から1 走査線毎に合成し、横ストライプ画像を構
成する左右のストライプ画素をクロストークなく照明し
て、観察者の眼へ入射させるので、ディスプレイデバイ
ス4 の表示速度（フレームレート）を高くする必要がな
い。
【００５６】さらに、本実施形態では横ストライプ画像
を左右の視差画像から1 走査線毎に合成すれば良いの
で、ディスプレイデバイス4 の水平方向の画素構成につ
いては制約がない。従って、ディスプレイデバイス4 と
して、縦ストライプのカラーフィルタを使用した液晶素
子をディスプレイデバイス4 として用いれば容易にカラ
ーの立体表示を行うことができる。
【００５７】さらに観察者側から見て画像表示用ディス
プレイデバイス4 の後ろ側に縦レンチキュラーレンズ3
とマスク2 を配置して照明光に指向性を持たせているの
で、縦レンチキュラーレンズ3 の表面反射や液晶素子の
ディスプレイデバイス4 のブラックマトリクスによるコ
ントラストの高いモアレ縞を発生させない。
【００５８】また、本実施形態では、縦シリンドリカル
レンズアレイとして平凸の縦シリンドリカルレンズより
構成する縦レンチキュラーレンズ3 を用いたが、一般的
には両面に適宜の曲率を与えたシリンドリカルレンズア
レイを用いて、バックライト光源1 からの光をそれぞれ
の眼へ概略集光する様にすることもできる。
【００５９】更に、マスクパターン9 として、ガラスや
プラスチックなどの基板の上にクロムまたは酸化クロム
や樹脂ブラックマトリクスなどの光吸収材をパターンニ
ングして作製する際に、バックライト光源1 側の面にク
ロムやアルミなどの高反射材を形成し、その上に前記酸
化クロムや樹脂ブラックマトリクスなどの光吸収材から
なる低反射の部材を設けて形成することもできる。こう
することで、バックライト光源1 からの光を効率良く利
用することができ表示輝度を高めることができる。
【００６０】さらにその表面に形成した低反射の部材に
より、縦レンチキュラーレンズ3 などによる不要な再反
射などを防ぐことができ、コントラストの良い立体表示
が可能となる。
【００６１】図4 は本発明の立体画像表示装置の実施形
態2 の要部概略図である。実施形態1 では、マスクパタ
ーン9 の垂直方向に関する開口率を適切に調節して横ス
トライプ画像を構成する左又は右ストライプ画素をクロ
ストークなく照明することを実現していた。
【００６２】これに対し、本実施形態では実施形態1 に
垂直方向に結像作用を有する横レンチキュラーレンズ7
を付加して、マスクパターン9 の開口部を射出した光で
もってディスプレイデバイス4 の所定の画素（本実施形
態の場合、1 本の走査線）をクロストークなく照明する
点が異なっている。
【００６３】図中、7 は横レンチキュラーレンズ (横シ
リンドリカルレンズアレイ) であり、多数の平凸の横シ
リンドリカルレンズを垂直方向に並べて構成している。
横レンチキュラーレンズ7 の作用は後で説明するが、本
実施形態はマスクパターン9の開口部8 を射出した垂直
方向に広がる光束をディスプレイデバイス4 上の所定の
ストライプ画素の上に集光して照明し、これを透過して
上下方向にのみ集光時のNAに応じて発散し、観察者がそ
の眼を所定の高さにおけば画面の上下方向の全幅にわた
って左右画像が一様に分離して見える観察領域が得られ
るようになっている。 本実施形態の作用を説明する。
横レンチキュラーレンズ7 は水平方向に対しては光学的
パワーを持たないので、本実施形態の水平方向に関する
作用は実施形態1 と同じである。即ち、ディスプレイデ
バイス4 には実施形態1 と同じ横ストライプ画像を表示
しており、バックライト光源1 からの光はマスクパター
ン9 の開口部8 を透過し、縦レンチキュラーレンズ3 を
通ってディスプレイデバイス4 を照明し、観察者の左又
は右眼領域に左右のストライプ画素を分離して集光し、
観察者に左右の視差画像を視認せしめる。
【００６４】図5 は実施形態2 の垂直断面の作用説明図
である。これによって上下方向の観察領域の説明を行
う。マスクパターン9 の開口部は図4 に示すように市松
状になっており、上下方向にはディスプレイデバイス4
に表示される横ストライプ画像の各ストライプ画素に対
応している。
【００６５】図5 に示すマスクパターン9 のの開口部は
観察者の右眼又は左眼用のストライプ画素を照明するた
めのものであるが、ここでは例えば観察者の左眼用のス
トライプ画素(Li)を照明するものとして説明する。従っ
て、ディスプレイデバイス4の左眼に対応する左ストラ
イプ画素を白抜き、右眼に対応する右ストライプ画素を
斜線をかけて表す。
【００６６】ここで、マスクパターン9 の開口部の垂直
方向の幅をVm、横レンチキュラーレンズ7 を構成する横
シリンドリカルレンズのピッチ (幅) をVL、横レンチキ
ュラーレンズ7 を構成する個々の横シリンドリカルレン
ズの図5 の紙面内の焦点距離をfV、ディスプレイデバイ
ス4 に表示するストライプ画素の垂直方向の幅 (ピッ
チ) をPV1 、ディスプレイデバイス4 と横レンチキュラ
ーレンズ7 との換算距離(ディスプレイデバイス4 の表
示面と横レンチキュラーレンズ7 のディスプレイデバイ
ス4 側の主点との距離を空気中の値に換算した光学的間
隔) をLV1 、横レンチキュラーレンズ7 とマスクパター
ン9 との換算距離 (横レンチキュラーレンズ7 のマスク
パターン9 側の主点とマスクパターン9 との間隔を空気
中の値に換算した光学的間隔) をLV2 とするとき、本実
施形態は、
【００６７】
【数１３】 の関係をみたすように設定している。
【００６８】式(3)は、開口部がディスプレイデバイス4
上の対応する画像ライン（例えば右眼用の画像ライ
ン）上に結像することを規定する式であり、この関係に
誤差があると照明光が対応しない画像ライン（例えば左
眼用の画像ライン）を照明することになり、クロストー
クの原因となる。式(3)の誤差とクロストーク量はほぼ
比例するので式(3)はクロストークの許容量、例えば5%
以下であることが望ましい。
【００６９】式(4)は片方の眼（例えば右眼）に対応す
る複数の開口からの光束が横レンチキュラーレンズを構
成するどのシリンドリカルレンズを通ってもディスプレ
イデバイス4 上の複数ある対応する画像ライン（例えば
右眼用の画像ライン）上に結像することを規定する式で
あり、この関係に誤差があると水平方向に長い照明ライ
ンの位置がディスプレイデバイス4 上で垂直方向に累積
的にずれ、画面の上下の端で対応しない画像ライン（例
えば左眼用の画像ライン）を照明することになり、クロ
ストークの原因となる。式(4) の誤差は、画像ライン数
が多い程累積されるため、その許容量は、画面の垂直方
向の画素数によるが、VGAのディスプレイデバイスを考
えると、垂直方向の画素は480であり、中心から上下各
々240画素の端において1 ライン分照明ラインの位置が
ずれるのを限界とすれば1/240、約4% の誤差までしか許
されない。
【００７０】式(5)は、マスクパターンを表示面に結像
するシリンドリカルレンズの焦点距離を規定する式であ
る。焦点距離fv のずれは、照明ラインをぼけさせるこ
とになり、クロストークの原因になる。しかし、レンチ
キュラーレンズを構成する個々のシリンドリカルレンズ
に入射する光束は各々細く、デフォーカスによる照明ラ
イン巾の増加はそれほど大きくならない。式(3)、(4)が
成立していれば、各シリンドリカルレンズの中心を通る
光線は、式(5)の条件に誤差があっても規定の位置に進
むため、光束はほぼ規定の位置に照射される。式(5) の
誤差許容量は、後に示す表１の数値例の場合でおよそ15
% である。
【００７１】このとき、マスクパターン9 の開口部から
の光はそれぞれ対応するストライプ画素上に図5 の紙面
に垂直な焦線として集光している。市松開口の1 つの開
口部8-1 に注目すると図5 中、中央の開口部8-1 の中心
の点A から発し、横レンチキュラーレンズ7 の対応する
横シリンドリカルレンズ7ー1 に入射する光束はディスプ
レイデバイス4 の対応するストライプ画素4ー1 の中央の
点A'上の焦線に集光する。開口部8-1 の中心の点A から
発し、横シリンドリカルレンズ7ー1 以外のレンチキュラ
ーレンズ7 を構成する横シリンドリカルレンズに入射す
る光束はストライプ画素4ー1 以外の左眼用ストライプ画
素の中心に焦線として集光する。
【００７２】また、開口部8-1 の端の点B、C から発し、
横シリンドリカルレンズ7ー1 に入射する光束はストライ
プ画素4ー1 の端の点B'、C' 上の焦線に夫々集光する。
【００７３】同様に開口部8-1 のその他の点から発し、
横シリンドリカルレンズ7ー1 に入射した光束はストライ
プ画素4ー1 上の対応する位置に焦線として集光する。
【００７４】また、開口部8-1 を発して横シリンドリカ
ルレンズ7ー1 以外の横シリンドリカルレンズに入射した
光束もすべてディスプレイデバイス4 上の左眼用ストラ
イプ画素を表示する画像ライン上に集光する。
【００７５】図5 中、マスクパターン9 の開口部8-1 以
外の開口部から発する光束も、同様にすべてディスプレ
イデバイス4 の左眼用ストライプ画素を表示する画像ラ
イン上に集光してこれを照明、透過して上下方向にのみ
集光時のNAに応じて発散する。これによって観察者の眼
を所定の高さにおけば画面の上下方向の全幅にわたって
左右画像が一様に分離して見えるような観察領域が得ら
れるようになっている。
【００７６】図5 は観察者の左眼に関係する開口部及び
ストライプ画素について説明したが本実施形態は観察者
右眼に関しても同じような作用を備えている。
【００７７】ここで、本実施形態の垂直方向の光学作用
を実現するには式(3)、(4)、(5) を満たすように構成すれ
ば良く、横レンチキュラーレンズ7 とマスクパターン9
との換算距離LV2 は任意に設定できる。また、縦レンチ
キュラーレンズ3 は、その他の部材との物理的干渉がな
ければ横レンチキュラーレンズ7 の特性に関係なく、配
置・設定できるので縦レンチキュラーレンズ3 を横レン
チキュラーレンズ7 の近くに配置すれば、マスクパター
ン9 と縦レンチキュラーレンズ3 との距離Lh2は任意に
大きくでき、式(1) の関係から明らかな様にマスクパタ
ーン9 の一対の開口部と遮光部の幅を大きくすることが
できる。
【００７８】図6 は本発明の立体画像表示装置の実施形
態3 の要部概略図である。本実施形態は実施形態2 に対
し、縦レンチキュラーレンズ3 と横レンチキュラーレン
ズ7との配置位置が異なっており、実施形態2 の2 つの
レンチキュラーレンズを入れ換えた状態になっている。
【００７９】本実施形態においても、既に述べた式(1)
から式(5) の関係が成立する様に各部材の諸元を設定し
ている。更に、本実施形態においても実施形態2 と同様
に、垂直方向の光学作用と水平方向の光学作用は独立し
ている。
【００８０】実施形態2 においてはマスクパターン9 と
縦レンチキュラーレンズ3 との換算距離 Lh2を大きくす
るためには、横レンチキュラーレンズ7 とディスプレイ
デバイス4 との換算距離LV1 および横レンチキュラーレ
ンズ7 とマスクパターン9 との換算距離LV2 を夫々換算
距離Lh2 よりも大きく設定する必要があった。そのた
め、マスクパターン9 とディスプレイデバイス4 との換
算距離(LV1+LV2) は、Lh2 の2 倍よりも大きくなり、装
置の厚さが大きくなる傾向が有った。
【００８１】本実施形態においては縦レンチキュラーレ
ンズ3 を横レンチキュラーレンズ7よりもマスクパター
ン9 に対して遠い位置に配置しているために、マスクパ
ターン9 とディスプレイデバイス4 との換算距離は、マ
スクパターン9 と縦レンチキュラーレンズ3 との換算距
離Lh2 とほぼ同じにでき、装置全体の厚みを薄くするこ
とができる。
【００８２】以上の様に、本発明では縦・横のレンチキ
ュラーレンズの配置の順番に関係なく、条件式(1) から
(5) を満たす様に装置を構成すれば同様の効果を得るこ
とができるが、これは既に述べた様に垂直方向の光学作
用と水平方向の光学作用が独立しているためである。
【００８３】図7 は本発明の立体画像表示装置の実施形
態4 の要部概略図である。実施形態3 は左右の視差画像
を夫々走査線単位で分割して横ストライプ画像を合成
し、それをディスプレイデバイス4 上に表示して、それ
ぞれのストライプ画素を通った光を観察者の眼へ入射さ
せていた。
【００８４】これに対し、本実施形態では左右の視差画
像を複数の走査線の幅（ここでは3走査線の幅の場合を
示す）でストライプ画素に分割し、これらのストライプ
画素を交互に並べて横ストライプ画像を合成し、これを
ディスプレイデバイス4 上に表示する点が異なってい
る。立体視の原理及び装置の構成条件は前記実施形態3
と同じなのでここでは省略し、異なる部分のみ説明す
る。
【００８５】本実施形態では、左右の視差画像を夫々デ
ィスプレイデバイス4 上の3 走査線の幅でストライプ画
素に分割し、この左右のストライプ画素を画面の上端か
ら交互に並べて合成して横ストライプ画像を作成し、こ
れをディスプレイデバイス4上に表示するので、前記条
件式(1) から(5) を満たす様に装置を構成するときに、
ストライプ画素の垂直方向の幅PV1 はこれまでの実施形
態の値の3 倍になる。その為、式(3),(4) から決められ
るマスクパターン9 の開口部の垂直方向の幅Vmや横レン
チキュラーレンズ7 を構成する横シリンドリカルレンズ
のピッチVLを相対的に大きくすることができる。
【００８６】従って、マスクパターン9 や横レンチキュ
ラーレンズ7 のピッチを大きくして作製することができ
るため、これらの光学素子の作製が容易になり、装置の
コストを低減することができる。
【００８７】ここで、本実施形態においてディスプレイ
デバイス4 に表示する横ストライプ画像について更に説
明する。本実施形態では図8 に示す様に、少なくとも2
枚の視差画像R・L は画像処理手段5(不図示）によって走
査線3 本の幅の横ストライプ画素に分割され、右視差画
像R から作成される走査線3 本幅の右ストライプ画素
Ri、左視差画像L から作成される走査線3 本幅の左スト
ライプ画素Liとを交互に配列する。即ち、第1 走査線S1
から第3 走査線S3の位置に右ストライプ画素R1、第4 走
査線S4から第6 走査線S6の位置に左ストライプ画素L2、
第7 走査線S7から第9 走査線S9の位置に右ストライプ画
素R3・・・・、と配列して合成し、1 枚の横ストライプ画像
(これを第1 の横ストライプ画像とする) を作成する。
【００８８】この様にして作成した横ストライプ画像の
画像データは、ディスプレイ駆動回路6(不図示）に入力
され、ディスプレイデバイス4 に該横ストライプ画像を
表示し、これまでと同様の原理で立体画像を見ることが
できる。
【００８９】本実施形態においても、図3 で説明した様
に、左右のストライプ画素を入れ換えて、L1R2L3R4L5R6
L7・・・・と合成した第2 の横ストライプ画像を用いること
も可能であり、その場合は図7 に示す第1 の横ストライ
プ画像（R1L2R3L4R5L6・・・)を用いる場合のマスクパター
ン9 に対して開口部・遮光部が互いに相補的なマスクパ
ターンを用いれば良い。
【００９０】図9 は本発明の立体画像表示装置の実施形
態5 の要部概略図である。本実施形態は実施形態1 のマ
スク2 を光変調器に変えて、その表示面にマスクパター
ンを形成するようにした点のみが異なっている。その他
の構成は実施形態1 と同じである。以下、異なる点を重
点的に説明する。
【００９１】図中、20は離散的な画素構造を持つ光変調
器であり、モノクロの透過型液晶表示素子で構成し、そ
の表示面に多数の矩形形状の開口部を備えたマスクパタ
ーン9 を形成する。該マスクパターン9 はバックライト
光源1 によって照明される。光変調器20及びバックライ
ト光源1 等は光源手段の一要素を構成している。
【００９２】本実施形態においても実施形態1 と同じに
ディスプレイデバイス4 上には1 走査線の幅をストライ
プ画素の幅とする横ストライプ画像を表示する。そし
て、バックライト光源1 からの光は光変調器20に形成さ
れたマスクパターン9 の開口部8(図9 中白く抜けた部
分) を透過し、縦レンチキュラーレンズ (縦シリンドリ
カルレンズアレイ) 3 を通ってディスプレイデバイス4
を照明し、右ストライプ画素の情報を持つ光束と左スト
ライプ画素の情報を持つ光束とに分離して夫々所定領域
に集光し、該領域に位置する観察者の両眼に左右の視差
画像が分離して観察される。
【００９３】図10は実施形態5 の水平断面の作用説明図
である。これによって観察者の両眼に左右の視差画像が
水平方向に分離して観察される原理を説明する。光変調
器20はバックライト光源1 により照明され、開口部8 か
ら光が出射する。縦レンチキュラーレンズ3 はこれを構
成する各縦シリンドリカルレンズのほぼ焦点位置にマス
クパターン9 がくるようにレンズ曲率を設定している。
なお、マスクパターン9 は厳密に縦シリンドリカルレン
ズの焦点位置になくても良く、開口部からの左右画像領
域を形成する光束が観察位置において混ざってクロスト
ークを発生することが無い範囲ならば良い。マスクパタ
ーン9 の水平方向の一対の開口部と遮光部の水平方向の
幅 (ピッチ) Hmは縦レンチキュラーレンズ3 の縦シリン
ドリカルレンズのピッチHLに対応している。
【００９４】図中に示す開口部と遮光部のパターンで
は、ディスプレイデバイス4 に表示された横ストライプ
画像のうちの右ストライプ画素が対応しており、開口部
8 から出射した光は縦レンチキュラーレンズ3 を通って
ディスプレイデバイス4 の右ストライプ画素を図中の実
線で示すような範囲に指向性もって照明する。
【００９５】図中のERは観察者の右眼を示している。本
実施形態でも実施形態1 と同じく、画面の全幅にわたっ
て、複数の開口部8 からの光が一様に右眼に集まるよう
にする為に、縦レンチキュラーレンズ3 の一つの縦シリ
ンドリカルレンズの水平方向の幅をHL、マスクパターン
9 上の水平方向の一対の開口部と遮光部の幅 (ピッチ)
をHm、マスクパターン9 と縦レンチキュラーレンズ3 と
の換算距離をLh2 、あらかじめ設定された観察者の位置
から縦レンチキュラーレンズ3 までの換算距離をLh1 、
予め定められた観察者の眼間距離をE とするとこれらの
諸元の間には前記の式(1) 及び式(2) の関係が成り立つ
ように設定している。
【００９６】この結果、ディスプレイデバイス4 に表示
された横ストライプ画像中の右ストライプ画素は右眼ER
のある矢印の範囲のみで観察される。
【００９７】また、左眼ELに関しては、マスクパターン
9 の開口部と遮光部のパターンは図とは逆になり、ディ
スプレイデバイス4 に表示された横ストライプ画像中の
左ストライプ画素に対応するようになり、縦レンチキュ
ラーレンズ3 を通って左ストライプ画素を通った光は右
ストライプ画素を照明した光が集光される領域から水平
方向に設定された眼間距離E だけずれた領域に指向性を
もって集光する。
【００９８】以上の結果、左又は右ストライプ画素は水
平方向に左眼、右眼に分離して観察され、これらのスト
ライプ画素の集合として左視差画像が左眼に、右視差画
像が右眼に視認され、立体画像が観察される。
【００９９】図10は本実施形態の立体視の方式を説明す
るために装置から観察者までの前後方向の距離を縮め
て、強調して描いている(Lh1に対してLh2 を実際よりも
はるかに大きな割合で描いている) ため、ピッチHmがピ
ッチHLよりもかなり大きく描かれている。実際には換算
距離Lh2 は換算距離Lh1 に比べて遥かに小さいので、式
(2) によりピッチHmはピッチHLより僅かに大きくなるだ
けである。
【０１００】図10中、Ph2 は光変調器20の1 画素の水平
方向のサイズである。本実施形態は、光変調器20の4 画
素で一対の開口部・遮光部を構成する例を示しており、
縦レンチキュラーレンズ3 を構成する縦シリンドリカル
レンズ3aには光変調器20の内4 画素9aが対応し、縦シリ
ンドリカルレンズ3b、3c には、光変調器20の4 画素9b、9
c が各々対応する。
【０１０１】図11は実際の設計値に近い割合で描いたデ
ィスプレイ部と光線束の図であり、又図12は観察面付近
の光線の集まりを説明する図である。図11において図10
と同一の部材には同一の部番を付している。図11におい
ても縦レンチキュラーレンズ3 を構成する縦シリンドリ
カルレンズ3aには光変調器20の内4 画素9aが対応し、縦
シリンドリカルレンズ3b、3c には、光変調器20の4 画素
9b、9c が各々対応している。
【０１０２】また、縦レンチキュラーレンズ3 はこれら
以外にも水平方向に並べられた多数の縦シリンドリカル
レンズを有しており、各々の縦シリンドリカルレンズに
は2画素により構成される開口部と2 画素で構成される
遮光部からなる合計4 画素で構成される一対の開口部・
遮光部が対応しており、開口部からの光束は夫々観察面
の右眼用領域に集まるように各縦シリンドリカルレンズ
により指向性を与えられる。
【０１０３】図12は図11で縦レンチキュラーレンズ3 に
よって指向性を与えられた光束が観察面において観察者
の右眼ERの在る領域に集まる様子を示す図であり、ディ
スプレイデバイス4 に表示された横ストライプ画像を構
成する右ストライプ画素は右眼ERの在る矢印の範囲のみ
で観察される。
【０１０４】図13は本実施形態の垂直断面の作用説明図
である。これによって、上下方向の観察領域の説明を行
う。光変調器20上に形成された開口部は図9 のように市
松状になっており、上下方向にはディスプレイデバイス
4 に表示された横ストライプ画像の右ストライプ画素又
は左ストライプ画素に対応している。なお、図13におけ
る複数の開口部8 はすべて右ストライプ画素に対応して
いる。
【０１０５】図中、PV2 は光変調器の垂直方向の画素サ
イズである。開口部8 は一つの画素の中でブラックマト
リクス等の非透過部を用いて適切な開口率に設定してい
る。そして、光変調器20の垂直方向の画素サイズPV2 は
横ストライプ画像のストライプ画素の垂直方向の幅PV1
よりもわずかに大きくしているので、ディスプレイデバ
イス4 に対して所定の観察距離にいる観察者はディスプ
レイデバイス4 に表示されたストライプ画素を通して対
応する開口部を観察することができ、観察者の眼を所定
の高さにおけば画面の上下方向の全幅にわたって左右画
像が一様に分離して見える観察領域が得られるようにな
っている。
【０１０６】また、マスクパターン9 の開口部8 の垂直
方向の幅Vmをストライプ画素の幅PV1 よりも小さくし、
且つ開口部8 の垂直方向の幅Vmを遮光部の垂直方向の幅
Vm'よりも小さくすることにより、観察者が垂直方向に
移動した際、観察者から見て各ストライプ画素とそれに
対応する開口部の相対位置が多少ずれてもその対応する
開口部8 からの光が隣接するストライプ画素にかからな
いでそのストライプ画素を見ることができるので、上下
方向の観察領域を図中の矢印の範囲に広げることができ
る。
【０１０７】以上の作用はマスクパターン9 の開口部・
遮光部を垂直方向には光変調器20の垂直方向の1 画素で
構成するとともに、光変調器20の画素の垂直方向の幅P
V2 をディスプレイデバイス4 に表示するストライプ画
素の垂直方向の幅PV1 よりもわずかに大きく設定し、光
変調器20の画素の垂直方向の開口率を調整すれば実現で
きる。
【０１０８】なお通常LCD には光の入射側と出射側に光
の偏光方向を制限する偏光板を配置するが本実施形態に
おいてはディスプレイデバイス4 、光変調器20と2 枚の
LCDを重ねて用いているので光変調器20の出射側の偏光
板かディスプレイデバイス4の入射側の偏光板のどちら
かは省くことも可能である。
【０１０９】次に光変調器20に表示するマスクパターン
9 を変えて観察位置を変える作用について説明する。デ
ィスプレイデバイス4 の水平方向の画素サイズをPh1 、
ストライプ画素の垂直方向の幅をPV1 、光変調器20の水
平方向の画素サイズをPh2 、垂直方向の画素サイズをP
V2 とする。
【０１１０】マスクパターン9 の開口部8 又は遮光部の
水平方向の幅はHm/2であるが、これは光変調器20の水平
方向の画素サイズPh2 の整数倍に設定する。観察面で左
右各々のストライプ画素を通って来る光束により照明さ
れる領域は、光変調器20上に形成される開口部8 を投影
したものであるのでマスクパターン9 の開口部8 の位置
を左右に移動すれば、観察面上で左右のストライプ画素
を通って来る光束により照明される領域 (右ストライプ
画素の情報を持つ光束と左ストライプ画素の情報を持つ
光束を分離して夫々集光する領域) は左右に移動する。
【０１１１】図14、図15はこの作用を説明するための図
であり、図14は図11と同様に本実施形態を実際の設計値
とほぼ同じ割合で描いた水平断面図であり、光変調器20
の4画素で一対の開口部と遮光部を形成するように設定
しており、図15は縦レンチキュラーレンズ3 により指向
性を与えられた光束が観察面に集まる様子を示す図であ
る。
【０１１２】図14に示すようにHm=4・Ph2であり、式(1)
を満たすために縦レンチキュラーレンズ3 と光変調器20
との換算距離 (縦レンチキュラーレンズ3 の光変調器20
側の主点から光変調器20の表示面までの距離を空気中に
換算した光学的距離) Lh2 は Lh2=2・Ph2・Lh1/E ・・・・(7) と設定している。そして、縦レンチキュラーレンズ3 を
構成する縦シリンドリカルレンズ3aには光変調器20の内
4 画素9aが対応し、シリンドリカルレンズ3b、3cには、
光変調器20の4 画素9b、9c が各々対応する。
【０１１３】図14(A) は、観察初期の状態であり、図14
(B) は図14(A) に対して光変調器20上のマスクパターン
9 の開口部すべてを水平方向に1 画素Ph2 だけ図上左方
向に移動した状態を表す。この移動により観察面上での
左右のストライプ画素を通って来る光束により照明され
る領域は全体に眼間距離E の2 分の一、即ちE/2 だけ水
平方向に移動する。図15においては光変調器20上のマス
クパターンが図14(A)の初期状態の時の開口部からの光
束を実線で示しており、マスクパターンが図14(B) の状
態の開口部からの光束を破線で示している。
【０１１４】光変調器20の1 つの開口部を更に多数の画
素により形成するためには縦レンチキュラーレンズ3 と
光変調器20との換算距離Lh2 を更に大きく設定すれば良
く、分割数に応じて観察領域のきめ細かな移動を行うこ
とが出来る。
【０１１５】具体的には開口部および遮光部を各々k 個
の画素で構成すれば、E/k を移動単位にして観察領域を
水平方向に移動させることができる。なお、このとき換
算距離Lh2 は Lh2=k・Ph2・Lh1/E ・・・(8) と設定しなければならない。
【０１１６】この構成においてディスプレイデバイス4
の水平方向の画素サイズPh1 と光変調器20の水平方向の
画素サイズPh2 の間に直接関係は無く、光変調器20と縦
レンチキュラーレンズ3 との換算距離Lh2 を大きく設定
すれば光変調器20の水平方向の画素サイズPh2 はディス
プレイデバイス4 の水平方向の画素サイズPh1 と同等か
それよりも大きく設定出来、光変調器20として特別に高
精彩の液晶素子を用いなくても観察領域の左右の移動を
眼間距離に比べて小さな単位で滑らかに行うことが出来
る。
【０１１７】表1 に実際の数値例を示す。
【０１１８】表１ Hm ・・・マスクパターン上の水平方向一対の開口部・
遮光部の水平方向の幅 HL ・・・縦レンチキュラーレンズの縦シリンドリカル
レンズのピッチ Lh1 ・・・観察者と縦レンチキュラーレンズとの換算距
離 Lh2 ・・・縦レンチキュラーレンズとマスクパターンと
の換算距離 Ph1 ・・・ディスプレイデバイスの水平方向の画素サイ
ズ Ph2 ・・・光変調器の水平方向の画素サイズ fh ・・・縦レンチキュラーレンズの縦シリンドリカル
レンズの水平断面内の焦点距離 E ・・・左右のストライプ画素を通った光束が観察位
置で水平方向に分離する間隔 m ・・・1 開口部又は1 遮光部を構成する光変調器の
水平画素数
【０１１９】
【表１】 前述の図11はこの数値例における光変調器20と縦レンチ
キュラーレンズ3 周辺を実際の割合にほぼ等しく描いた
平面図であり、図10および図14に対応するものである。
この場合縦シリンドリカルレンズのピッチHLと光変調器
20上に構成される水平方向の一対の開口部・遮光部の水
平方向の幅Hmは殆ど変わらない。
【０１２０】なお、ディスプレイデバイス4 に表示する
横ストライプ画像は、1 走査線単位の右ストライプ画素
と左ストライプ画素とを交互に並べて合成しても良い
し、複数の走査線の幅のストライプ画素で合成したもの
でも良い。
【０１２１】更に、バックライト光源1 と光変調器20の
代わりに、CRT 或は蛍光表示管等の自発光型表示素子を
光源手段として用いて、発光部と非発光部によって上記
のマスクパターンと同様の発光パターンを形成し、この
パターン化した射出光に縦レンチキュラーレンズ3 で指
向性を与えることも可能であり、この場合も自発光型表
示素子の水平方向の画素サイズPh2 はディスプレイデバ
イス4 の水平方向の画素サイズPh1 と直接関係なく選
べ、また自発光型表示素子に形成する発光パターンの発
光部を左右に移動して形成すれば観察領域の水平方向の
移動が実施形態5と同様に行え、その際自発光型表示素
子の発光面と縦レンチキュラーレンズの間の換算距離L
h2 を大きく設定することで自発光型表示素子の水平方
向の画素サイズPh2 を大きく設定しても観察領域の左右
の移動を眼間距離に比べて小さな単位で滑らかに行うこ
とが出来る。
【０１２２】図16は本発明の立体画像表示装置の実施形
態6 の要部概略図である。本実施形態は実施形態2 のマ
スク2 を光変調器に変えて、その表示面にマスクパター
ンを形成するようにした点のみが異なっている。その他
の構成は実施形態2 と同じである。又、本実施形態は実
施形態5 の縦レンチキュラーレンズ3 とディスプレイデ
バイス4 の間に横レンチキュラーレンズ (横シリンドリ
カルレンズアレイ) 7を配置したものでもある。
【０１２３】横レンチキュラーレンズ7 は水平方向に母
線を持つ多数のシリンドリカルレンズを垂直方向に並べ
て構成しており、水平方向には光学的パワーを持たない
ので水平方向に関する作用は実施形態5 と同じである。
ディスプレイデバイス4 には実施形態5 と同様のストラ
イプ画像を表示し、バックライト光源1 からの光は光変
調器20上に形成されたマスクパターンの開口部8 を透過
し、縦レンチキュラーレンズ3 を通ってディスプレイデ
バイス4 を照明し、観察者の両眼に左右の視差画像が分
離して観察される。
【０１２４】次に、図17に実施形態6 の垂直断面の作用
説明図を示し、上下方向の観察領域の説明を行う。図17
にはこの断面については光学作用を持たない縦レンチキ
ュラーレンズ3 および光学作用に直接関係しないディス
プレイデバイス4 の基板等を省略しており、横レンチキ
ュラーレンズ7 についても概念的に表現する。
【０１２５】光変調器20上のマスクパターン9 の開口部
は図16に示すように市松状になっており、上下方向には
ディスプレイデバイス4 に表示された横ストライプ画像
の左右のストライプ画素に対応している。
【０１２６】図17中の開口部8 の開口パターンは観察者
のどちらか片方の眼用のストライプ画素を照明するため
のもので、図においては例えば観察者の左眼用のストラ
イプ画素(Li)を照明するものとする。マスクパターン9
の黒く塗りつぶした部分は光を通さない遮光部である。
ディスプレイデバイス4 では左眼に対応する左ストライ
プ画素(Li)を白抜きで、右眼に対応する右ストライプ画
素(Ri)を斜線をかけて表す。
【０１２７】ここで、マスクパターン9 の開口部8 の垂
直方向の幅をVm、横レンチキュラーレンズ7 の横シリン
ドリカルレンズのピッチをVL、横レンチキュラーレンズ
7 の横シリンドリカルレンズの図17の紙面内の焦点距離
をfVとし、ディスプレイデバイス4 上のストライプ画素
の垂直方向の幅をPV1 、ディスプレイデバイス4 と横レ
ンチキュラーレンズ7 との換算距離をLV1 、横レンチキ
ュラーレンズ7 と光変調器20との換算距離 (横レンチキ
ュラーレンズ7 の光変調器20側の主点と光変調器20の表
示面との距離を空気中の値に換算した光学的距離) をL
V2 とするとき、これらの諸元は条件式(3),(4),(5) を
満足している。
【０１２８】このとき実施形態2 の図5 で説明したよう
に、開口部8-1 の各部分から射出する光線はそれに対応
する複数の左ストライプ画素の上のみに紙面に垂直な焦
線として集光する。
【０１２９】そしてこれらの光束は上下方向にのみ集光
時のNAに応じて発散し、観察者の眼を所定の高さにおけ
ば、画面の上下方向の全幅にわたって左右画像が一様に
分離して見える観察領域が得られる。
【０１３０】ここでは観察者が左眼でもって左ストライ
プ画素を観察する場合について説明したが、右ストライ
プ画素を観察する場合についても同様の作用がある。
【０１３１】図18は本実施形態の垂直方向の断面図であ
り、図17では省略した部材も図示してある。ここで、マ
スクパターン9 の開口部8 の垂直方向の幅をVm、横レン
チキュラーレンズ7 の横シリンドリカルレンズのピッチ
をVL、ディスプレイデバイス4 上のストライプ画素の垂
直方向の幅をPV1 、ディスプレイデバイス4 と横レンチ
キュラーレンズ7 との換算距離をLV1 、横レンチキュラ
ーレンズ7 と光変調器20との換算距離をLV2 、横レンチ
キュラーレンズ7 の横シリンドリカルレンズの図18の紙
面内の焦点距離をfVとするとき、これらの諸元は式(3)、
(4)、(5) の関係をみたすようにPV1=Vm=VL、 LV1=LV2、
fV=LV1/2と設定しており、既に図17で説明したように観
察者の所定の眼の高さから画面の上下方向の全幅にわた
って左右ストライプ画素が一様に分離して見える観察領
域が得られるようになっている。
【０１３２】この構成において垂直方向の光学作用は式
(3)、(4)、(5) を満たせば良く、光変調器20と横レンチキ
ュラーレンズ7 との換算距離LV2 は、任意に大きくで
き、また縦レンチキュラーレンズ3 は、その他の部材と
の物理的干渉がなければ横レンチキュラーレンズ7 の特
性に関係なく、配置、設定できるので縦レンチキュラー
レンズ3 を横レンチキュラーレンズ7 の近くに配置すれ
ば、光変調器20と縦レンチキュラーレンズ3 の換算距離
Lh2 は任意に大きく出来る。
【０１３３】このため本実施形態においても実施形態5
と同様に光変調器20の水平方向の画素サイズPh2 をディ
スプレイデバイス4 のそれと同等またはそれより大きく
設定しても光変調器20と縦レンチキュラーレンズ3 との
換算距離Lh2 をこれに応じて大きく設定すれば眼間距離
E に比べて小さな単位で観察領域を左右に移動できる。
【０１３４】また本実施形態ではPV1=Vm=PV2と設定して
いるので画像表示用のディスプレイデバイス4 とマスク
パターン形成用の光変調器20をまったく同一のLCD で構
成することができる。
【０１３５】次にこれまでの実施形態では説明しなかっ
た観察領域の前後の移動について説明する。縦レンチキ
ュラーレンズ3 の縦シリンドリカルレンズのピッチHLお
よび光変調器20と縦レンチキュラーレンズ3 との換算距
離Lh2 を固定とし、光変調器20上に形成されるマスクパ
ターンの水平方向の一対の開口部と遮光部の水平方向の
幅Hmを変数とすると、条件式(2) 、(1)により
【０１３６】
【数１４】 となり、幅 (ピッチ) Hmを変えることにより観察距離 L
h1を変えることができる。この場合、E は右眼用の画像
情報を持った光束による照明領域と左眼用の画像情報を
持った光束による照明領域の間隔であり、平均的な観察
者の眼間距離である65mmより大きければ立体画像を観察
するのに問題は無い。
【０１３７】マスクパターン9 の水平方向の一対の開口
部と遮光部は光変調器20の水平方向の画素サイズPh2 を
単位として変えることができる。
【０１３８】例えばPh2=0.1mm 、Lh2=20mm、HL=3.8806m
m とし、基準状態でLh1=650mm 、E=65mm、Hm=4mmとする
とマスクパターン9 の水平方向の一対の開口部と遮光部
は各々20画素で構成される。開口部を19画素、遮光部を
20画素で構成するとHm=3.9mmとなり、式(9) に応じて観
察距離Lh1=1959mmと変えることができる。
【０１３９】さらに細かく観察距離を変えたい場合は、
n 個の開口部、遮光部を1 単位としてこの中で幾つかの
開口部・遮光部のサイズを変え、実効的にピッチサイズ
をきめ細かく変えることができる。
【０１４０】図19は合成開口の説明図であるが、ここに
示すように例えば開口部25個、遮光部25個を1 単位とし
てその中の1 開口部と1 遮光部を19画素で構成し、それ
以外の開口部、遮光部を各々20画素で構成し、この単位
を繰り返すと実効的なピッチHmは (2mm・24+1.9mm+2mm・24+1.9mm)/25=3.992mm となり式(9) により、観察距離Lh1=697mm とすることが
できる。以後この手法を合成ピッチ法と呼ぶことにす
る。
【０１４１】表2 に本実施形態の構成による実際の設計
数値例を示す。
【０１４２】表２ Hm1/2 ・・・マスクパターン上の基準の1 開口部又は1
遮光部の水平方向の幅 (水平サイズ) Hm2/2 ・・・マスクパターン上の別のサイズの1 開口部
又は1 遮光部の水平方向の幅 (水平サイズ) Hm実効 ・・・マスクパターン上の一対の開口部・遮光
部の実効的な水平方向の幅 (水平サイズ) HL ・・・縦レンチキュラーレンズの縦シリンドリカル
レンズのピッチ PV1 ・・・ディスプレイデバイス上のストライプ画素の
垂直方向の幅 PV2 ・・・光変調器の垂直方向の画素サイズ Lh1 ・・・観察者と縦レンチキュラーレンズとの換算距
離 Lh2 ・・・縦レンチキュラーレンズとマスクパターンと
の換算距離 VL ・・・横レンチキュラーレンズの横シリンドリカル
レンズのピッチ LV1 ・・・ディスプレイデバイスと横レンチキュラーレ
ンズとの換算距離 LV2 ・・・横レンチキュラーレンズとマスクパターンと
の換算距離 Ph1 ・・・ディスプレイデバイスの水平方向の画素サイ
ズ Ph2 ・・・光変調器の水平方向の画素サイズ fh ・・・縦レンチキュラーレンズの縦シリンドリカル
レンズの水平断面内の焦点距離 fV ・・・横レンチキュラーレンズの横シリンドリカル
レンズの垂直断面内の焦点距離 E ・・・左右のストライプ画素を通った光束が観察位
置で水平方向に分離する間隔 N 開口 ・・・合成ピッチ法における1 単位内の開口部
数 N 遮光 ・・・合成ピッチ法における1 単位内の遮光部
数 n 開口 ・・・合成ピッチ法における1 単位内で基準サ
イズと異なる開口部サイズの開口部数 n 遮光 ・・・合成ピッチ法における1 単位内で基準サ
イズと異なる遮光部サイズの遮光部数
【０１４３】
【表２】 本数値例では、光変調器20の水平方向の画素サイズ 0.1
mm、基準の1 開口部および遮光部を20画素、サイズ2mm
としてE/20単位の移動を行う。また合せて50個の開口部
・遮光部を1 単位として、合成ピッチ法を用いて、前後
の観察位置の変化を行う。
【０１４４】又、本発明の立体画像表示装置に観察者の
位置を検知する位置検出手段を設置して観察者の位置を
検知し、その位置情報により光変調器20上のマスクパタ
ーンを変えることにより観察者の移動に伴って立体視領
域を左右、前後に移動させ追従させることができる。
【０１４５】図20は本発明の立体画像表示装置の実施形
態7 の要部概略図である。本実施形態は実施形態6 に観
察者の位置を検知する位置検出手段を設置し、観察者の
動きに観察領域を追従させるものである。立体画像表示
部は実施形態6 と同じである。
【０１４６】図中、51は位置センサー (位置検出手段)
であり、観察者54の位置を検出する。観察者の位置検知
の方法については、従来より多数の提案があり、本実施
形態では観察者の水平方向の位置が検知できるいろいろ
な方法を用いることが出来る。例えばTVカメラで観察者
の像を撮影し、画像処理によって観察者の顔の中心位置
を求める方法を用いる。又、観察者の前後方向の距離の
検知にはすでに知られている所謂カメラ等のオートフォ
ーカスの方法を用いれば良い。53は制御ユニットであ
り、観察者の位置情報をもとに光変調器20上にマスクパ
ターン9 を形成する。
【０１４７】本実施形態の立体視領域の追従作用を説明
する。位置センサー51は観察者の左右及び前後方向の位
置を検知し、以後本実施形態は以下の様に制御を行う。 位置センサー51があらかじめ設定された観察者の基
準位置からの観察者54の水平方向のずれ x及びディスプ
レイデバイス4 からディスプレイデバイス4 の表示面に
対して垂直方向に計測した観察者54までの距離L0を検知
する。 (正しくは縦レンチキュラレンズ3 から観察者ま
での距離Lh1 であるが、Lh1 ≒L0であるので、ここでは
ディスプレイデバイス4 からの観察距離L0として説明す
る) 。 制御ユニット53は検知された距離L0に対して
【０１４８】
【数１５】 の演算により光変調器20に表示すべきマスクパターン9
の水平方向の一対の開口部・遮光部の水平方向の幅Hmを
計算するが、幅Hmが光変調器20の水平画素サイズPh2 の
整数倍になっていない場合に備えて、制御ユニット53は
観察距離L0に対して最適なマスクパターンを構成するた
めのデータ {該合成ピッチの1 つの単位の開口部、遮光
部の数、ピッチを変える開口部、遮光部の数、基準のピ
ッチサイズ等又は複数の観察距離L0i に対応する複数の
正の整数列(K1,K2,・・・・Kn)i}を制御ユニット内のROM
(メモリー) に持っており、水平方向のずれx と距離L0
に応じて適切なサイズの開口部・遮光部を表示する。
【０１４９】又は、メモリーに複数の距離L0i に対して
関係式： に従って予め設定した正の整数列(k1、k2・・・・kn)iを記録
しておき、位置検出手段が検出するディスプレイデバイ
スから該ディスプレイデバイスの表示面に対して垂直方
向に計測した観察者までの距離L0に応じて整数列(k1、k2
・・・・kn)kを選択し、該整数列(k1、k2・・・・kn)kを用いて一
単位内のj 番目の開口部及び遮光部の水平方向のサイズ
を画素サイズPh2 のkj倍として開口部・遮光部を形成
し、距離L0に適する市松状のマスクパターンを表示す
る。
【０１５０】以上により、観察者の位置があらかじめ設
定された基準の位置から水平方向や前後方向にずれてい
てもクロストークや逆立体視がない良好な立体画像を表
示することが出来る。
【０１５１】なお本実施形態においてはバックライト光
源1 と光変調器20を用いてパターン化された光源を形成
したが、CRT などの自発光型表示素子によりパターン化
された光源を用いても同様に本実施形態の立体画像表示
装置を構成出来る。
【０１５２】図21は本発明の立体画像表示装置の実施形
態8 の要部概略図である。本実施形態は実施形態7 の2
つのレンチキュラーレンズの配置順序を変えたものであ
る。
【０１５３】本実施形態においても既に述べた式(1) か
ら式(5) の関係が成立する様に各部材の諸元を設定して
ある。本実施形態においても実施形態6 や7 と同様に、
垂直方向の光学作用と水平方向の光学作用は独立してい
る。
【０１５４】実施形態7 においては光変調器20と縦レン
チキュラーレンズ3 との換算距離Lh2 を大きくすること
により横レンチキュラーレンズ7 と光変調器20との換算
距離LV2 、および横レンチキュラーレンズ7 とディスプ
レイデバイス4 との換算距離LV1 を夫々換算距離Lh2 よ
りも大きく設定する必要があり、光変調器20とディスプ
レイデバイス4 との換算距離は、換算距離Lh2 の2 倍よ
りも大きくなり、装置の厚さが大きくなる傾向が有っ
た。
【０１５５】本実施形態においては縦レンチキュラーレ
ンズ3 が横レンチキュラーレンズ7よりも光変調器20か
ら離れた位置に配置しているために、ディスプレイデバ
イス4 と光変調器20との換算距離は、光変調器20と縦レ
ンチキュラーレンズ3 との換算距離Lh2 とほぼ同じ大き
さにでき、装置全体の厚みを薄くすることができる。
【０１５６】このように本発明においては、2 つのレン
チキュラーレンズの配置の順番に関係なく、条件式(1)
から(5) を満たす様に装置を構成すれば同じ効果を得る
ことができるが、これは既に述べた様に垂直方向の光学
作用と水平方向の光学作用が独立しているためである。
【０１５７】本実施形態においても実施形態7 とまった
く同様の方法によって観察領域を左右、前後に移動する
ことができ、また観察者の位置センサーを取りつけて、
その出力により光変調器20に表示するマスクパターンを
変化させることにより観察領域を観察者の動きに対して
追従させることができる。
【０１５８】表3 に本実施形態の構成による実際の設計
数値例を示す。
【０１５９】表３ Hm1/2 ・・・マスクパターン上の基準の1 開口部又は1
遮光部の水平方向の幅 (水平サイズ) Hm2/2 ・・・マスクパターン上の別のサイズの1 開口部
又は1 遮光部の水平方向の幅 (水平サイズ) Hm実効 ・・・マスクパターン上の一対の開口部・遮光
部の実効的な水平方向の幅 (水平サイズ) HL ・・・縦レンチキュラーレンズの縦シリンドリカル
レンズのピッチ PV1 ・・・ディスプレイデバイス上のストライプ画素の
垂直方向の幅 PV2 ・・・光変調器の垂直方向の画素サイズ Lh1 ・・・観察者と縦レンチキュラーレンズとの換算距
離 Lh2 ・・・縦レンチキュラーレンズとマスクパターンと
の換算距離 VL ・・・横レンチキュラーレンズの横シリンドリカル
レンズのピッチ LV1 ・・・ディスプレイデバイスと横レンチキュラーレ
ンズとの換算距離 LV2 ・・・横レンチキュラーレンズとマスクパターンと
の換算距離 Ph1 ・・・ディスプレイデバイスの水平方向の画素サイ
ズ Ph2 ・・・光変調器の水平方向の画素サイズ fh ・・・縦レンチキュラーレンズの縦シリンドリカル
レンズの水平断面内の焦点距離 fV ・・・横レンチキュラーレンズの横シリンドリカル
レンズの垂直断面内の焦点距離 E ・・・左右のストライプ画素を通った光束が観察位
置で水平方向に分離する間隔 N 開口 ・・・合成ピッチ法における1 単位内の開口部
数 N 遮光 ・・・合成ピッチ法における1 単位内の遮光部
数 n 開口 ・・・合成ピッチ法における1 単位内で基準サ
イズと異なる開口部サイズの開口部数 n 遮光 ・・・合成ピッチ法における1 単位内で基準サ
イズと異なる遮光部サイズの遮光部数
【０１６０】
【表３】
【０１６１】
【発明の効果】本発明は以上の構成により、時分割で視
差画像を表示する従来の方法ではディスプレイデバイス
に高いフレームレートが要求されたのに対し、マスクパ
ターンとレンチキュラーレンズを用いてマスクパターン
の開口部から射出される光の指向性を制御し、ディスプ
レイデバイス上に表示される横ストライプ画像の各スト
ライプ画素をクロストークなく照明して、ストライプ状
ではあるが常に左右の視差画像を観察者のそれぞれの眼
に視認させて、ディスプレイデバイスに要求される表示
速度（フレームレート）を高くすることなく立体画像を
観察でき、しかも立体視できる観察領域の広い立体画像
表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置を達成す
る。
【０１６２】その他、本発明は、 （３−１） 1 走査線の幅または複数の走査線の幅の左
右のストライプ画素によって構成する横ストライプ画像
を用いるので、ディスプレイデバイス4 の水平方向の画
素構造に制約が無く、カラーフイルタ配列は任意のもの
を使用することができる。
【０１６３】従って、ディスプレイデバイスとして、縦
ストライプのカラーフィルタを使用した液晶表示デバイ
スを用いれば容易に立体表示をフルカラーで行うことが
できる。 （３−２） 観察者から見てディスプレイデバイスの後
ろ側にレンチキュラーレンズとマスクパターンを配置し
て照明光に指向性を持たせることにより、レンチキュラ
ーレンズの表面反射や液晶ディスプレイデバイスのブラ
ックマトリクスによるコントラストの高いモアレ縞の発
生をなくすことができる。 （３−３） マスクパターンの開口やレンチキュラーレ
ンズのピッチを大きくすることができ、それらの光学素
子の作製が容易になり、その結果として装置のコストを
低減できる。 （３−４） 位置検出手段によって観察者の位置を検出
し、その位置に応じてマスクパターン又は発光パターン
のパラメーターを変化させることにより右ストライプ画
素の情報を有する光束と左ストライプ画素の情報を有す
る光束が分離して夫々集光する領域を該観察者の位置に
追従させることが出来、しかもディスプレイデバイスが
離散的な画素構造であるにもかかわらず該追従を滑らか
に行うことができる。 （３−５） 立体画像表示の解像度を高めるためにディ
スプレイデバイスとして現時点で画素サイズの最小な液
晶素子を用いる際、マスクパターンを形成する液晶素子
等の光変調器の画素サイズは該ディスプレイデバイスの
画素サイズと同等かそれよりも大きくなる。
【０１６４】このような光変調器でマスクパターンを形
成しても右ストライプ画素の情報を有する光束と左スト
ライプ画素の情報を有する光束が分離して夫々集光する
領域を該観察者の位置に滑らかに追従させることを可能
にする。等のうちの少なくとも１つの効果を有する立体
画像表示方法及びそれを用いた立体画像表示装置を達成
する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の立体画像表示装置の実施形態1 の要
部概略図
【図２】 実施形態1 の作用説明図
【図３】 実施形態1 の横ストライプ画像の合成方法の
説明図
【図４】 本発明の立体画像表示装置の実施形態2 の要
部概略図
【図５】 実施形態2 の垂直断面の作用説明図
【図６】 本発明の立体画像表示装置の実施形態3 の要
部概略図
【図７】 本発明の立体画像表示装置の実施形態4 の要
部概略図
【図８】 実施形態4 のストライプ画像の合成方法の説
明図
【図９】 本発明の立体画像表示装置の実施形態5 の要
部概略図
【図１０】 実施形態5 の水平断面の作用説明図
【図１１】 実施形態5 の水平断面説明図
【図１２】 実施形態5 の観察面付近の光線の集まりを
説明する図
【図１３】 実施形態1 及び実施形態5 の垂直断面の作
用説明図
【図１４】 実施形態5 の立体視領域を水平方向に移動
させる作用の説明図
【図１５】 実施形態5 の観察面付近での光線束の移動
を示す図
【図１６】 本発明の立体画像表示装置の実施形態6 の
要部概略図
【図１７】 実施形態6 の垂直断面の作用説明図
【図１８】 実施形態6 の垂直方向の断面図
【図１９】 合成開口の説明図
【図２０】 本発明の立体画像表示装置の実施形態7 の
要部概略図
【図２１】 本発明の立体画像表示装置の実施形態8 の
要部概略図
【図２２】 従来の立体画像表示装置の基本構成図
【符号の説明】
1 バックライト光源 2 マスク 3 縦レンチキュラーレンズ（縦シリンドリカルレン
ズアレイ) 4 ディスプレイデバイス 5 画像処理手段 6 ディスプレイ駆動回路 7 横レンチキュラーレンズ（横シリンドリカルレン
ズアレイ) 8 開口部 9 マスクパターン Hm マスクパターン上の水平方向一対の開口部・遮光
部の水平方向の幅 Vm マスクパターンの開口部の垂直方向の幅 Vm' マスクパターンの遮光部の垂直方向の幅 HL 縦レンチキュラーレンズを構成する縦シリンドリ
カルレンズのピッチ PV1 ディスプレイデバイス上のストライプ画素の垂直
方向の幅 PV2 マスクパターンの開口部の垂直方向のピッチの1/
2又は、光変調器又は自発光型表示素子の垂直方向の画
素サイズ Lh1 観察者と縦レンチキュラーレンズとの換算距離 Lh2 縦レンチキュラーレンズとマスクパターンとの換
算距離 D ディスプレイデバイスとマスクパターンとの換算
距離 VL 横レンチキュラーレンズを構成する横シリンドリ
カルレンズのピッチ LV1 ディスプレイデバイスと横レンチキュラーレンズ
との換算距離 LV2 横レンチキュラーレンズとマスクパターンとの換
算距離 Ph1 ディスプレイデバイスの水平方向の画素サイズ Ph2 光変調器又は自発光型表示素子の水平方向の画素
サイズ

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 市松状の開口部と遮光部より成るマスク
    パターンを形成したマスク基板を面光源で照明する光源
    手段と、垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカルレンズ
    より成る縦シリンドリカルレンズアレイと、走査線で画
    像を表示する透過型のディスプレイデバイスとを有し、 該ディスプレイデバイスの表示面に右眼用の視差画像と
    左眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画素
    に分割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を
    所定の順序で交互に並べて1 つの画像とした横ストライ
    プ画像を表示し、該光源手段より射出する光束に該縦シ
    リンドリカルレンズアレイで指向性を与えて該横ストラ
    イプ画像を照射し、該光束を少なくとも2 つの領域に分
    離して夫々集光させて該横ストライプ画像を立体画像と
    して観察者に視認せしめる際、 該マスクパターン上の水平方向の一対の開口部と遮光部
    の水平方向の幅が該ディスプレイデバイスの水平方向の
    画素サイズの２倍以上であることを特徴とする立体画像
    表示方法。
  2. 【請求項２】 前記縦シリンドリカルレンズアレイと前
    記マスクパターンとの換算距離をLh2 、予め定められた
    観察位置と該縦シリンドリカルレンズアレイとの換算距
    離をLh1 、予め定められた観察者の眼間距離をE 、前記
    マスクパターン上の水平方向の一対の開口部と遮光部の
    水平方向の幅をHmとするとき、下記の条件： 【数１】 を満足することを特徴とする請求項１の立体画像表示方
    法。
  3. 【請求項３】 前記マスクパターンと前記ディスプレイ
    デバイスとの間に水平方向に母線を持つ横シリンドリカ
    ルレンズより成る横シリンドリカルレンズアレイを設置
    していることを特徴とする請求項１又は２の立体画像表
    示方法。
  4. 【請求項４】 前記縦シリンドリカルレンズアレイは前
    記開口部の一点から射出する光束を水平断面内で略平行
    光束に変換し、前記横シリンドリカルレンズアレイは該
    開口部の一点から射出する光束を垂直断面内で前記ディ
    スプレイデバイス上に略集光することを特徴とする請求
    項３の立体画像表示方法。
  5. 【請求項５】 前記マスクパターンと前記縦シリンドリ
    カルレンズアレイとの換算距離は該マスクパターンと前
    記横シリンドリカルレンズアレイとの換算距離よりも大
    きくなるように設定していることを特徴とする請求項３
    又は４の立体画像表示方法。
  6. 【請求項６】 前記開口部の垂直方向の高さを前記ディ
    スプレイデバイスの複数の走査線の幅に対応させている
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
    立体画像表示方法。
  7. 【請求項７】 前記ディスプレイデバイスに表示する横
    ストライプ画素の垂直方向の幅を前記開口部の垂直方向
    の高さに対応する該ディスプレイデバイスの複数の走査
    線の幅と等しくしていることを特徴とする請求項６の立
    体画像表示方法。
  8. 【請求項８】 市松状の開口部と遮光部より成るマスク
    パターンを形成したマスク基板を面光源で照明する光源
    手段と、垂直方向に母線を有する縦シリンドリカルレン
    ズより成る縦シリンドリカルレンズアレイと、水平方向
    に母線を有する横シリンドリカルレンズより成る横シリ
    ンドリカルレンズアレイと、走査線で画像を表示する透
    過型のディスプレイデバイスとを有し、 該ディスプレイデバイスの表示面に右眼用の視差画像と
    左眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画素
    に分割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を
    所定の順序で交互に並べて1 つの画像とした横ストライ
    プ画像を表示し、該光源手段より射出する光束に該縦シ
    リンドリカルレンズアレイで指向性を与えて該横ストラ
    イプ画像を照射し、該光束を少なくとも2 つの領域に分
    離させて該横ストライプ画像を立体画像として観察者に
    視認せしめる際、 該縦シリンドリカルレンズアレイは該開口部の一点から
    の光束を水平断面内で略平行光束に変換し、該横シリン
    ドリカルレンズアレイは該開口部の一点からの光束を垂
    直断面内で該ディスプレイデバイス上に略集光し、該マ
    スクパターンと該縦シリンドリカルレンズアレイとの換
    算距離は該マスクパターンと該横シリンドリカルレンズ
    アレイとの換算距離よりも大きく、該開口部の垂直方向
    の幅を該ディスプレイデバイスの複数の走査線の幅に対
    応させていることを特徴とする立体画像表示方法。
  9. 【請求項９】 前記縦シリンドリカルレンズアレイ及び
    ／又は前記横シリンドリカルレンズアレイは平凸のシリ
    ンドリカルレンズから構成していることを特徴とする請
    求項１〜８のいずれか１項に記載の立体画像表示方法。
  10. 【請求項１０】 離散的な画素構造をもつ自発光型表示
    素子の発光面上に市松状の発光部と非発光部より成る発
    光パターンを形成した光源手段、又は離散的な画素構造
    をもつ光変調器の表示面に市松状の開口部と遮光部より
    成るマスクパターンを形成して面光源で照明する光源手
    段と、垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカルレンズよ
    り成る縦シリンドリカルレンズアレイと、離散的な画素
    構造を持ち走査線で画像を表示する透過型のディスプレ
    イデバイスとを有し、 該ディスプレイデバイスの表示面に右眼用の視差画像と
    左眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画素
    に分割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を
    所定の順序で交互に並べて1 つの画像とした横ストライ
    プ画像を表示し、該光源手段より射出する光束に該縦シ
    リンドリカルレンズアレイで指向性を与えて該横ストラ
    イプ画像を照射し、該光束を少なくとも2 つの領域に分
    離して夫々集光させて該横ストライプ画像を立体画像と
    して観察者に視認せしめる際、 該発光パターン上の水平方向の一対の発光部と非発光部
    の水平方向の幅又は該マスクパターン上の水平方向の一
    対の開口部と遮光部の水平方向の幅が該ディスプレイデ
    バイスの水平方向の画素サイズの2 倍以上であることを
    特徴とする立体画像表示方法。
  11. 【請求項１１】 前記自発光型表示素子又は前記光変調
    器と前記ディスプレイデバイスの間に水平方向に母線を
    持つ横シリンドリカルレンズより成る構成する横シリン
    ドリカルレンズアレイを有し、 前記発光部又は前記開口部の一点より射出する光束を該
    ディスプレイデバイス上に焦線として略結像することを
    特徴とする請求項１０の立体画像表示方法。
  12. 【請求項１２】 前記ディスプレイデバイス上の右又は
    左ストライプ画素の垂直方向の幅をPV1 、前記発光部又
    は前記開口部の垂直方向の幅をVm、前記横シリンドリカ
    ルレンズの垂直方向のピッチをVL、該ディスプレイデバ
    イスと該横シリンドリカルレンズアレイとの換算距離を
    LV1 、前記横シリンドリカルレンズアレイと前記自発光
    型表示素子又は前記光変調器との換算距離をLV2 、該横
    シリンドリカルレンズの垂直断面内の焦点距離をfVとす
    るとき、以下の条件： 【数２】 を満足していることを特徴とする請求項１１の立体画像
    表示方法。
  13. 【請求項１３】 前記縦シリンドリカルレンズアレイと
    前記自発光型表示素子又は前記光変調器との換算距離を
    Lh2 、予め定められた観察位置と前記ディスプレイデバ
    イスとの換算距離をLh1 、予め定められた観察者の眼間
    距離をE 、該自発光型表示素子又は該光変調器の水平方
    向の画素サイズをPh2 とするとき、以下の条件： 【数３】 を満足していることを特徴とする請求項１０〜１２のい
    ずれか１項に記載の立体画像表示方法。
  14. 【請求項１４】 前記縦シリンドリカルレンズアレイと
    前記自発光型表示素子又は前記光変調器との換算距離を
    Lh2 、予め定められた観察位置と前記ディスプレイデバ
    イスとの換算距離をLh1 、予め定められた観察者の眼間
    距離をE 、該自発光型表示素子又は該光変調器の水平方
    向の画素サイズをPh2 、k を予め定められた2 以上の正
    の整数とするとき、以下の条件： 【数４】 を満足していることを特徴とする請求項１０〜１３のい
    ずれか１項に記載の立体画像表示方法。
  15. 【請求項１５】 前記縦シリンドリカルレンズアレイと
    前記自発光型表示素子又は前記光変調器との換算距離を
    Lh2 、予め定められた観察位置と前記ディスプレイデバ
    イスとの換算距離をLh1 、該自発光型表示素子又は該光
    変調器の水平方向の画素サイズをPh2 とするとき、前記
    発光部又は前記開口部をPh2 を単位として水平方向に移
    動して形成することにより前記右ストライプ画素の情報
    を持つ光束と前記左ストライプ画素の情報を持つ光束を
    分離して夫々集光する領域を 【数５】 を単位として水平方向に移動することを特徴とする請求
    項１０〜１４のいずれか１項に記載の立体画像表示方
    法。
  16. 【請求項１６】 観察者の位置を検知する位置検出手段
    を有し、 該位置検出手段によって該観察者の予め設定した基準の
    位置からの水平方向の位置ずれを検出して、該位置ずれ
    に応じて前記発光部又は前記開口部を水平方向に移動し
    て形成することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれ
    か１項に記載の立体画像表示方法。
  17. 【請求項１７】 前記発光パターンは水平方向に所定の
    サイズの発光部と非発光部を予め設定された回数繰り返
    して配列した一単位を更に繰り返して配列しており、該
    一単位の中の複数の発光部・非発光部は水平方向に少な
    くとも2 つの異なる画素数で構成していることを特徴と
    する請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の立体画像
    表示方法。
  18. 【請求項１８】 前記発光パターンは水平方向にn 個の
    発光部・非発光部を一つの単位として繰り返し、第j(j=
    1・・n) 番目の発光部若しくは非発光部の水平方向のサイ
    ズは予め設定された正の整数k1、k2、・・・knを用いて
    前記自発光型表示素子の水平方向の画素サイズPh2 のkj
    倍とし、 前記縦シリンドリカルレンズの水平方向のピッチをHL、
    前記縦シリンドリカルレンズアレイと該自発光型表示素
    子との換算距離をLh2 としたとき、 これに応じて前記ディスプレイデバイスから前記右スト
    ライプ画素の情報を持つ光束と前記左ストライプ画素の
    情報を持つ光束を分離して夫々集光する領域までの距離
    L0を関係式： に従って変化させることを特徴とする請求項１７の立体
    画像表示方法。
  19. 【請求項１９】 前記縦シリンドリカルレンズの水平方
    向のピッチをHL、前記縦シリンドリカルレンズアレイと
    前記自発光型表示素子との換算距離をLh2 、該自発光型
    表示素子の水平方向の画素サイズをPh2 として、 前記発光パターンは水平方向にn 個の発光部・非発光部
    を一つの単位として繰り返しており、 観察者の位置を検出する位置検出手段と、複数の距離L
    0i に対して関係式： に従って予め設定した正の整数列(k1、k2・・・・kn)iを記録
    したメモリーを有し、 該位置検出手段が検出する前記ディスプレイデバイスの
    表示面に対して垂直方向に計測した観察者までの距離L0
    に応じて整数列(k1、k2・・・・kn)kを選択し、該整数列(k1、
    k2・・・・kn)kを用いて該一単位内のj 番目の発光部及び非
    発光部の水平方向のサイズを該画素サイズPh2 のkj倍と
    することを特徴とする請求項１７の立体画像表示方法。
  20. 【請求項２０】 前記マスクパターンは水平方向に所定
    のサイズの開口部と遮光部を予め設定された回数繰り返
    して配列した一単位を更に繰り返して配列しており、該
    一単位の中の複数の開口部・遮光部は水平方向に少なく
    とも2 つの異なる画素数で構成していることを特徴とす
    る請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の立体画像表
    示方法。
  21. 【請求項２１】 前記マスクパターンは水平方向にn 個
    の開口部・遮光部を一つの単位として繰り返し、第j(j=
    1・・n) 番目の開口部若しくは遮光部の水平方向のサイズ
    は予め設定された正の整数k1、k2、・・・knを用いて前
    記光変調器の水平方向の画素サイズPh2 のkj倍とし、前
    記縦シリンドリカルレンズの水平方向のピッチをHL、前
    記縦シリンドリカルレンズアレイと該光変調器との換算
    距離をLh2 としたとき、 これに応じて前記ディスプレイデバイスから前記右スト
    ライプ画素の情報を持つ光束と前記左ストライプ画素の
    情報を持つ光束を分離して夫々集光する領域までの距離
    L0を関係式： に従って変化させることを特徴とする請求項２０の立体
    画像表示方法。
  22. 【請求項２２】 前記縦シリンドリカルレンズの水平方
    向のピッチをHL、前記縦シリンドリカルレンズアレイと
    前記光変調器との換算距離をLh2 、該光変調器の水平方
    向の画素サイズをPh2 として、 前記マスクパターンは水平方向にn 個の開口部・遮光部
    を一つの単位として繰り返しており、観察者の位置を検
    出する位置検出手段と、複数の距離L0i に対して関係
    式： に従って予め設定した正の整数列(k1、k2・・・・kn)iを記録
    したメモリーを有し、 該位置検出手段が検出する前記ディスプレイデバイスの
    表示面に対して垂直方向に計測した観察者までの距離L0
    に応じて整数列(k1、k2・・・・kn)kを選択し、該整数列(k1、
    k2・・・・kn)kを用いて該一単位内のj 番目の開口部及び遮
    光部の水平方向のサイズを該画素サイズPh2 のkj倍とす
    ることを特徴とする請求項２０の立体画像表示方法。
  23. 【請求項２３】 市松状の開口部と遮光部より成るマス
    クパターンを形成したマスク基板を面光源で照明する光
    源手段と、垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカルレン
    ズより成る縦シリンドリカルレンズアレイと、走査線で
    画像を表示する透過型のディスプレイデバイスとを有
    し、 該ディスプレイデバイスの表示面に右眼用の視差画像と
    左眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画素
    に分割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を
    所定の順序で交互に並べて1 つの画像とした横ストライ
    プ画像を表示し、該光源手段より射出する光束に該縦シ
    リンドリカルレンズアレイで指向性を与えて該横ストラ
    イプ画像を照射し、該光束を少なくとも2 つの領域に分
    離して夫々集光させて該横ストライプ画像を立体画像と
    して観察者に視認せしめる際、 該開口部の垂直方向の幅が該遮光部の垂直方向の幅より
    小さいことを特徴とする立体画像表示方法。
  24. 【請求項２４】 離散的な画素構造をもつ自発光型表示
    素子の発光面上に市松状の発光部と非発光部より成る発
    光パターンを形成した光源手段、又は離散的な画素構造
    をもつ光変調器の表示面に市松状の開口部と遮光部より
    成るマスクパターンを形成して面光源で照明する光源手
    段と、垂直方向に母線を持つ縦シリンドリカルレンズよ
    り成る縦シリンドリカルレンズアレイと、離散的な画素
    構造を持ち走査線で画像を表示する透過型のディスプレ
    イデバイスとを有し、 該ディスプレイデバイスの表示面に右眼用の視差画像と
    左眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画素
    に分割して得た右ストライプ画素と左ストライプ画素を
    所定の順序で交互に並べて1 つの画像とした横ストライ
    プ画像を表示し、該光源手段より射出する光束に該縦シ
    リンドリカルレンズアレイで指向性を与えて該横ストラ
    イプ画像を照射し、該光束を少なくとも2 つの領域に分
    離して夫々集光させて該横ストライプ画像を立体画像と
    して観察者に視認せしめる際、 該発光部の垂直方向の幅が該非発光部の垂直方向の幅よ
    り小さい、又は該開口部の垂直方向の幅が該遮光部の垂
    直方向の幅より小さいことを特徴とする立体画像表示方
    法。
  25. 【請求項２５】 請求項１〜２４のいずれか１項に記載
    の立体画像表示方法を用いたことを特徴とする立体画像
    表示装置。
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