JP2000047139A - 立体画像表示装置 - Google Patents

立体画像表示装置

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智志 瀧川
Takasato Taniguchi
尚郷 谷口
Hideki Morishima
英樹 森島
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MR System Kenkyusho KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ディスプレイに表示した複数の視差画像より
立体画像を観察するとき観察者の位置が変動しても立体
画像が良好に観察される立体画像表示装置を得ること。 【解決手段】 マスクパターンを形成した光学的バリア
を使用し、パターン化した光束を光学系を通過させて離
散的な画素構造を有し、走査線を利用して合成視差画像
を表示したディスプレイを照明し、該ディスプレイに表
示した画像情報を立体的に観察する、ディスプレイ表示
部１１０と、観察者の位置情報を検出する視点位置検知
機構とを有する立体画像表示装置において、該合成視差
画像は、ｍを整数として、ｍ＝３以上の原視差画像から
構成し、観察者の視点位置に応じて該視点位置検知機構
から出力される視点位置情報にしたがって、該合成視差
画像の内容を変化させること。

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装置に
関し、特にテレビ、ビデオ、コンピュータモニタ、ゲー
ムマシン等のディスプレイデバイス（ディスプレイ）に
おいて画像情報の立体表示を行い、特殊な眼鏡を使用す
ることなく画像情報の立体観察を良好に行う際に好適な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より立体画像の観察方法としては、
例えば偏光眼鏡を用いて互いに異った偏光状態に基づく
視差画像を観察する方法や、レンチキュラーレンズを用
いて複数の視差画像（視点画像）のうちから所定の視差
画像を観察者の眼球に導光する方法が提案されている。
【０００３】特殊な偏光眼鏡をかけることなく、立体画
像表示を行うレンチキュラーレンズを用いた方法は、デ
ィスプレイデバイスの観察者側にレンチキュラーレンズ
を設け、ディスプレイデバイス上に表示された視差画像
を画素毎に指向性を与えて観察者に立体像を認識させて
いる。
【０００４】レンチキュラーレンズを用いた方式は偏光
眼鏡を用いないで立体視が出来るという利点があるが、
この方式によれば、ディスプレイの前面にレンチキュラ
ーレンズシートを配置するため、画面がざらつくという
問題を有していた。
【０００５】これに対し本発明者らは特願平８―１４８
６１１号や特願平８―２５０９４３号等において広い視
域において良好なる立体像が観察できる立体画像表示装
置を提案している。同号では市松模様の開口部を有した
マスクパターンと該マスクパターンを照明する光源手段
と、水平方向と垂直方向とで光学作用の異なるマイクロ
光学素子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目用の視差画像と左目用の視
差画像のそれぞれを多数のストライプ状の画素に分割し
て得たストライプ合成画像を表示し、該光源手段より射
出する光束に該マイクロ光学素子で指向性を与えて該ス
トライプ合成画像を照射し、該光束を少なくとも２つの
領域に分離させて該ストライプ合成画像を立体画像とし
て観察者に視認せしめる立体表示装置を提案している。
また、前記マスクパターンを離散的な画素構造を有する
光変調器を用いて形成し、観察者の視点位置（観察位
置）を視点検知機構で検出し、該情報により、該マスク
パターンを制御することにより広い立体視領域を有する
立体表示装置も提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記本発明者
らが提案した立体画像表示装置の改良に関するものであ
る。
【０００７】本発明の第一の目的は、観察者が移動し、
視点位置が変化した場合に、視点位置に応じた画像が観
察出来る、いわゆる表示モデルの回り込み観察が可能な
立体画像表示装置の提供である。
【０００８】本発明の第２目的は、観察者が移動し、視
点位置が変化した場合に、観察者の移動中に逆立体視の
状態が生ぜず、常に正常な立体視が可能な立体画像表示
装置の提供である。本発明の第３目的は、準備できる視
差画像の数に応じてディスプレイに表示する合成視差画
像を切り変えるか、光変調器に表示するマスクパターン
のパターン形状を変えるかを選択して立体画像の観察が
可能な立体画像表示装置の提供である。本発明の第４目
的は、観察者が移動し、視点位置が変化した場合に視点
移動に伴う観察視差画像の跳びのすくない立体画像表示
装置の提供である。本発明の第５目的は、複数の視差画
像から成る合成視差画像の表示による垂直方向の解像度
劣化を改善した立体画像表示装置の提供である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の立体画像表示装
置は、 （１−１）開口部と遮光部とを複数個、所定のピッチで
水平方向と垂直方向に配列し、マスクパターンを形成し
た光学的バリアを使用し、該バリアに光源手段からの光
束を照射して、パターン化した光束とし、該パターン化
した光束を光学系を通過させて離散的な画素構造を有
し、走査線を利用して合成視差画像を表示したディスプ
レイを照明し、該ディスプレイに表示した視差画像に基
づく光束を観察者の右目と左目に導光して、該ディスプ
レイに表示した画像情報を立体的に観察する、ディスプ
レイ表示部１１０と、観察者の位置情報を検出する視点
位置検知機構とを有する立体画像表示装置において、該
合成視差画像は、ｍを整数として、ｍ＝３以上の原視差
画像から構成し、観察者の視点位置に応じて該視点位置
検知機構から出力される視点位置情報にしたがって、該
合成視差画像の内容を変化させることを特徴としてい
る。
【００１０】特に、 （１−１−１）前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シ
リンドリカルレンズを複数個、水平方向に配列した縦シ
リンドリカルレンズアレイと、水平方向に母線を持つ横
シリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に配列した横
シリンドリカルレンズアレイとを有していること。
【００１１】（１−１−２）前記横シリンドリカルレン
ズアレイのレンズピッチが、前記光学的バリアのマスク
パターンの縦方向の幅に対して、ｎを整数として、ｍ×
ｎ倍に対応していること。
【００１２】（１−１−３）観察者の観察位置に投射さ
れるｍケの視差画像のストライプ状照射領域の水平方向
の幅を観察者の眼間距離に等しく、または眼間距離より
小さく設定したこと。
【００１３】（１−１−４）合成視差画像を構成する複
数の原視差画像は眼間距離、または眼間距離より小さく
ストライプ状照射領域の水平方向の幅に対応した視点位
置から観察した画像であること。
【００１４】（１−１−５）同時に表示されるｍ個の視
差画像、およびそれ以外のあらかじめ準備された視差画
像を観察者の視点位置を検知する該視点位置検知機構の
出力に応じて切り換え表示することにより、観察者の両
眼に導光される視差画像が、視点位置の移動に関わら
ず、観察者に常に正常な立体視を提供すること。
【００１５】（１−１−６）観察位置に投射されるｍケ
の視差画像のストライプ状照射領域の中心に対して観察
者の視点が左右いずれの位置にあるかを前記視点位置検
知機構で検知し、その情報に基づき観察者の移動を予測
し、合成視差画像を切り替え表示すること。等を特徴と
している。
【００１６】（１−２）離散的な画素構造を有する光変
調器の表示面に開口部と遮光部とを複数個、所定のピッ
チで水平方向と垂直方向に配列したマスクパターンを形
成し、該光変調器に光源手段からの光束を照射して、パ
ターン化した光束とし、該パターン化した光束を垂直方
向に母線を持つ縦シリンドリカルレンズを複数個、水平
方向に配列した縦シリンドリカルレンズアレイと、水平
方向に母線を持つ横シリンドリカルレンズを複数個、垂
直方向に配列した横シリンドリカルレンズアレイからな
る光学系を通過させて、離散的な画素構造を有し走査線
を利用して合成視差画像を表示したディスプレイを照明
し、該ディスプレイに表示した視差画像に基づく光束を
観察者の右目と左目に導光して、該ディスプレイに表示
した画像情報を立体的に観察するディスプレイ表示部と
観察者の位置情報を検知する視点位置検知機構とを有す
る立体画像表示装置において、該合成視差画像を、ｍを
整数として、ｍ＝２以上の原視差画像から構成し、該横
シリンドリカルレンズアレイのレンズピッチを、該マス
クパターンの開口部の縦方向の幅に対して、ｎを整数と
して、ｍ×ｎ倍に対応させたてことを特徴としている。
【００１７】特に、 （１−２−１）観察者の視点位置に応じて該視点位置検
知機構から出力される視点位置情報にしたがって、該光
変調器のマスクパターンのパターン形状を変化させるこ
と。
【００１８】（１−２−２）観察者の観察位置に投射さ
れるｍケの視差画像のストライプ状照射領域の水平方向
の幅を観察者の眼間距離に等しく、または眼間距離より
小さく設定したこと。
【００１９】（１−２−３）合成視差画像を構成する複
数の原視差画像は眼間距離、または眼間距離より小さく
ストライプ状照射領域の水平方向の幅に対応した視点位
置から観察した画像であること。
【００２０】（１−２−４）観察者の視点位置を検知す
る該視点位置検知機構の出力に応じて、該光変調器のマ
スクパターンのパターン形状を変化させ、観察者の両眼
に導光される視差画像が観察者に正常な立体視を提供す
るよう制御すること。
【００２１】（１−２−５）該光変調器のマスクパター
ンの開口部を複数の画素から構成し、観察位置に投射さ
れるストライプ状の照射領域を複数の領域に分割して制
御すること。
【００２２】（１−２−６）視差画像がｍケ以上の場合
には観察者の視点位置に応じて該視点位置検知機構から
出力される視点位置情報にしたがって、該合成視差画像
の内容を変化させる切り換え手段を有すること。
【００２３】（１−２−７）前記ｍ個の視差画像が観察
位置においてｍ個の縦ストライプ状の領域に投射される
際、前記マスクパターンのパターン形状を周期的に切り
換え、これに同期して前記ディスプレイディバイスに表
示される視差画像を切り換え表示し、観察位置に投射さ
れる縦ストライプ状視差画像の同一領域に投射される視
差画像を常に同一の視差画像とすること。等を特徴とし
ている。
【００２４】
【発明の実施の形態】［実施形態１］本発明の立体画像
表示装置の実施形態１を、図１から図２２を用いて説明
する。
【００２５】図１は本実施形態１の要部外観図である。
同図において、１００は本装置全体を示す本体である。
１１０はディスプレイ表示部である。１２０は観察者の
視点位置（眼球位置又は頭部位置）を検出するための視
点位置検知機構（検知機構）である。１２１は検知機構
１２０のカメラレンズである。図２は実施形態１のシス
テムを説明した要部ブロック図である。同図においてデ
ィスプレイ表示部１１０は、視差のある立体像（視差画
像）を表示するための液晶等の透過型ディスプレイデバ
イス（ディスプレイ）２１０と、市松状のマスクパター
ンを有する光学バリア２４０と、バックライト光源（光
源手段）２５０を有しており、ディスプレイ２１０と光
学バリア２４０との間には母線方向が直交する２枚のレ
ンチキュラーレンズ２２０，２３０が配置されている。
ディスプレイ駆動回路２６０は、画像処理手段２７０の
信号に基づきディスプレイ２１０を駆動する。２８０は
ディスプレイ２１０の観察者である。２９０は観察者２
８０の視点位置を検知するための視点位置検知機構１２
０を構成する視点位置検出センサーであり、２９１は視
点位置検出回路であり、その情報を画像処理手段２７０
が取り込んでディスプレイ２１０に表示する視差画像を
処理する。図３は図２のディスプレイ表示部１１０の要
部概略図である。図３において、２５０はバックライト
光源（光源手段）、２４０は光学バリアで所定の開口部
２４２、遮光部２４３からなるマスクパターン２４１か
ら成っている。２３０は水平方向Ｈに母線を有する横レ
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Ｖに並べて構成している。横レンチキュラーレンズ２
３０は、マスクパターン２４１の開口部、遮光部が、デ
ィスプレイ２１０の画像表示面に結像するようにレンズ
曲率を設定している。
【００２６】横レンチキュラーレンズ２３０のレンズピ
ッチ（幅）Ｖｌは、ｍを後に述べるディスプレイデバイ
ス２４１に表示する視差画像の数として、マスクパター
ン２４１の開口部２４２の垂直方向ピッチＶｍのｍ倍に
等しく設定している。本図ではｍ＝３の場合を示してい
る。
【００２７】２２０は垂直方向Ｖに母線を有する縦レン
チキュラレンズ（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Ｈ
に並べて構成している。縦レンチキュラーレンズ２２０
はこれを構成する各シリンドリカルレンズによるマスク
パターン２４１の像が観察位置で結像するようにレンズ
曲率を設定している。
【００２８】マスクパターン２４１の開口部２４２、遮
光部２４３の水平方向ピッチＨｍは縦レンチキュラーレ
ンズ２２０の縦シリンドリカルレンズの１ピッチ（幅）
Hlに対応している。
【００２９】２１０は画像表示用のディスプレイデバイ
ス（ディスプレイ）であり、透過型液晶素子などで構成
している。尚、図３では、ディスプレイ２１０のカバー
ガラスや、偏光板、そして電極などは省略して示し、そ
の表示面の表示画像やマスクパターン２４１のパターン
形状は模式的に表示している。Ｅｒ，Ｅｌはそれぞれ画
像観察者２８０の左右眼を示す。ここで、光学バリア２
４０に形成する開口部、遮光部からなるマスクパターン
２４１について図４を用いて説明する。図４は図３に示
したマスクパターン２４１の正面図を示している。同図
に示すように、マスクパターン２４１は水平方向のピッ
チＨｍ、垂直方向の幅Ｖｍの開口部２４２と遮光部２４
３から構成されている。
【００３０】次に、ディスプレイデバイス２１０に表示
する合成視差画像について図５を用いて説明する。同図
でＧ１，Ｇ２，Ｇ３は前記のｍ＝３に対応する３ヶの視
差画像を示し、これらの視差画像は図２に示した画像処
理手段２７０によって、図示するように多数の横ストラ
イプ状のストライプ画像に分割し、視差画像Ｇ１、Ｇ
２、Ｇ３から作成されるストライプ画像Ｇ１i、Ｇ２i、
Ｇ３iを,走査線ごとにならべ換えて合成視差画像Ｇ１２
３とする。ｍ＝３以外の場合も、同様にしてｍに応じて
ｍヶの視差画像から合成された合成視差画像を得る。こ
のようにして作成された合成視差画像データは、図２の
ディスプレイ駆動回路２６０に入力され、ディスプレイ
デバイス２１０に表示される。視差画像Ｇ１、Ｇ２、Ｇ
３は、それぞれ眼間距離Eの間隔の視点位置から撮影し
た画像に相当する。後の説明で使用する視差画像をふく
め・…Ｇ４，Ｇ３，Ｇ２，Ｇ１，Ｇ０，Ｇ−１，Ｇ−２
…は同様の方法で得られる画像である。次に、図６〜図
１１を用いて立体画像表示の作用を説明する。図６は、
ディスプレイ表示部１１０の水平断面図（ＨＺ断面図）
である。同図において、バックライト光源２５０からの
光は、光学バリア２４０のマスクパターン２４１の開口
部２４２から射出され、横シリンドリカルレンズ２３０
を通過する（この断面方向では、横レンチキュラーレン
ズは特に光学作用しない。）。そして、縦レンチキュラ
レンズ２２０を構成する各シリンドリカルレンズによ
り、マスクパターン２４１の開口部２４２からの透過光
束が観察者の観察位置に垂直ストライプ状の光束として
照射される。
【００３１】この光束は、縦レンチキュラーレンズ２２
０と観察者との間に設けたディスプレイディバイス２１
０に表示された合成視差画像で変調され、図６の断面で
は、図５で示した、例えば視差画像Ｇ１から合成された
ライン状のストライプ画像Ｇ１１，Ｇ１４，Ｇ１７，…
を通り、観察位置で照射視差画像領域ＧＳ１に照射さ
れる。
【００３２】同様に、図７に示すように、図６の１走査
線下の走査線に相当する断面では、マスクパターン２４
１の開口部２４２が１開口分シフトしているため、開口
部２４２を通った光束は観察位置で照射視差画像領域Ｇ
Ｓ２に照射される。
【００３３】この光束は、縦レンチキュラーレンズ２２
０と観察者との間に設けたディスプレイディバイス２１
０に表示された合成視差画像で変調され、この断面で
は、図５で示した視差画像Ｇ２から合成されたライン状
のストライプ画像Ｇ２２、Ｇ２５、Ｇ２８、…を通った
光束となる。同様に、図８に示すように、図７の１走査
線下の走査線に相当する断面の光束は観察位置で照射視
差画像領域ＧＳ３に照射される。この光束は、図５で示
した視差画像Ｇ３から合成されたライン状のストライプ
画像Ｇ３３、Ｇ３６、Ｇ３９、…を通った光束となる。
図９は立体画像表示用のディスプレイ表示部１１０の垂
直断面図（ＨＶ断面図）である。この断面ではバックラ
イト光源２５０で照射されたマスクパターン２４１の開
口部２４２は横レンチキュラレンズ２３０の作用により
ディスプレイデバイス２１０の画像表示面に光学バリア
２４０の開口部２４２がディスプレイデバイス２１０の
画素幅に対応する倍率で結像する構成とし、光学バリア
２４０とディスプレイデバイス２１０と横レンチキュラ
ーレンズ２３０の位置を適切に設定することにより、視
差画像Ｇ１の要素ストライプ画像のみが照射されるよう
になっている。同様に、図１０に示すように、図９の１
画素横の画素列では視差画像Ｇ２の要素ストライプ画像
のみが照射される。
【００３４】同様に、図１１に示すように、図１０の１
画素横の画素列では視差画像Ｇ３の要素ストライプ画像
のみが照射される。従って、視差画像Ｇ１，Ｇ２、Ｇ３
を眼間距離に対応した視差画像に設定すれば、これらの
照射視差画像領域に両眼を置くことにより観察者は左右
の目でそれぞれの視差画像を分離独立して観察すること
が可能となり、立体視ができる。図１２〜図１６は立体
視の説明図である。図１２において、左側の図はディス
プレイ１１０の水平断面図であり、右側にはバリア２４
０のマスクパターン２４１，ディスプレイ２１０に表示
する合成視差画像２１１、観察者位置に照射される照射
視差画像２８４が示してある。照射視差画像２８４は視
差画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３からなり、観察者の左右眼Ｅ
ｒ，Ｅｌが視差画像Ｇ２，Ｇ３の位置にある状態を示し
ている。説明を理解しやすくするため、照射視差画像の
各領域の同一位置には同一の番地１〜９を記した。図１
３には図１２の照射視差画像２８４のみを再掲した。こ
こで、観察者が右に移動し、左右眼がそれぞれ視差画像
Ｇ１，Ｇ２の領域になった状態を図１４に示す。図１
３，図１４の状態は観察者が正常な立体視の出来る状態
を示す。この状態から観察者が左、または、右に移動
し、図１５，図１６に示すように左右眼Ｅｒ，Ｅｌがそ
れぞれＧ３，Ｇ１の領域にある場合には視差画像の観察
が逆の逆立体視となり正常な立体観察は不可能となる。
【００３５】ここで、水平断面での光学系の構成条件を
図６を用いて説明する。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、光学バリアにおいては、それぞれ
画像表示面、マスクパターン表示面、レンチキュラレン
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つの光学系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。
【００３６】同図に示すように、縦レンチキュラレンズ
２２０とマスクパターン２４１との距離（縦レンチキュ
ラーレンズ２２０のマスク側の主点とマスクパターン２
４１との距離を空気中の値に換算した光学的間隔）をＬ
ｈ２、予め定められた観察位置から縦レンチキュラーレ
ンズ２２０までの距離（観察位置と縦レンチキュラーレ
ンズ２２０の観察者側の主点との空気中の値に換算した
光学的間隔）をＬｈ１，マスクパターン２４１の開口部
２４２の水平方向の幅をＨｍｗ、隣り合う開口部までの
水平方向のピッチをＨｍ，縦レンチキュラーレンズ２２
０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、観察者の左右眼の間隔をE、合成視差画
像を構成する視差画像の数をmとするとき、下記の条件
を満たすように構成している。
【００３７】 (m−1)* E／Hm = Lh1／Lh2 …………………式１ Lh1／(Lh1+Lh2)＝ Hl／Hm……………… 式２ Hmw*m = Hm……………… 式３ 図６はm=3の場合を示している。
【００３８】次に、観察者の観察位置が変化した場合に
も逆立体視の状態が生ずることなく、常に正常な立体像
を観察できる機能について説明する。これまでの説明で
は、観察者の左右の目がそれぞれの目に対応した視差画
像の照射される領域にある場合には正常な立体視が可能
であるが、そうでない場合には逆立体視の状態になり、
正常な立体視が不可能となった。
【００３９】この欠点を解消するため本実施形態１では
ブロック図２に示すように、視点位置検出センサー２９
０により得られる観察者２８０の視点位置情報を受け
て、画像処理手段２７０によりディスプレイ２１０に表
示する視差画像を視点位置に応じて切り替え表示する構
成となっている。
【００４０】観察者２８０の視点位置は観察者の眼の位
置、あるいは眼の瞳孔位置を検出するのが本実施例には
最良の方法である。人間の眼の位置を検出する方法、あ
るいは瞳孔位置を検出する方法に付いては、従来より多
数の提案があり、本案に応用することが可能である。た
とえば、赤外光を人間に照射し、TVカメラで観察者を撮
影し観察者の頭部の動きから眼の位置を検出する実施例
が特開平２−５０１４５号公報に開示されている。
【００４１】また、顔面を撮影し、画像処理によって観
察者の眼の角膜反射像あるいは瞳孔像を抽出して瞳孔の
位置を検出する方法がUSP５２１８３８７、USP５２３１
６７４などに開示されている。
【００４２】本実施形態１の立体視領域の拡大には、デ
ィスプレイデバイスに表示する視差画像の表示内容を視
点位置に応じて変化させるが、その場合準備できる視差
画像の数が多数準備できる場合に適用する第１の方式
と、準備できる視差画像の数が限られているときに適用
できる第２の方式がある。
【００４３】図１７〜図２２は第１の方式に関する説明
図である。図１７は先に示した左右眼Ｅｒ，Ｅｌがそれ
ぞれ視差画像Ｇ２，Ｇ３の領域にある場合の図１３の状
態であり、左右眼の両眼位置を詳細に示している。
【００４４】すなわち、左右眼Ｅｒ，Ｅｌは視差画像Ｇ
２，Ｇ３の領域の中心線ｃの右側にある。この状態から
図１８の視差画像Ｇ１，Ｇ２の中心線の左側にある状態
までの範囲でディスプレイデバイス２１０には、合成視
差画像２１１に示すような視差画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が
表示されるようになっている。ここで観察者が移動した
場合、例えば図１９に示すように左右眼Ｅｒ，Ｅｌが視
差画像Ｇ２，Ｇ３の中心線ｃの左側に入った場合はディ
スプレイの合成視差画像２１１には元の視差画像Ｇ１の
存在したストライプ画素位置に視差画像Ｇ３の一つ隣の
視差画像Ｇ４を表示する。そして、左右眼Ｅｒ，Ｅｌが
視差画像Ｇ３，Ｇ４の中心線の右側にある状態（不図
示）までの範囲でディスプレイデバイス２１０には、合
成視差画像２１１として、図１９に示した視差画像Ｇ
２、Ｇ３、Ｇ４が表示される。同様にさらに観察者が移
動し、図２０に示すように左右眼Ｅｒ，Ｅｌが視差画像
Ｇ３，Ｇ４の中心線ｃの左側に入った場合はディスプレ
イの表示画像２１１には元の視差画像Ｇ２の存在したス
トライプ画素位置に視差画像Ｇ４の一つ隣の視差画像Ｇ
５を表示する。また、観察者が右へ移動した場合には図
２１，図２２に示すように一づつ隣の新しい視差画像Ｇ
０，Ｇ−１を順次表示する。このようにあらかじめ視差
画像を多数準備して視点位置に応じて３像を１セットと
して順次表示することにより、逆立体視の生じない立体
観察が可能としている。この場合、視差画像を適当に選
択することにより表示モデルの側面を表示できる、いわ
ゆる回り込み表示も可能となる。以上は視差画像を同時
に３像表示する場合について述べたが、同時に表示する
視差画像が４像以上の場合も同様である。次に第２の方
式の準備出来る視差画像が限られれている場合、例えば
３像の場合について図２３〜３０を用いて説明する。図
２３は先に示した左右眼Ｅｒ，Ｒｌがそれぞれ視差画像
Ｇ２，Ｇ３の領域にある場合の図１７の状態であり、こ
のときのマスクパターンの状態も示している。第１の方
式で説明したように、左右眼Ｅｒ，Ｅｌは視差画像Ｇ
２，Ｇ３の領域の中心線ｃの右側にある図２３の状態か
ら、視差画像Ｇ１，Ｇ２の中心線の左側にある図２４の
状態までの範囲ではディスプレイデバイス２１０には図
示の合成視差画像２１１を表示する。ここで観察者が例
えば左へ移動し、図２５、２６に示す位置に左右眼Ｅ
ｒ，Ｅｌがある場合はディスプレイの合成視差画像２１
１には元の視差画像Ｇ２の存在したストライプ画素位置
に視差画像Ｇ１を表示し、元の視差画像Ｇ３の存在した
ストライプ画像位置に視差画像Ｇ２を表示する。また、
観察者が右へ移動し図２７，図２８に示す位置に左右眼
Ｅｒ，Ｅｌがある場合にはディスプレイの表示画像２１
１には図示の合成視差画像を表示する。さらに観察者が
右方へ移動し図２９，３０の位置では図示のように合成
視差画像を切り替える。このように限られた３像の視差
画像から合成される合成視差画像の内容を視点位置に応
じて順次切り換え表示することにより、逆立体視の生じ
ない立体観察が可能としている。すなわち、照射視差画
像のそれぞれの領域内で眼の位置がその領域の中心の左
右どちらにあるかを検出し、その情報に基づいて観察者
の頭部がどちらに移動しているかを予測して合成視差画
像を切り替えることにより切り替えタイミングのめだた
ない安定した立体観察を可能としている。
【００４５】［実施形態２］本発明の立体画像表示装置
の実施形態２を、図３１から図４１を用いて説明する。
実施形態１と同一機能の部材は同一番号で示し、相違点
を主に説明する。図３１は本実施形態２の外観図であ
る。同図において、１１１はディスプレイ表示部１１０
のなかで立体像が表示される３Ｄウインドウである。図
３２は実施形態２のシステムを説明したブロック図であ
る。同図においてディスプレイ表示部１１０は、実施形
態１のディスプレイデバイス２１０と同様なものである
が、実施形態２ではディスプレイ部には視差のある立体
像（視差画像）と視差のない普通の２次元画像が表示さ
れる。視差画像の表示される領域が図２３の３Ｄウイン
ド１１１に相当する。３４０は光学バリアであり、実施
形態１の光学バリア２４０に離散的画素構造を持つ液晶
などの光変調器を使用したものである。ディスプレイ駆
動回路２６０は、実施形態１と同様に画像処理手段２７
０の信号に基づきディスプレイ２１０に視差画像の表示
を行っているが、同時にディスプレイに表示される３Ｄ
ウインドウの大きさ、位置情報を信号合成回路３３０に
出力する。視点位置検出回路２９１の情報も信号合成回
路３３０に出力される。信号合成回路３３０は、この両
情報をもとに光変調器（光変調器駆動回路）３４０を駆
動するための情報を合成し、光変調器駆動回路３２０に
情報を出力する。光学バリア３４０は光変調器駆動回路
３２０によって駆動され、その表示面に市松状のマスク
パターンを表示する。図３３はディスプレイ表示部１１
０の要部概略図である。図３３は実施形態１の図３に対
して、光学バリア２４０を光変調器３４０で構成した部
分のみが異なる。この光変調器３４０に開口部３４２、
遮光部３４３からなるマスクパターン３４１が形成され
ている。
【００４６】３Ｄウインドウ１１１に対応するマスクパ
ターン３４１の内容は実施形態１の図４と同様である。
ディスプレイデバイス２１０の３Ｄウインドウ部に表示
する視差画像についても実施形態の図５と同様であり、
立体画像表示の作用も図６〜図１１と同様で、説明図１
２〜図１６、光学系の構成条件も同様である。実施形態
１との機能上の相違点は二つある。
【００４７】第一は、光変調器３４０に表示するマスク
パターン３４１の３Ｄウインドウ１１１の領域に対応す
る部分には市松状パターンを表示し、普通画像表示部に
対応する部分は透過状態にすることにより、立体画像表
示と２次元画像表示を選択的に行えることである。第２
は準備出来る視差画像の数が例えば３像に限られている
場合、視差画像の表示を変えることなく、マスクパター
ン３４１の内容を変化させることによって立体画像の観
察領域の拡大が可能なことである。第一の機能について
は本発明者らが先に提案した特願平８−２６０９４３号
公報に記載の技術を応用する。
【００４８】以下に図３４〜４１図を用いて第２の特徴
である観察者の観察位置が変化した場合にも、マスクパ
ターン３４１を視点位置に応じて切り替え表示すること
により、逆立体視の状態が生ずることなく、常に正常な
立体像を観察できる機能について説明する。図３４、３
５は図１７、１８と同一状態であり、このときのマスク
パターン３４１も表示している。作用内容は実施形態１
と同一である。ここで観察者が移動した場合、例えば図
３６から図３７に示すように左右眼Ｅｒ，Ｅｌが視差画
像Ｇ２，Ｇ３の中心線ｃの左側に入った場合はディスプ
レイに表示する合成視差画像２１１はそのままで、マス
クパターン３４１の開口部３４２を図のように１開口分
左に移動する。これによって照射視差画像２８４は１視
差画像領域の分だけ左に移動する。また、観察者が右へ
移動した図３８，図３９の状態では図示するように、デ
ィスプレイに表示する合成視差画像２１１はそのまま
で、マスクパターン３４１を図のように１開口分右へ移
動することにより、照射視差画像２８４は１視差画像領
域右に移動する。さらに、観察者が右方へ移動し図４
０，４１の状態では、マスクパターン３４１を図示の状
態にきり変えることにより、照射視差画像２８４をさら
に１視差画像領域の分だけ右に移動する。以下、観察者
の左右の移動に対しては同様の制御を行う。上記のよう
に、３像の視差画像を用い、視点位置に応じてマスクパ
ターン３４１を順次切り換え表示することにより、逆立
体視の生じない立体観察が可能となる。以上は視差画像
を同時に３像表示する場合について述べたが４像以上で
限られた数の視差画像を使用する場合も同様である。
【００４９】［実施形態３］次に本発明の実施形態３に
ついて説明する。先の実施形態１，および実施形態２で
は観察者が移動した場合も逆立体視の状態は生ぜず常
時、立体観察が可能であるが、移動中に合成視差画像が
切り替わるため画像の跳び状態が生ずる。本実施形態３
はこの欠点を解消し常時安定した立体視が可能な立体画
像表示装置の提供にある。以下図４２〜図４６を用いて
実施形態３を、実施形態２との相違点を中心に説明す
る。図４２は実施形態２の図３３に相当する立体画像表
示用のディスプレイ表示部１１０の要部概略図である。
図３３との相違点は光変調器３４０が光変調器４４０に
替わり、それに表示されるマスクパターン４４１の内容
が変わった部分である。図において光変調器４４０に表
示されるマスクパターン４４１の開口部４４２は、実施
形態２では１ヶの画素で構成されていたのに対し、実施
形態３では複数個の画素から構成されている。図では水
平方向に２ヶの画素４４４，４４５から構成された例を
示している。
【００５０】したがって、実施形態２の図３４に相当す
る状態は図４３となる。同図で照射視差画像４８４の各
照射視差画像の領域は、２ヶの画素に対応する２ヶの部
分領域からなり、図では例として、マスクパターン４４
１の開口部の画素４４４，４４５に対応する部分領域と
して４８５，４８６が示してある。
【００５１】図４３，４４に示す位置に左右眼Ｅｒ，Ｅ
ｌが存在するときには図示する合成視差画像２１１、お
よびマスクパターン４４１をそれぞれディスプレイデバ
イス２１０、光変調器４４０に表示する。
【００５２】同図でＧＳ２、ＧＳ３は照射視差画像４８
４の垂直ストライプ状の照射視差画像の領域の幅を表
し、ｄはその幅の１／２である。図４３，４４では左右
眼はこの幅ｄ内に存在する。この状態から観察者が左方
へ移動した図４５，４６の範囲に左右眼Ｅｒ，Ｅｌが存
在するときには、合成視差画像２１１はそのままで、図
示するようにマスクパターン４４１の開口部４４２を１
画素分左へ移動することにより照射視差画像４８４を一
画素相当領域分左へ移動する。
【００５３】逆に観察者が右方へ移動した場合には、合
成視差画像２１１はそのままで、マスクパターン４４１
を図４７，４８に示すように制御する。さらに移動した
場合を図４９，５０に示す。このような制御により、３
像の視差画像を用い、視点位置に応じてマスクパターン
４４１を順次切り換え表示することにより、逆立体視が
生ぜず、観察する視差画像も変化しない安定した立体像
観察が可能となる。以上はマスクパターンの開口部が２
画素から成る場合を示したが、３画素以上の複数画素か
らなる場合も同様に移動中に視差画像が切り替わること
無く、画像の跳びの生じない立体画像表示装置の提供が
可能である。 ［実施形態４］次に本発明の実施形態４について説明す
る。実施形態３では３像以上の視差画像を必要とした
が、実施形態４は２像の視差画像を使用して同様に視差
画像跳びのない常時安定した立体視を可能とする立体画
像表示装置である。実施形態４を、図５１から図６４を
用いて説明する。図５１は立体画像表示用のディスプレ
イ表示部１１０の要部概略図である。
【００５４】図５１において、２５０はバックライト光
源（光源手段）、５４０は離散的な画素構造を有する光
変調器でその表示面に開口部５４２、遮光部５４３から
なるマスクパターン５４１が形成されている。 開口部
５４２は３ヶの画素５４４，５４５，５４６から構成さ
れ、遮光部５４３も同様に３ヶの画素から構成されてい
る。５３０は水平方向Ｈに母線を有する横レンチキュラ
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Ｖに並べ
て構成している。横レンチキュラーレンズ５３０は、マ
スクパターン５４１の開口部、遮光部が、ディスプレイ
デバイス２１０の画像表示面に結像するようにレンズ曲
率を設定している。
【００５５】横レンチキュラーレンズ５３０のレンズピ
ッチ（幅）Ｖｌは,マスクパターン５４１の開口部５４
２の垂直方向ピッチＶｍの２倍に対応するように設定し
ている。
【００５６】５２０は垂直方向Ｖに母線を有する縦レン
チキュラレンズ（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Ｈ
に並べて構成している。縦レンチキュラーレンズ５２０
を構成する各シリンドリカルレンズは、マスクパターン
５４１が観察位置に結像するようにレンズ曲率を設定し
ている。
【００５７】マスクパターン５４１の開口部５４２、遮
光部５４３の水平方向ピッチＨｍは縦レンチキュラーレ
ンズ５２０の縦シリンドリカルレンズの１ピッチ（幅）
Hlに対応している。
【００５８】尚、図５１では、ディスプレイデバイス２
１０、光変調器５４０のカバーガラスや、偏光板、そし
て電極などは省略して示し、表示面の表示画像、マスク
パターン形状は模式的に表示している。
【００５９】ここで、光変調器５４０に表示する開口
部、遮光部からなるマスクパターン５４１について図５
２図を用いて説明する。図５２は、図５１に示したマス
クパターン５４１の正面図を示している。
【００６０】図に示すように、マスクパターン５４１は
水平方向のピッチＨｍ、垂直方向の幅Ｖｍの開口部５４
２と遮光部５４３から構成されている。開口部５４２は
３ヶの画素５４４，５４５，５４６から構成され、遮光
部５４３も同様に３ヶの画素から構成されている。
【００６１】次に、ディスプレイデバイス２１０に表示
する視差画像について図５３を用いて説明する。図５３
では左右眼対応の２ヶの視差画像Ｇ１，Ｇ２を図示する
ように多数の横ストライプ状のストライプ画像に分割
し、。視差画像Ｇ１、Ｇ２から作成されるストライプ画
像Ｇ１i、Ｇ２iを走査線ごとにならべ換えて合成視差画
像Ｇ１２とする。
【００６２】次に、図５４〜図５７を用いて立体画像表
示の作用を説明する。 図５４は、立体画像表示用のデ
ィスプレイ表示部１１０の水平断面図である。
【００６３】同図において、バックライト光源２５０か
らの光は、光変調器５４０のマスクパターン５４１の開
口部５４２から射出され、横シリンドリカルレンズ５３
０を通過する（この断面方向では、横レンチキュラーレ
ンズは特に作用しない。）。そして、縦レンチキュラレ
ンズ５２０を構成する各シリンドリカルレンズにより、
マスクパターン５４１の開口部５４２からの透過光束が
観察者の位置で照射視差画像領域ＧＳ１に照射される。
【００６４】この領域ＧＳ１に照射される光束は、縦レ
ンチキュラーレンズ５２０と観察者との間に設けたディ
スプレイディバイス２１０に表示された合成視差画像で
変調される。
【００６５】この断面では、図５３で示した視差画像Ｇ
１から合成されたライン状のストライプ画像Ｇ１１，Ｇ
１３，Ｇ１５，… を通り、この領域では視差画像Ｇ１
が観察される。
【００６６】ここで、マスクパターン５４１の開口部５
４２は３ヶの画素５４４，５４５，５４６から構成され
ているため、各画素を通った光束はそれぞれ５４７，５
４８，５４９の領域を照射することとなる。
【００６７】同様に、図５５に示すように、図５４の１
走査線下の走査線に相当する断面の光束は領域ＧＳ2に
照射される。この領域ＧＳ２に照射される光束は、縦レ
ンチキュラーレンズ５２０と観察者との間に設けたディ
スプレイディバイス２１０に表示された合成視差画像で
変調される。この断面では、図５３で示した視差画像Ｇ
２から合成されたライン状のストライプ画像Ｇ２２、Ｇ
２４、Ｇ２６、…を通り、この領域では視差画像Ｇ２が
観察される。
【００６８】図５６は立体画像表示用のディスプレイ表
示部１１０の垂直断面図である。この断面ではバックラ
イト光源２５０で照射されたマスクパターン５４１の開
口部５４２は横レンチキュラレンズ５３０の作用により
ディスプレイデバイス２１０の画像表示面に光変調器５
４０の開口部５４２がディスプレイデバイス２１０の画
素幅になる倍率で結像する構成となっている。そのた
め、光変調器５４０とディスプレイデバイス２１０と横
レンチキュラーレンズ５３０の位置を適切に設定するこ
とにより、視差画像Ｇ１の要素ストライプ画像のみが照
射される。同様に、図５７に示すように、図５６の１画
素横の画素列では視差画像Ｇ２の要素ストライプ画像の
みが照射される。従って、視差画像Ｇ１，Ｇ２を眼球Ｅ
ｒ，Ｅｌに対応した視差画像に設定し、この領域に両眼
を置くことにより観察者は左右の目でそれぞれの視差画
像Ｇ１，Ｇ２を分離独立して観察する事になり、立体画
像が観察できる。図５８〜図６０は上記の様子を模式的
に示す説明図である。図５８において、左側の図はディ
スプレイ表示部１１０の水平断面図の主要部であり、右
側には光変調器５４０のマスクパターン５４１，ディス
プレイデバイス２１０の合成視差画像５１１、観察者位
置に照射される照射視差画像５８４が示してある。照射
視差画像５８４は視差画像Ｇ１，Ｇ２の視差画像からな
っており、同図は観察者の左右眼Ｅｒ，Ｅｌが視差画像
Ｇ１，Ｇ２の位置にある状態を示している。この状態か
ら、観察者が左方に移動し、図５９の状態になった場
合，或いは右方へ移動し図６０の状態になった場合、す
なわち左右眼にそれぞれＧ２，Ｇ１の視差画像が観察さ
れる場合には逆立体視となり正常な立体観察は不可能と
なる。
【００６９】ここで、観察者の観察位置が変化した場合
にも逆立体視の状態が生ずることなく、常に正常な立体
像を観察できる機能について図６１〜図６４を用いて説
明する。図６１は図５８と同一状態であり、このとき左
右眼Ｅｒ，Ｅｌはそれぞれ視差画像Ｇ１，Ｇ２を観察し
ており、正常な立体視の状態を表示している。この左右
眼がそれぞれ図中の領域８，１１に位置している状態か
ら、観察者が移動した場合、例えば図６２に示すように
左右眼が視差画像Ｇ１，Ｇ２の３ヶの部分領域の一つ左
隣の領域（図中の領域７，１０）に入った場合はディス
プレイ２１０の合成視差画像５１１はそのままで、マス
クパターン５４１の開口部５４２を図のように１画素左
に移動する。これによって照射視差画像５８４は一画素
対応領域分だけ左に移動する。このように制御すること
で、観察者は視差画像Ｇ１，Ｇ２の３ヶの部分領域の一
つ左隣の領域へ移動したのにもかかわらず、それぞれの
画像表示領域Ｇ１，Ｇ２の中心で見ていることと同じと
なる。また、観察者が右へ移動した図６３の左右眼が図
中の領域９，１２に位置している状態では図示するよう
に、ディスプレイ２１０の合成視差画像５１１はそのま
まで、マスクパターン５４１の開口部を図のように１画
素右へ移動することにより、照射視差画像５８４は一画
素対応領域分だけ右に移動する。この状態から、さら
に、観察者が右方へ移動した図６４の状態では、合成視
差画像５１１はそのままで、マスクパターン５４１を図
示の状態に切り替えることにより、照射視差画像５８４
をさらに一画素対応領域分右に移動する。以下、観察者
の左右の移動に対しては同様の制御を行う。上記のよう
に、２像の視差画像を用い、視点位置に応じてマスクパ
ターン５４１を順次切り換え表示することにより、対応
する照射視差画像領域を左右眼の位置に来るよう制御す
ることにより、逆立体視の生じない安定した立体観察が
可能となる。
【００７０】［実施形態５］次に本発明の実施形態５に
ついて説明する。実施形態１，および実施形態２では観
察者が移動した場合も逆立体視の状態は生ぜず常時立体
観察は可能であるが、移動中に合成視差画像が切り替わ
るため画像の跳び状態が生ずる。
【００７１】実施形態３で、マスクパターンのパターン
内容を切り替え表示することにより、この欠点を解消し
常時安定した立体視が可能な立体画像表示装置を記した
が、本実施形態５は表示する合成視差画像の内容を変更
することにより跳びの少ない立体視状態を確保する立体
画像表示装置である。外観、システム構成、合成視差画
像の作り方等は実施形態１と同じである。以下図６５か
ら図７０を用いて実施形態１との相違点を中心に説明す
る。
【００７２】図６５は実施形態１の図６に相当する立体
画像表示用のディスプレイ表示部１１０の水平断面図で
ある。実施形態１との相違点は、実施形態１では縦レン
チキュラーレンズ２２０，横レンチキュラーレンズ２３
０のレンズピッチが、それぞれ光学バリア２４０のマス
クパターン２４１の開口部２４２の水平方向の幅Hmw、
垂直方向の幅Vmの３倍の値に対応するように設定されて
いたが、本実施形態では、それぞれ６倍に対応するよう
に設定されており、ディスプレイデバイス２１０に同時
に表示する視差画像が６像から成っている。そして、後
に記すように光学系の構成条件を変更していることであ
る。各要素の作用は実施形態１と同様であり、図６５に
おいては開口部６４２からの光束は観察位置で照射視差
領域画像ＧＳ１を照射する。この際、新しい光学構成条
件から、実施形態１では照射領域ＧＳ１が眼間距離Eに
等しくなっていたのに対し、本実施形態では眼間距離E
より小さく設定されている。図では1／2Eに設定した場
合を示している。図６６は図６５の一つ下の走査線に相
当する水平断面図で照射視差画像領域ＧＳ２が照射され
る状態を示し、図６７はさらに一つ下の水平断面を示
す。以下同様に実施形態１では照射視差画像領域ＧＳ１
〜ＧＳ３のところが照射視差画像領域ＧＳ１〜ＧＳ６と
なる。図６８〜図７０は垂直断面を示す。次に、水平断
面での光学系の構成条件を図６５を用いて説明する。各
パラメータを実施形態１と同様として、本実施形態では
下記の条件を満たすように構成している。
【００７３】 GＳ／（Hm／2）=Lh1／Lh2 …………………式４ Lh1／(Lh1+Lh2)＝Hl／Hm ……………… 式５ GS＜E …………………式６ ここで、ＧＳは観察位置での照射視差画像領域の幅であ
り、図６５〜図７０では GS = E／2 の場合を示している。
【００７４】また、実施形態１の視差画像は眼間距離E
に相当する間隔で被写体を見た場合の視差画像を使用す
るが、本実施形態では距離ＧＳに相当する間隔で見た視
差画像を使用する。
【００７５】以上の構成により観察者が移動し、表示さ
れる視差画像が切り替わった場合に、実施形態１に対し
跳びの少ない立体像観察が可能となる。 ［実施形態６］これまでに記した実施形態１〜実施形態
５では立体視域の拡大、或いは表示物体の回り込み観察
が可能であるが、いずれも、ある一時点で観察者の片眼
で観察しているのはディスプレイの全水平走査線のうち
の一部の走査線であるため垂直方向の解像度が低下して
くる。\本実施形態６は、立体視域の拡大、或いは表示
物体の回り込み観察が可能で、かつ、水平解像度の良好
な立体画像表示装置を提供する。具体的形態を実施例２
に適用した場合につて実施形態２との相違点のみを記す
が、実施形態１，３〜５にも同様に適用可能である。図
７１は実施形態２の図３２に相当する本実施形態６のシ
ステムブロック図であり、時分割表示信号発生手段７０
０が追加された点が異なる。時分割表示信号発生手段７
００からは一定周波数ｆの同期信号が出力され、この信
号は画像処理手段２７０，信号合成回路３３０に入力さ
れて、ディスプレイデバイス２１０に表示される合成視
差画像と光変調器３１０のマスクパターンの内容を同期
して書き換える。周波数ｆは視差画像数をｍとし、ディ
スプレイのちらつきを感じない周波数をＦとしたとき、
ｆ＝ｍ＊Ｆに設定する。図７２〜図７５は周波数ｆの信
号を用い、合成視差画像とマスクパターンの表示方法を
説明するための説明図である。図７２は実施形態２の図
３４に相当する状態である。この状態から同期信号の一
定周期毎に、図７３，７４，７５に示すようにディスプ
レイ２１０の合成視差画像、光変調器３１０のマスクパ
ターンを同時に切り替え表示し、観察位置での照射視差
画像が同一位置で同一の視差画像に成るように制御す
る。これにより、観察者の各眼は残像時間内にディスプ
レイ２１０のすべての水平走査線に表示された視差画像
を観察することになり水平解像度の高い画像を観察する
ことが可能となる。
【００７６】
【発明の効果】本発明によれば以上のように、 （ア−１）ディスプレイに表示する複数の視差画像から
合成された合成視差画像を観察者の視点位置に応じて切
り替え表示することにより、観察者が移動した場合にも
常時正常な立体像の観察が可能となり、切り換え表示す
る合成視差画像を適切に選択することにより、表示物体
の回り込み観察が可能となること。
【００７７】（ア−２）光学バリアを光変調器で構成
し、その表示面にに表示するマスクパターンを観察者の
視点位置に応じて切り換え表示することにより、限られ
た合成視差画像を使用して、観察者が移動した場合にも
常時正常な立体像の観察が可能となること。
【００７８】（ア−３）光学バリアを光変調器で構成
し、その表示面に表示するマスクパターンの開口部を複
数の画素で構成し、この開口部の位置を観察者の視点位
置に応じて制御することにより観察者が移動した場合に
も常時画像跳びの無い安定した立体画像の観察が可能と
なること。
【００７９】（ア−４）光学バリアを光変調器で構成
し、その表示面にに表示するマスクパターンとディスプ
レイに表示する合成視差画像の内容を残像時間内に同期
して切り替え表示することにより垂直方向に解像度の劣
化の少ない立体画像の観察が可能となること。等の効果
を有した立体画像表示装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の外観図
【図２】実施形態１のシステムブロック図
【図３】実施形態１のディスプレイ表示部の腰部概略図
【図４】実施形態１のマスクパターンの説明図
【図５】実施形態１の画像合成の説明図
【図６】実施形態１の光学作用の説明図
【図７】実施形態１の光学作用の説明図
【図８】実施形態１の光学作用の説明図
【図９】実施形態１の光学作用の説明図
【図１０】実施形態１の光学作用の説明図
【図１１】実施形態１の光学作用の説明図
【図１２】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図１３】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図１４】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図１５】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図１６】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図１７】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図１８】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図１９】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２０】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２１】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２２】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２３】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２４】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２５】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２６】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２７】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２８】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図２９】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図３０】実施形態１の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図３１】実施形態２の外観図
【図３２】実施形態２のシステムブロック図
【図３３】実施形態２のディスプレイ表示部の腰部概略
図
【図３４】実施形態２の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図３５】実施形態２の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図３６】実施形態２の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図３７】実施形態２の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図３８】実施形態２の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図３９】実施形態２の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図４０】実施形態２の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図４１】実施形態２の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図４２】実施形態３のディスプレイ表示部の腰部概略
図
【図４３】実施形態３の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図４４】実施形態３の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図４５】実施形態３の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図４６】実施形態３の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図４７】実施形態３の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図４８】実施形態３の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図４９】実施形態３の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図５０】実施形態３の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図５１】実施形態４のディスプレイ表示部の腰部概略
図
【図５２】実施形態４のマスクパターンの説明図
【図５３】実施形態４の画像合成の説明図
【図５４】実施形態４の光学作用の説明図
【図５５】実施形態４の光学作用の説明図
【図５６】実施形態４の光学作用の説明図
【図５７】実施形態４の光学作用の説明図
【図５８】実施形態４の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図５９】実施形態４の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図６０】実施形態４の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図６１】実施形態４の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図６２】実施形態４の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図６３】実施形態４の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図６４】実施形態４の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図６５】実施形態５の光学作用の説明図
【図６６】実施形態５の光学作用の説明図
【図６７】実施形態５の光学作用の説明図
【図６８】実施形態５の光学作用の説明図
【図６９】実施形態５の光学作用の説明図
【図７０】実施形態５の光学作用の説明図
【図７１】実施形態６のシステムブロック図
【図７２】実施形態６の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図７３】実施形態６の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図７４】実施形態６の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【図７５】実施形態６の合成視差画像とマスクパターン
の表示方法の説明図
【符号の説明】
１００ 立体画像表示装置本体 １１０ ディスプレイ表示部 １１１ ３Ｄウインドウ １２０ 視点検知機構 １２１ 視点検知機構のカメラレンズ ２１０ ディスプレイ（ディスプレイデバイス） ２１１、合成視差画像 ２２０、５２０ 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） ２３０、５３０ 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） ２４０ 光学バリア ２４１、３４１、４４１、５４１ マスクパターン ２４２、３４２、４４２、５４２ マスクパターンの開
口部 ２４３、３４３、４４３、５４３ マスクパターンの遮
光部 ２５０ バックライト光源 ２６０ ディスプレイ駆動回路 ２７０ 画像処理手段 ２８０ 観察者 ２８４、４８４，５８４ 照射視差画像 ２９０ 視点位置検出センサー ２９１ 視点位置検出回路 ３２０ 光変調器駆動回路 ３３０ 信号合成回路 ３４０、４４０、５４０ 光変調器 ４４４，４４５、５４４、５４５、５４６ 光変調器の
画素 ４８５，４８６，５４７，５４８，５４９ 照射視差画
像部分領域 ７００ 時分割表示信号発生手段 ｃ 照射視差画像領域の中心 ｄ 照射視差画像領域の幅の１／２ E 観察者の眼間距離 El 観察者の左眼 Er 観察者の右眼 Ｇ１，Ｇ２、Ｇ３ 視差画像 Ｇ１２，Ｇ１２３ 合成視差画像 ＧＳ１，ＧＳ２，ＧＳ３ 照射視差画像領域 Ｈ 水平軸 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幅 Hm マスクパターンの開口部の水平方向のピッチ幅 Ｈｍｗ マスクパターンの開口部の水平方向の幅 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 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 Pv ディスプレイディバイス上のストライプ画素の垂
直方向の幅 Ｖ 垂直軸 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幅 Vm マスクパターンの開口部の垂直方向の幅
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森島 英樹 神奈川県横浜市西区花咲町６丁目145番地 株式会社エム・アール・システム研究所 内 Ｆターム(参考） 2H059 AB13 5C061 AA06 AA07 AB01 AB11 AB12 AB16 AB17 AB24 5C082 BA47 CB01 MM10

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 開口部と遮光部とを複数個、所定のピッ
    チで水平方向と垂直方向に配列し、マスクパターンを形
    成した光学的バリアを使用し、該バリアに光源手段から
    の光束を照射して、パターン化した光束とし、該パター
    ン化した光束を光学系を通過させて離散的な画素構造を
    有し、走査線を利用して合成視差画像を表示したディス
    プレイを照明し、該ディスプレイに表示した視差画像に
    基づく光束を観察者の右目と左目に導光して、該ディス
    プレイに表示した画像情報を立体的に観察する、ディス
    プレイ表示部１１０と、観察者の位置情報を検出する視
    点位置検知機構とを有する立体画像表示装置において、
    該合成視差画像は、ｍを整数として、ｍ＝３以上の原視
    差画像から構成し、観察者の視点位置に応じて該視点位
    置検知機構から出力される視点位置情報にしたがって、
    該合成視差画像の内容を変化させることを特徴とする立
    体画像表示装置。
  2. 【請求項２】 前記光学系は垂直方向に母線を持つ縦シ
    リンドリカルレンズを複数個、水平方向に配列した縦シ
    リンドリカルレンズアレイと、水平方向に母線を持つ横
    シリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に配列した横
    シリンドリカルレンズアレイとを有していることを特徴
    とする請求項１の立体画像表示装置。
  3. 【請求項３】 前記横シリンドリカルレンズアレイのレ
    ンズピッチが、前記光学的バリアのマスクパターンの縦
    方向の幅に対して、ｎを整数として、ｍ×ｎ倍に対応し
    ていることを特徴とする請求項２の立体画像表示装置。
  4. 【請求項４】 観察者の観察位置に投射されるｍケの視
    差画像のストライプ状照射領域の水平方向の幅を観察者
    の眼間距離に等しく、または眼間距離より小さく設定し
    たことを特徴とする請求項１の立体画像表示装置。
  5. 【請求項５】 合成視差画像を構成する複数の原視差画
    像は眼間距離、または眼間距離より小さくストライプ状
    照射領域の水平方向の幅に対応した視点位置から観察し
    た画像であることを特徴とする請求項１の立体画像表示
    装置。
  6. 【請求項６】 同時に表示されるｍ個の視差画像、およ
    びそれ以外のあらかじめ準備された視差画像を観察者の
    視点位置を検知する該視点位置検知機構の出力に応じて
    切り換え表示することにより、観察者の両眼に導光され
    る視差画像が、視点位置の移動に関わらず、観察者に常
    に正常な立体視を提供することを特徴とする請求項１の
    立体画像表示装置。
  7. 【請求項７】 観察位置に投射されるｍケの視差画像の
    ストライプ状照射領域の中心に対して観察者の視点が左
    右いずれの位置にあるかを前記視点位置検知機構で検知
    し、その情報に基づき観察者の移動を予測し、合成視差
    画像を切り替え表示することを特徴とする請求項１の立
    体画像表示装置。
  8. 【請求項８】 離散的な画素構造を有する光変調器の表
    示面に開口部と遮光部とを複数個、所定のピッチで水平
    方向と垂直方向に配列したマスクパターンを形成し、該
    光変調器に光源手段からの光束を照射して、パターン化
    した光束とし、該パターン化した光束を垂直方向に母線
    を持つ縦シリンドリカルレンズを複数個、水平方向に配
    列した縦シリンドリカルレンズアレイと、水平方向に母
    線を持つ横シリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に
    配列した横シリンドリカルレンズアレイからなる光学系
    を通過させて、離散的な画素構造を有し走査線を利用し
    て合成視差画像を表示したディスプレイを照明し、該デ
    ィスプレイに表示した視差画像に基づく光束を観察者の
    右目と左目に導光して、該ディスプレイに表示した画像
    情報を立体的に観察するディスプレイ表示部と観察者の
    位置情報を検知する視点位置検知機構とを有する立体画
    像表示装置において、該合成視差画像を、ｍを整数とし
    て、ｍ＝２以上の原視差画像から構成し、該横シリンド
    リカルレンズアレイのレンズピッチを、該マスクパター
    ンの開口部の縦方向の幅に対して、ｎを整数として、ｍ
    ×ｎ倍に対応させたてことを特徴とする立体画像表示装
    置。
  9. 【請求項９】 観察者の視点位置に応じて該視点位置検
    知機構から出力される視点位置情報にしたがって、該光
    変調器のマスクパターンのパターン形状を変化させるこ
    とを特徴とする請求項８の立体画像表示装置。
  10. 【請求項１０】 観察者の観察位置に投射されるｍケの
    視差画像のストライプ状照射領域の水平方向の幅を観察
    者の眼間距離に等しく、または眼間距離より小さく設定
    したことを特徴とする請求項８の立体画像表示装置。
  11. 【請求項１１】 合成視差画像を構成する複数の原視差
    画像は眼間距離、または眼間距離より小さくストライプ
    状照射領域の水平方向の幅に対応した視点位置から観察
    した画像であることを特徴とする請求項８の立体画像表
    示装置。
  12. 【請求項１２】 観察者の視点位置を検知する該視点位
    置検知機構の出力に応じて、該光変調器のマスクパター
    ンのパターン形状を変化させ、観察者の両眼に導光され
    る視差画像が観察者に正常な立体視を提供するよう制御
    することを特徴とするする請求項８の立体画像表示装
    置。
  13. 【請求項１３】 該光変調器のマスクパターンの開口部
    を複数の画素から構成し、観察位置に投射されるストラ
    イプ状の照射領域を複数の領域に分割して制御すること
    を特徴とする請求項１２の立体画像表示装置。
  14. 【請求項１４】 視差画像がｍケ以上の場合には観察者
    の視点位置に応じて該視点位置検知機構から出力される
    視点位置情報にしたがって、該合成視差画像の内容を変
    化させる切り換え手段を有する請求項８の立体画像表示
    装置。
  15. 【請求項１５】前記ｍ個の視差画像が観察位置において
    ｍ個の縦ストライプ状の領域に投射される際、前記マス
    クパターンのパターン形状を周期的に切り換え、これに
    同期して前記ディスプレイディバイスに表示される視差
    画像を切り換え表示し、観察位置に投射される縦ストラ
    イプ状視差画像の同一領域に投射される視差画像を常に
    同一の視差画像とすることを特徴とする請求項８の立体
    画像表示装置。
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