JP2001083456A

JP2001083456A - 立体表示装置

Info

Publication number: JP2001083456A
Application number: JP25566899A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Nose; 博康能瀬
Original assignee: Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Current assignee: Mixed Reality Systems Laboratory Inc
Priority date: 1999-09-09
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2001-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】３次元表示と２次元表示の切り替え及び双方
の混在表示を良好に行うことができる立体表示装置を得
ること。【解決手段】右眼用と左眼用の視差画像をストライプ
状に分割した左右のストライプ画像を複数個、交互に表
示画素部に表示する表示パネルと，該表示パネルの表示
画素部に対して観察者の左眼と右眼の各々に指向性を有
する照明光からなるライン状の照明領域を形成する照明
手段と，該表示パネルに立体画像表示をするときは左眼
と右眼の１ラインの照明領域に対応する表示画素部には
それぞれ対応する左眼と右眼用の複数のストライプ画像
を表示し，該表示画素部に２次元画像表示をするときは
１ラインの照明領域に存在する表示画素部の半分と隣接
する１ラインの照明領域に存在する表示画素部の半分に
は同一の２次元画像を表示する表示手段とを有するこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立体表示装置に関
し、例えばテレビ，コンピュータモニタ，ゲームマシン
などにおいて立体表示（３次元画像表示）と２次元表示
（２次元画像表示）の両方を切り替えて又は混在させて
表示することができる立体表示装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より，めがねなしで立体視が可能な
立体表示方式として多く用いられているのに，パララッ
クスバリア方式やレンチキュラーレンズ方式がある。こ
のようなめがねなしの立体表示装置で，立体表示と２次
元表示の状態を切り替え表示する方式が例えば特開平５
−１０７５００号公報に，また画面の中で領域を分けて
立体表示と２次元表示を混在表示する方式が特開平０９
−１０２９６９号公報に開示されている。これらの方式
はパララックスバリアを液晶ディスプレイとバックライ
トの間に配置して、混在表示するパララックスバリア方
式を用いている。

【０００３】図１５はこの方式の水平断面図である。図
１５において，１は液晶ディスプレイの表示画素部であ
り、簡略的に示している。２はバックライトである。３
は図示せぬガラス基板上に遮光膜をパターニングして形
成されたパララックスバリアで，紙面に対して垂直方向
に伸びた縦ストライプ状の開口４が複数個，一定周期で
形成されている。５は透明または拡散の状態を切り替え
られる拡散パネルで，高分子液晶を透明電極つきの透明
フィルムで挟んだ構成で，交流電界をかけると透明状態
になり，電界をかけないときは拡散状態になる特性を持
っている。図１５は拡散パネル５が透明状態の時で，立
体表示の状態を示している。

【０００４】表示画素部１にはパララックスバリア３の
開口に対応して，縦ストライプ状に左眼用画像Ｌと右眼
用画像Ｒを交互に表示してある。最適観察距離にいる観
察者の左眼Ｅ_Lは，パララックスバリア３の開口４と左
眼を結ぶ光線束６ａのみが入射し，その光線束の通過す
る表示画素部１の画素に左眼用画像Ｌを表示すれば，左
眼用画像（視差画像）Ｌのみを選択的に見ることにな
る。観察者の右眼Ｅ_Rについてもパララックスバリア３
の開口４と右眼を結ぶ光線束６ｂのみが入射し，その光
線束の通過する表示画素部１の画素に右眼用画像（視差
画像）Ｒを表示すれば，右眼用画像Ｒのみを見ることに
なる。これにより，観察者の両眼はめがねなしで左眼用
画像Ｌと右眼用画像Ｒを空間的に分離して観察し，左眼
用画像Ｌと右眼用画像Ｒの視差により画像を立体視する
ことができる。

【０００５】図１６は図１５において拡散パネル５が拡
散状態のときで，パララックスバリア３の開口４と各眼
を結ぶ光線束は図の矢印のように拡散パネル５で散乱さ
せられる。表示画素部１の各画素はその散乱光により照
らされるので，観察者の両眼は表示画素部１の全ての画
素を見ることができ，表示画素部１に２次元表示の画像
を表示すれば，通常のディスプレイと同様の２次元表示
が可能となる。

【０００６】このように拡散パネル５を用いて電気的に
透明状態と拡散状態を切り替えることにより，立体表示
と２次元表示の両方を切り替え表示することができる。

【０００７】また，図１７はこの拡散パネル５を用い
て，画面の中で領域を分けて立体表示と２次元表示の混
在表示を行う立体表示装置の説明図である。１は液晶デ
ィスプレイの表示画素部，５は領域を複数に分割し，透
明電極をパターニングして各々の領域を独立に駆動でき
るようにした拡散パネルである。

【０００８】３はパララックスバリア，２はバックライ
トである。拡散パネル５の領域７ａを透明状態にして液
晶ディスプレイの表示画素部１の対応した領域８ａ（太
線に囲まれた領域）の画素に左眼用画像Ｌと右眼用画像
Ｒを縦ストライプ状に交互に表示すれば，パララックス
バリア３の開口により左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒが分
離して観察され，立体表示ができる。

【０００９】拡散パネル５のその他の領域７ｂ（斜線
部）を拡散状態にして液晶ディスプレイの表示画素部１
の対応した領域８ｂの画素に２次元画像を表示しておけ
ば，パララックスバリア３の開口４と各眼を結ぶ光線束
は散乱して観察者の両眼にはすべての画素が観察され，
２次元表示ができる。

【００１０】このように拡散パネル５の分割された領域
の透明／拡散状態に対応して，液晶ディスプレイの表示
画素部１の対応する領域に立体用画像／２次元画像をそ
れぞれ表示するように制御すれば，立体表示と２次元表
示の混在表示を行うことができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の拡散パネルを用
いた立体表示装置において、立体表示のために拡散パネ
ル５を電気的に透明状態にした際に，拡散パネルの性能
が十分でないと完全な透明状態を実現出来ない。そうす
ると拡散パネルで散乱成分が残ったり，拡散パネル５を
構成する透明フィルムの表面の反射や散乱により，パラ
ラックスバリア３の開口４と各眼を結ぶ光線束の一部が
散乱して観察者の各眼に他眼に入るべき画像が漏れ込む
クロストークが発生し，鮮明な立体視を損なうという欠
点があった。

【００１２】また，立体表示と２次元表示の混在表示を
行う立体表示装置の場合，液晶ディスプレイの表示画素
部に対して，拡散パネルを配置する位置は液晶ディスプ
レイのガラス基板があるため間隔があき，液晶ディスプ
レイの表示画素部の立体表示と２次元表示の領域の境界
と拡散パネルの透明領域と拡散領域の境界が観察者の見
る位置によりずれてしまい，境界が２重に見えて見苦し
くなるという欠点があった。

【００１３】本発明は、立体画像と２次元画像の双方の
画像を切り替えて、又は双方の画像を混在させて良好に
観察することができる立体表示装置の提供を目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の立体表
示装置は、右眼用と左眼用の視差画像をストライプ状に
分割した左右のストライプ画像を複数個、交互に表示画
素部に表示する表示パネルと，該表示パネルの表示画素
部に対して観察者の左眼と右眼の各々に指向性を有する
照明光からなるライン状の照明領域を形成する照明手段
と，該表示パネルに立体画像表示をするときは左眼と右
眼の１ラインの照明領域に対応する表示画素部にはそれ
ぞれ対応する左眼と右眼用の複数のストライプ画像を表
示し，該表示画素部に２次元画像表示をするときは１ラ
インの照明領域に存在する表示画素部の半分と隣接する
１ラインの照明領域に存在する表示画素部の半分には同
一の２次元画像を表示する表示手段とを有することを特
徴としている。

【００１５】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記の照明領域を形成する照明手段が，市松状の開
口部と遮光部からなるマスク基板と，垂直方向に伸びた
円柱レンズ群からなるレンチキュラーレンズ板と，水平
方向に伸びた円柱レンズ群からなるレンチキュラーレン
ズ板とを有し，前記１ラインの照明領域が水平ストライ
プ状に交互に複数形成されることを特徴としている。

【００１６】請求項３の発明は請求項２の発明におい
て、前記１ラインの各照明領域に対応する前記表示パネ
ルの表示画素部には２ラインのストライプ画素を表示し
たことを特徴としている。

【００１７】請求項４の発明は請求項３の発明におい
て、前記表示パネルに立体画像表示と２次元画像表示の
切替または混在表示を行う場合，画面の立体画像表示の
部分では前記の左眼と右眼の各々の照明領域に存在する
上下に並んだ２ラインの表示画素部にはそれぞれ対応す
る左眼と右眼用のストライプ画像データを表示し，画面
の２次元画像表示の部分では前記の左眼と右眼の一方の
照明領域に存在する上下に並んだ２ラインの表示画素部
の半分と隣接する他方の照明領域に存在する２ラインの
表示画素部の半分に同一の２次元画像データを表示する
ことを特徴としている。

【００１８】請求項５の発明は請求項３の発明におい
て、前記表示パネルの上下に並んだ表示画素部のストラ
イプ画像の画素形状は正方形画素を上下半分とした長方
形画素より構成したことを特徴としている。

【００１９】請求項６の発明は請求項３の発明におい
て、前記表示手段は，前記表示パネルの走査線駆動回路
に立体画像表示と２次元画像表示のモードを切り替える
為の走査線切替回路を有していることを特徴としてい
る。

【００２０】請求項７の発明は請求項５の発明におい
て、立体画像表示と２次元画像表示のモードを切り替え
る前記走査線切替回路に立体画像表示と２次元画像表示
のモードに切り替えるスイッチを設けたことを特徴とし
ている。

【００２１】請求項８の発明は請求項５の発明におい
て、立体画像表示と２次元画像表示のモードを切り替え
る前記走査線切替回路に外部からの切替制御信号を受け
る切替制御部を設け，該切替制御信号に基づき該走査線
切替回路の一部を立体画像表示モードに，他の部分を２
次元画像表示モードに選択的に切り替え，立体画像表示
と２次元画像表示の切替または混在表示を行うことを特
徴としている。

【００２２】請求項９の発明の立体表示装置は、右眼用
と左眼用の視差画像をストライプ状に分割した左右のス
トライプ画像を複数個、交互に表示画素部に表示する表
示パネルと，該表示パネルの表示画素部に対して観察者
の左眼と右眼の各々に指向性を有する照明光からなるラ
イン状の照明領域を形成する照明手段と，該表示パネル
に立体画像表示をするときは左眼と右眼の１ラインの照
明領域に対応する表示画素部にはそれぞれ対応する左眼
と右眼用のストライプ画像を表示し，該表示画素部に２
次元画像表示をするときは該表示画素部と該照明領域が
相対的に半ピッチだけ配列方向にずらして，表示画素部
の一つの画素並びの上半分は一方の照明領域に、下半分
は他方の照明領域にかかるような位置に保持する移動手
段を有することを特徴としている。

【００２３】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て、前記の照明領域を形成する照明手段が，市松状の開
口部と遮光部からなるマスク基板と，垂直方向に伸びた
円柱レンズ群からなるレンチキュラーレンズ板と，水平
方向に伸びた円柱レンズ群からなるレンチキュラーレン
ズ板とを有し，前記１ラインの照明領域が水平ストライ
プ状に交互に複数形成されることを特徴としている。

【００２４】請求項１１の発明の立体表示装置は、視差
を有するストライプ画像を表示する表示画素部を複数列
含む表示パネルと、該表示パネルの複数の表示画素部に
対して観察者の左眼と右眼の各々に指向性を有する照明
光からなるライン状の照明領域を複数形成する照明手段
と，立体表示時には前記の左眼と右眼の前記照明領域に
存在する前記複数の表示画素部にはそれぞれ対応する左
眼用と右眼用の画像を表示し，２次元表示のときは前記
各照明領域に存在する複数の表示画素部の半分と隣接す
る照明領域に存在する複数の表示画素部の半分には同一
の２次元画像を表示する表示手段とを有することを特徴
としている。

【００２５】請求項１２の発明は請求項１１の発明にお
いて、前記の照明領域を形成する照明手段が，市松状の
開口部と遮光部からなるマスク基板と，垂直方向に伸び
た円柱レンズ群からなるレンチキュラーレンズ板と，水
平方向に伸びた円柱レンズ群からなるレンチキュラーレ
ンズ板とを有し，前記ライン状の各照明領域が水平スト
ライプ状に交互に形成されることを特徴としている。

【００２６】請求項１３の発明は請求項１２の発明にお
いて、前記ライン状の各照明領域に対応する前記表示パ
ネルの表示画素部を上下に並んだ２ラインの画素並びで
構成したことを特徴としている。

【００２７】請求項１４の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記表示パネルに，立体表示と２次元表示の切替
または混在表示を行う場合，画面の立体表示の部分では
前記の左眼と右眼の各々の照明領域に存在する上下に並
んだ２ラインの表示画素部にはそれぞれ対応する左眼と
右眼用の視差画像データを表示し，画面の２次元表示の
部分では前記の左眼と右眼の一方の照明領域に存在する
上下に並んだ２ラインの表示画素部の半分と隣接する他
方の照明領域に存在する２ラインの表示画素部の半分に
同一の２次元画像データを表示することを特徴としてい
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１〜９は本発明の実施形態１の
説明図であり、以下図面を用いて説明する。

【００２９】最初に本発明に用いるめがねなしで立体画
像の観察を行う立体表示装置の構成及び原理の説明を行
う。本発明に用いる立体表示装置を，図１〜３を用いて
説明する。図１はその方式の説明斜視図で，１４は画像
表示用の液晶パネルで，２つのガラス基板の間に表示画
素部１が形成されている。図では偏向板，カラーフィル
ター，電極等は省略している。２は液晶パネル１４を照
明するバックライト（照明光源）である。

【００３０】液晶パネル１４とバックライト２の間に，
市松状の開口１１を有する市松マスク（マスク基板）１
０と垂直方向（Ｙ方向）に伸びた円柱レンズ群（シリン
ドリカルレンズ群）からなる縦レンチキュラーレンズ１
２と水平方向（Ｘ方向）に伸びた円柱レンズ群（シリン
ドリカルレンズ群）からなる横レンチキュラーレンズ１
３を配置した構成となっている。市松マスク１０はガラ
ス基板にクロムや酸化クロムなどを成膜し、パターンニ
ングにより形成される。また，縦横のレンチキュラーレ
ンズ１２，１３はアクリルやポリカーボネイトなどの樹
脂を成形したものか、またはガラス基板に紫外線硬化樹
脂によりレプリカ成形したものが用いられる。

【００３１】市松マスク１０と縦レンチキュラーレンズ
１２と横レンチキュラーレンズ１３の各光学素子からな
るユニットにより，バックライト２からの照明光は液晶
パネル１４の表示画素部１の走査線ごとに観察者の左
眼，右眼への指向性を交互に変えた横ストライプ状の照
明光に変換され，液晶パネル１４の表示画素部１の走査
線ごとに交互に表示された左右眼用の画像を各々照明す
る。これにより，最適観察距離にいる観察者の両眼は左
右眼用画像を分離して観察できるようになり，表示画素
部１に表示した画像をめがねなしで立体視できるように
している。

【００３２】図２は本立体視方式の水平断面図で，観察
者の左右眼Ｅ_L，Ｅ_Rへ各々の左右眼用画像が分離する原
理の詳細図である。

【００３３】図２（Ａ）は表示画素部１の左眼用画像が
表示された走査線での断面図（ＸＺ断面図）で，観察者
の左眼Ｅ_Lへ左眼用画像が分離して観察される状態を示
している。

【００３４】市松マスク１０の水平方向の複数の開口並
びは表示画素部１の走査線に一対一に対応して設けら
れ，左眼用画像Ｌが表示された走査線には左眼用の開口
の並び１０ａ１が対応する。その市松マスク１０の開口
並びの一対の開口部１０ａ１と遮光部１０ｂ１に対して
縦レンチキュラーレンズ１２の一つの円柱状レンズ１２
ａが対応して，開口部１０ａ１からの光は円柱状レンズ
１２ａの作用により図のように最適観察距離の観察者の
左眼Ｅ_Lのある領域に向かう。

【００３５】その並びの各々の開口部１０ａ１と円柱状
レンズ１２ａの対からの光は全て観察者の左眼Ｅ_Lのあ
る領域に集まり，左眼用画像Ｌが表示された走査線を照
明することになり，その左眼用画像Ｌは左眼Ｅ_Lにのみ
観察される。

【００３６】その際，横レンチキュラーレンズ１３は水
平に伸びた円柱状レンズからできているので，水平方向
には曲率を持たず指向性を持った光はそのまま通過す
る。

【００３７】図２（Ｂ）は表示画素部１の右眼用画像Ｒ
が表示された走査線での断面図で，観察者の右眼Ｅ_Rへ
右眼用画像が分離して観察される状態を示している。市
松マスク１０の水平方向の開口１０ａ２並びは図２
（Ａ）の左眼の場合と比べ，縦レンチキュラーレンズ１
２の円柱状レンズに対する開口部と遮光部の位置が逆に
なっていて，その開口１０ａ２の並びから出た光は全て
右眼Ｅ_Rのある領域に集まり，右眼用画像Ｒが表示され
た走査線を照明することになり，その右眼用画像Ｒは右
眼Ｅ_Rにのみ観察される。

【００３８】次に図３の垂直断面図（ＹＺ断面図）で，
垂直方向の立体視領域の説明をする。市松マスク１０の
左眼と右眼用の開口並びから出た光は横レンチキュラー
レンズ１３の円柱状レンズにより表示画素部１に結像さ
れる。画面中央部の左眼用の開口の並びから出た光は左
眼用画像の表示された走査線に結像され，図の矢印１５
の範囲に到達する。

【００３９】また，その上の隣接する右眼用の開口並び
から出た光は右眼用画像の表示された走査線に結像さ
れ，矢印１６の範囲に到達する。これにより，最適観察
距離にいる観察者の眼は矢印１７の範囲にあるときは，
左眼は左眼用画像Ｌ，右眼は右眼用画像Ｒのみを分離し
て見ることができ，めがねなしで立体視することができ
る。

【００４０】観察者の眼が上下方向に移動し，矢印１７
の範囲外にあるときには，市松マスク１０の左眼用，右
眼用開口並びと表示画素部の左眼用，右眼用画像の対応
が横レンチキュラーレンズ１３のレンズ主点１３ａを支
点として，隣接する開口並びと画像の組合せに同時に切
り替わるので，同じように左眼用，右眼用画像は対応す
る左眼用，右眼用開口並びからでた指向性を持った照明
光で照明される。

【００４１】これにより立体視領域は上下方向に連続
し，通常のレンチキュラーレンズ方式やパララックスバ
リア方式と同じ縦ストライプ状の立体視領域が形成され
る。

【００４２】本発明の実施形態１では図１〜３で説明し
た立体表示装置において，バックライト２と市松マスク
１０と縦レンチキュラーレンズ１２と横レンチキュラー
レンズ１３の各光学素子からなるユニット（照明手段）
により表示画素部１上に形成される左眼と右眼方向の指
向性を持った照明光からなる１ラインの照明領域２０と
液晶パネル１４の表示画素部１の画素並び（ライン）と
の対応関係を図４に示すような構成としている。

【００４３】図４（Ａ）は液晶パネル１４の表示画素部
１の画素並び（１ライン）を示し，図４（Ｂ）はバック
ライト２と市松マスク１０と縦レンチキュラーレンズ１
２と横レンチキュラーレンズ１３の各光学素子からなる
ユニット（照明手段）により表示画素部１上に形成され
る左眼と右眼用の照明領域２０（２０Ｌ，２０Ｒ）を示
している。各々の１ラインの照明領域２０Ｌ，２０Ｒの
縦方向（Ｙ方向）の幅に対して複数の表示画素部１，
２，同図では表示画素部１の走査線２ライン分の画素並
びが対応するように構成される。

【００４４】このような構成にすれば，左眼用の１つの
照明領域に対応した走査線２ライン分の画素（左眼用の
視差画像）に表示された画像は左眼にのみ観察され，右
眼用の照明領域に対応した走査線２ライン分の画素（右
眼用の視差画像）に表示された画像についても同様に右
眼にのみ観察される。

【００４５】図５は本発明の立体表示装置のシステムの
説明図で，これを用いて２次元表示と立体表示の切替を
説明する。２４は本発明の立体表示装置を組み込んだモ
ニタ全体を示し，１は図１で説明した立体表示装置の液
晶パネル１４の表示画素部で，その背面に表示画素部１
上に照明領域２０を形成する市松マスク１０と縦レンチ
キュラーレンズ１２と横レンチキュラーレンズ１３の各
光学素子からなるユニットなどが配置されている。

【００４６】２３は入力映像信号や入力同期信号から液
晶パネル１４に表示するのに必要な各種の信号を作る信
号制御部，２２は信号制御部２３からの信号により液晶
パネル１４の表示画素部１の走査線（ゲート線）を駆動
する走査線駆動回路，２１は信号制御部２３からの信号
により液晶パネル１４の表示画素部１のデータ線を駆動
するデータ線駆動回路を示している。

【００４７】その他，駆動回路に必要な電源部などは省
略して図示していない。２７はモニタ２４に繋がれたコ
ンピューターで，２６はＣＰＵ，２５はＣＰＵ２６の生
成した画像データをモニタ２４に表示するように変換し
た映像信号を出力するビデオカードである。

【００４８】次に図６を用いて，本発明の立体表示装置
システムで立体表示を行うときの画像データの表示方法
を説明する。表示画素部１上には図４で説明した左眼と
右眼用の照明領域２０（２０Ｌ，２０Ｒ）が交互に形成
されており，各々の照明領域２０Ｌ，２０Ｒには走査線
２ライン分の画素並びが対応している。

【００４９】左眼用照明領域２０Ｌにある走査線１と２
には図のように，２ラインとも同じＬ１１，Ｌ１２，Ｌ
１３，Ｌ１４，−−−−の左眼用画像データを表示し，
次の右眼用照明領域２０Ｒにある走査線３と４には２ラ
インとも同じＲ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，−−−
−の右眼用画像データを表示する。

【００５０】このように左眼用照明領域２０Ｌにある２
ラインの走査線には左眼用画像データＬを，右眼用照明
領域２０Ｒにある２ラインの走査線には右眼用画像デー
タＲを交互に表示することにより，最適観察距離の所定
の観察領域では観察者の左眼は左眼用画像データ（Ｌ）
のみを，右眼は右眼用画像データ（Ｒ）のみを見ること
になり，立体視することができる。

【００５１】次に，本発明の立体表示装置システムで２
次元表示を行うときの画像データの表示方法を図７を用
いて説明する。２次元表示を行うときは左眼用照明領域
２０Ｌの下半分にある走査線２と次の右眼用照明領域２
０Ｒの上半分にある走査線３の両方に同じ２次元画像デ
ータＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，−−−−を表示
し，その右眼用照明領域２０Ｒの下半分にある走査線４
と次の左眼用照明領域２０Ｌの上半分にある走査線５に
は２次元画像データの次のラインのデータＳ２１，Ｓ２
２，Ｓ２３，Ｓ２４，−−−−を表示し，以下同じよう
に順次２次元画像データを表示する。

【００５２】これにより，２次元画像データの１ライン
分のデータＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４，−−−−
はそれぞれ左眼用照明領域２０Ｌと右眼用照明領域２０
Ｒにまたがるため，観察者の左眼，右眼に同じデータが
観察され，２次元画像データの次のラインのデータＳ２
１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４，−−−−についても同様
に観察者の両眼で観察される。

【００５３】このように順次，２次元画像データを左眼
用照明領域２０Ｌと右眼用照明領域２０Ｒにまたがるよ
うに表示することで表示画素部１の全面で２次元表示が
可能になる。

【００５４】その際，一番上の左眼用照明領域２０Ｌに
ある走査線１には対応する右眼用照明領域の走査線がな
いため，走査線１に２次元画像データを表示すると左眼
にしか観察されず左右眼で異なるデータを見ることにな
り，見にくくなるので，画像を表示しないようにする。
同じく一番下の走査線についても同様なので，画像を表
示しないようにする。

【００５５】本実施形態の立体表示装置で２次元表示を
行ったときには，観察者は３次元表示の場合の最適観察
距離の所定の観察領域からはずれて，左眼用照明領域と
右眼用照明領域を通った光が各々逆の眼に入るような領
域にいても各眼は同じ画像を見ることになるので，３次
元表示の場合と異なり，観察領域は水平方向に広く画面
の前のすべての位置で２次元表示を観察出来ることにな
る。

【００５６】コンピューター２７では，３次元表示の場
合は上記のように照明領域に対応した走査線２ライン分
の画素並びに同じ眼用の視差画像が対応するような画像
データを，２次元表示の場合は各眼用の照明領域に対応
する走査線２ライン分の画素並びの半分に各眼用の照明
領域をまたがるように同じ２次元画像を並べた画像デー
タを生成し，モニタ２４に表示するだけで容易に立体表
示と２次元表示を切り替えることができる。

【００５７】その際，通常のモニタの表示画素部はＶＧ
Ａの時，水平６４０×垂直４８０画素であるのに対し
て，本発明の立体表示装置では，表示画素部の個々の画
素の形状を垂直方向の高さを１／２にした長方形にし，
垂直方向の走査線数を倍にして水平６４０×垂直９６０
画素にしておけば，２次元表示のときＶＧＡ画像を走査
線２ライン分に同じ画像となるように垂直方向に倍に伸
長した画像をコンピューター２７で生成して表示画素部
に表示すれば画像の縦横のサイズは変化しないで表示で
きる。

【００５８】次に，図８で，表示する画像データの一部
を立体表示，他の部分を２次元表示にする混在表示の方
法を説明する。

【００５９】図８において領域５１は２次元表示の部分
で，図７で説明したように，各照明領域の境界で隣接す
る走査線に同じ２次元画像データを表示してある。それ
に対して領域５２は立体表示するために，図６で説明し
たように各照明領域にある走査線２ライン分の画素に各
眼に対応した視差画像データを表示してある。

【００６０】即ち，立体表示の領域５２で右眼用照明領
域２０Ｒにある走査線７と８には，Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ
１３，Ｒ１４，−−−−の右眼用画像データを表示し，
左眼用照明領域２０Ｌにある走査線９と１０には，Ｌ２
１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，−−−−の左眼用画像デ
ータを順次表示する。２次元表示の領域５１と立体表示
の領域５２の境界の走査線６には２次元画像データの対
となるデータがないので，立体画像の左眼用の画像デー
タＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，−−−−を表示す
れば，２次元表示の領域５１と立体表示の領域５２の境
界は連続的して見ることが出来る。

【００６１】このように表示する画像データをコンピュ
ータで並び替えて生成するだけなので，拡散パネルのよ
うに混在表示の領域の大きさが拡散パネルの電極の分割
数に制限されることなく，自由に変えることができ，２
次元表示と立体表示の領域の境界も鮮明で見易い混在表
示が実現できる。

【００６２】また，図９では立体表示の場合の解像度を
上げる表示方法を説明する。左右眼の各照明領域にある
走査線２ライン分の画素に各眼に対応した画像データを
表示するときに，走査線２ラインに同じ画像を表示しな
いで，図９のように左眼用の照明領域２０Ｌの上の走査
線にはＬ１１，Ｌ１２，Ｌ１３，Ｌ１４，−−−−，下
の走査線にはＬ２１，Ｌ２２，Ｌ２３，Ｌ２４，−−−
−と連続した画像を表示すれば解像度は同じ画像にする
ときよりも向上させることができる。

【００６３】次に本発明の実施形態２について説明す
る。

【００６４】図１０は本発明の実施形態２の説明図であ
り、実施形態１で説明した構成に対して，表示画素部１
と走査線駆動回路２２との間に走査線切替回路３２を設
けると共に、それを駆動させる為の回路３１，３５，３
４を設けた構成となっている。

【００６５】走査線切替回路３２はゲート回路からな
り，奇数走査線の駆動をその上下の走査線の駆動に切り
替えられるようになっている。

【００６６】立体表示の場合は奇数走査線を下の走査線
と同じ駆動になるように切り替え，右眼用の照明領域の
走査線には右眼用視差画像を表示し，左眼用の照明領域
の走査線には左眼用視差画像を表示することにより，各
眼にそれぞれの視差画像が分離して表示されるようにす
る。例えば，奇数の走査線３は走査線４と同じ駆動とな
るように切替え，右眼用の照明領域なので右眼用視差画
像を表示し，次の奇数の走査線５は走査線６と同じ駆動
となるように切替え，左眼用の照明領域なので左眼用視
差画像を表示する。

【００６７】２次元表示の場合は奇数走査線を上の走査
線と同じ駆動になるように切り替え，同じ２次元画像が
左眼と右眼の照明領域にまたがって表示され両眼で同じ
画像が見えるようにする。例えば，表示画素部１の奇数
の走査線３を走査線２と同じ駆動となるように切替え，
同じ２次元画像が左眼と右眼の照明領域にまたがって表
示されるようにする。

【００６８】このような走査線の切替えは各奇数走査線
で同時に行えば，画面前面で画像が切り替わるようにで
きる。

【００６９】その切替は，図１０に示す手動の切替スイ
ッチ３４で行っても良いし，コンピュータ２７の通信ボ
ード３１のＲＳ２３２Ｃ信号によりモニタ２４の切替制
御部３５に切替制御信号を送って走査線切替回路３２の
切替を行う構成としてもよい。

【００７０】また，コンピュータ２７で生成する画像が
２次元表示か立体表示かにより，それに対応した切替制
御信号を同時に発生して画面の制御を行うことも可能で
ある。

【００７１】また，走査線切替回路３２は画面全面で同
時に切り替えないで，画面の一部の走査線を立体表示
し，残りの走査線は２次元表示のままにする混在表示も
行うことができる。

【００７２】図１１は画面の上側を２次元表示にし，下
側の太線で囲まれた部分３６を立体表示にする場合で，
走査線切替回路３２の走査線１，３，５，７は図のよう
に上側に切り替え，走査線９，１１は下側に切り替え
る。

【００７３】この切替の制御は図１０と同様に，コンピ
ュータ２７の通信ボード３１のＲＳ２３２Ｃ信号により
モニタ２４の切替制御部３５に切替制御信号を送って行
う。

【００７４】このように走査線切替回路３２を用いるこ
とで，画像表示位置を１走査線分だけシフトするだけな
ので，コンピュータで生成する画像は走査線方向に解像
度を高くすることなく通常の解像度の画像を立体表示モ
ニタに送れば立体表示または２次元表示が容易にでき
る。

【００７５】次に本発明の実施形態３について説明す
る。図１２は本発明の実施形態３の原理の説明図であ
る。１４は液晶パネルである。４１は照明ユニットであ
り，バックライト２と市松マスク１０と縦レンチキュラ
ーレンズ１２と横レンチキュラーレンズ１３とからなっ
ている。

【００７６】液晶パネル１４の表示画素部１の各々の走
査線の画素並びに対して照明ユニット４１により形成さ
れる左眼と右眼の各々の照明領域が一対一に対応するよ
うな構成している。

【００７７】本実施形態では図１の実施形態１に比べて
２次元表示と立体表示の切替は図中の矢印のように表示
画素部１と照明ユニット４１の照明領域とを垂直方向
（Ｙ方向）に１／２画素分だけ相対的にずらすことによ
り行っている点が異なっている。

【００７８】図１４（Ａ）は立体表示の場合の表示画素
部１と照明ユニット４１の照明領域２０の位置関係がわ
かるように水平に並べて示したもので，表示画素部１の
走査線と各眼の照明領域２０がそれぞれ一致するような
位置にあり，表示画素部１の走査線には照明領域に対応
した左眼と右眼用の視差画像をそれぞれ表示することで
立体表示ができる。

【００７９】２次元表示の場合には図１４（Ｂ）のよう
に表示画素部１の走査線と各眼の照明領域２０は垂直方
向に１／２画素分だけ相対的にずれた位置に移動させ，
表示画素部１の各走査線は左眼と右眼の照明領域に半分
ずつ照明されることになり，表示画素部１の各走査線に
表示された２次元画像は観察者の両眼で同時に見ること
ができ，２次元表示が可能となる。

【００８０】実際に液晶パネル１４に対して照明ユニッ
ト４１を垂直方向に１／２画素分移動させる機構を図１
３により説明する。液晶パネル１４はモニタの筐体側に
固定され，照明ユニット４１は両側を送りねじ付きシャ
フト４５により，滑り軸受け４６とねじナット４７を介
して垂直方向に移動可能に支持されている。送りねじ付
きシャフト４５は両端を軸受け４４に回転支持され，一
方はパルスモーター４８と図示せぬカップリングなどで
直結されている。

【００８１】両側のパルスモーター４８は駆動制御回路
４２により同期して駆動され，照明ユニット４１は水平
を保ったまま垂直方向に１／２画素分移動できる。駆動
制御回路４２には外部のコンピュータから２次元表示と
立体表示の切替制御信号４３が与えられ，それに応じて
照明ユニット４１は２次元表示と立体表示の位置に駆動
される。

【００８２】また，観察者が表示画像により２次元表示
と立体表示の切替をモニタに設けられた手動の切替スイ
ッチ３４で行うことも可能である。切替スイッチ３４は
パルスモーターの駆動制御回路４２に繋がり，照明ユニ
ット４１を２次元表示と立体表示の位置に移動させる。

【００８３】本実施形態では容易に２次元表示と立体表
示の切替制御を行うことができ，また，液晶パネル１４
の表示画素部１の垂直解像度を２倍にすることなく通常
の液晶パネルを用いることができるので，ローコストな
立体表示装置が実現出来る。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、立体画像と２次元画像
の双方の画像を切り替えて、又は双方の画像を混在させ
て良好に観察することができる立体表示装置を達成する
ことができる。

【００８５】この他本発明によれば，拡散パネルを使用
しないので，立体表示の時，透明状態の拡散パネルに残
った散乱によるクロストークが生じないため，鮮明な立
体画像表示が得られる。

【００８６】また、立体画像表示と２次元画像表示の混
在表示を行う場合，拡散パネルを用いたときのように液
晶ディスプレイの表示画像画素部の立体表示と２次元画
像表示の領域の境界と拡散パネルの透明領域と拡散領域
の境界が観察者の見る位置によりずれて，境界が２重に
見えて見苦しくなるということがなく，立体画像表示と
２次元画像表示の領域の境界は鮮明に見ることが出来
る。

【００８７】又、各照明領域に表示画素部の２ラインの
走査線を対応させる構成にすれば，表示する画像データ
をコンピュータで並び替えて生成するだけで２次元画像
表示と立体画像表示が切り替えられるので，拡散パネル
のように混在表示の領域の大きさが拡散パネルの電極の
分割数に制限されることなく，自由に変えることができ
る。

【００８８】又、表示画素部と照明ユニットの照明領域
とを垂直方向に１／２画素分だけ相対的にずらすことに
より２次元画像表示と立体画像表示の切替を行う構成で
は，液晶パネルの表示画素部の垂直解像度を２倍にする
ことなく通常の液晶パネルを用いることができるので，
ローコストな立体表示装置が実現出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に用いるめがねなし立体表
示装置の構成の説明斜視図

【図２】本発明の実施形態１に用いるめがねなし立体表
示装置の水平断面図

【図３】本発明の実施形態１に用いるめがねなし立体表
示装置の垂直断面図

【図４】本発明の実施形態１の表示画素部と照明領域の
対応関係の説明図

【図５】本発明の実施形態１のめがねなし立体表示装置
のシステムの説明図

【図６】本発明の実施形態１の立体表示時の表示画素部
への画像データの表示方法の説明図

【図７】本発明の実施形態１の２次元表示時の表示画素
部への画像データの表示方法の説明図

【図８】本発明の実施形態１の２次元表示と立体表示の
混在表示の場合の表示画素部への画像データの表示方法
の説明図

【図９】本発明の実施形態１の立体表示時の表示画素部
への画像データの表示方法の説明図

【図１０】本発明の実施形態２のめがねなし立体表示装
置のシステムの説明図

【図１１】本発明の実施形態２の２次元表示と立体表示
の混在表示の場合の説明図

【図１２】本発明の実施形態３のめがねなし立体表示装
置の原理の説明斜視図

【図１３】本発明の実施形態３の移動機構の説明図

【図１４】本発明の実施形態３の立体表示と２次元表示
の表示画素部と照明領域の対応関係の説明図

【図１５】本発明の従来例のめがねなし立体表示装置の
立体表示時の水平断面図

【図１６】本発明の従来例のめがねなし立体表示装置の
２次元表示時の水平断面図

【図１７】本発明の従来例のめがねなし立体表示装置の
２次元表示と立体表示の混在表示時の説明斜視図

【符号の説明】

１・・・・液晶パネルの表示画素部２・・・・バックライト３・・・・パララックスバリア５・・・・拡散パネル８ａ・・・立体表示部８ｂ・・・２次元表示部１０・・・市松マスク１２・・・縦レンチキュラーレンズ１３・・・横レンチキュラーレンズ２０・・・各眼の照明領域２１・・・データ線駆動回路２２・・・走査線駆動回路２３・・・信号制御部２４・・・モニタ２７・・・コンピューター３２・・・走査線切替回路３５・・・切替制御部４２・・・駆動制御回路４３・・・切替制御信号４４・・・軸受け４５・・・送りねじ付きシャフト４７・・・ねじナット４８・・・パルスモーター

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１０月１３日（２０００．１０．
１３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】市松マスク１０の水平方向の複数の開口
並びは表示画素部１の走査線に一対一に対応して設けら
れ、左眼用画像Lが表示された走査線には左眼用の開口
並びが対応する。その市松マスク１０の開口並びの一対
の開口部１０ａ１と遮光部１０ｂ１に対して縦レンチキ
ュラーレンズ１２の一つの円柱状レンズ１２ａが対応し
て、開口部１０ａ１からの光は円柱状レンズ１２ａの作
用により図のように最適観察距離の観察者の左眼Ｅ_Lの
ある領域に向かう。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】図２（Ｂ）は表示画素部１の右眼用画像
Ｒが表示された走査線での断面図で、観察者の右眼Ｅ_R
へ右眼用画像が分離して観察される状態を示している。
市松マスク１０の水平方向の開口１０ａ２の並びは図２
（Ａ）の左眼の場合と比べ、縦レンチキュラーレンズ１
２の円柱状レンズに対する開口部と遮光部の位置が逆に
なっていて、その開口１０ａ２の並びから出た光は全て
右眼Ｅ_Rのある領域に集まり、右眼用画像Ｒが表示され
た走査線を照明することになり、その右眼用画像Ｒは右
眼Ｅ_Rにのみ観察される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】右眼用と左眼用の視差画像をストライプ
状に分割した左右のストライプ画像を複数個、交互に表
示画素部に表示する表示パネルと，該表示パネルの表示
画素部に対して観察者の左眼と右眼の各々に指向性を有
する照明光からなるライン状の照明領域を形成する照明
手段と，該表示パネルに立体画像表示をするときは左眼
と右眼の１ラインの照明領域に対応する表示画素部には
それぞれ対応する左眼と右眼用の複数のストライプ画像
を表示し，該表示画素部に２次元画像表示をするときは
１ラインの照明領域に存在する表示画素部の半分と隣接
する１ラインの照明領域に存在する表示画素部の半分に
は同一の２次元画像を表示する表示手段とを有すること
を特徴とする立体表示装置。
【請求項２】前記の照明領域を形成する照明手段が，
市松状の開口部と遮光部からなるマスク基板と，垂直方
向に伸びた円柱レンズ群からなるレンチキュラーレンズ
板と，水平方向に伸びた円柱レンズ群からなるレンチキ
ュラーレンズ板とを有し，前記１ラインの照明領域が水
平ストライプ状に交互に複数形成されることを特徴とす
る請求項１の立体表示装置。
【請求項３】前記１ラインの各照明領域に対応する前
記表示パネルの表示画素部には２ラインのストライプ画
素を表示したことを特徴とする請求項２の立体表示装
置。
【請求項４】前記表示パネルに立体画像表示と２次元
画像表示の切替または混在表示を行う場合，画面の立体
画像表示の部分では前記の左眼と右眼の各々の照明領域
に存在する上下に並んだ２ラインの表示画素部にはそれ
ぞれ対応する左眼と右眼用のストライプ画像データを表
示し，画面の２次元画像表示の部分では前記の左眼と右
眼の一方の照明領域に存在する上下に並んだ２ラインの
表示画素部の半分と隣接する他方の照明領域に存在する
２ラインの表示画素部の半分に同一の２次元画像データ
を表示することを特徴とする請求項３の立体表示装置。
【請求項５】前記表示パネルの上下に並んだ表示画素
部のストライプ画像の画素形状は正方形画素を上下半分
とした長方形画素より構成したことを特徴とする請求項
３の立体表示装置。
【請求項６】前記表示手段は，前記表示パネルの走査
線駆動回路に立体画像表示と２次元画像表示のモードを
切り替える為の走査線切替回路を有していることを特徴
とする請求項３の立体表示装置。
【請求項７】立体画像表示と２次元画像表示のモード
を切り替える前記走査線切替回路に立体画像表示と２次
元画像表示のモードに切り替えるスイッチを設けたこと
を特徴とする請求項５の立体表示装置。
【請求項８】立体画像表示と２次元画像表示のモード
を切り替える前記走査線切替回路に外部からの切替制御
信号を受ける切替制御部を設け，該切替制御信号に基づ
き該走査線切替回路の一部を立体画像表示モードに，他
の部分を２次元画像表示モードに選択的に切り替え，立
体画像表示と２次元画像表示の切替または混在表示を行
うことを特徴とする請求項５の立体表示装置。
【請求項９】右眼用と左眼用の視差画像をストライプ
状に分割した左右のストライプ画像を複数個、交互に表
示画素部に表示する表示パネルと，該表示パネルの表示
画素部に対して観察者の左眼と右眼の各々に指向性を有
する照明光からなるライン状の照明領域を形成する照明
手段と，該表示パネルに立体画像表示をするときは左眼
と右眼の１ラインの照明領域に対応する表示画素部には
それぞれ対応する左眼と右眼用のストライプ画像を表示
し，該表示画素部に２次元画像表示をするときは該表示
画素部と該照明領域が相対的に半ピッチだけ配列方向に
ずらして，表示画素部の一つの画素並びの上半分は一方
の照明領域に、下半分は他方の照明領域にかかるような
位置に保持する移動手段を有することを特徴とする立体
表示装置。
【請求項１０】前記の照明領域を形成する照明手段
が，市松状の開口部と遮光部からなるマスク基板と，垂
直方向に伸びた円柱レンズ群からなるレンチキュラーレ
ンズ板と，水平方向に伸びた円柱レンズ群からなるレン
チキュラーレンズ板とを有し，前記１ラインの照明領域
が水平ストライプ状に交互に複数形成されることを特徴
とする請求項９の立体表示装置。
【請求項１１】視差を有するストライプ画像を表示す
る表示画素部を複数列含む表示パネルと、該表示パネル
の複数の表示画素部に対して観察者の左眼と右眼の各々
に指向性を有する照明光からなるライン状の照明領域を
複数形成する照明手段と，立体表示時には前記の左眼と
右眼の前記照明領域に存在する前記複数の表示画素部に
はそれぞれ対応する左眼用と右眼用の画像を表示し，２
次元表示のときは前記各照明領域に存在する複数の表示
画素部の半分と隣接する照明領域に存在する複数の表示
画素部の半分には同一の２次元画像を表示する表示手段
とを有することを特徴とする立体表示装置。
【請求項１２】前記の照明領域を形成する照明手段
が，市松状の開口部と遮光部からなるマスク基板と，垂
直方向に伸びた円柱レンズ群からなるレンチキュラーレ
ンズ板と，水平方向に伸びた円柱レンズ群からなるレン
チキュラーレンズ板とを有し，前記ライン状の各照明領
域が水平ストライプ状に交互に形成されることを特徴と
する請求項１１の立体表示装置。
【請求項１３】前記ライン状の各照明領域に対応する
前記表示パネルの表示画素部を上下に並んだ２ラインの
画素並びで構成したことを特徴とする請求項１２の立体
表示装置。
【請求項１４】前記表示パネルに，立体表示と２次元
表示の切替または混在表示を行う場合，画面の立体表示
の部分では前記の左眼と右眼の各々の照明領域に存在す
る上下に並んだ２ラインの表示画素部にはそれぞれ対応
する左眼と右眼用の視差画像データを表示し，画面の２
次元表示の部分では前記の左眼と右眼の一方の照明領域
に存在する上下に並んだ２ラインの表示画素部の半分と
隣接する他方の照明領域に存在する２ラインの表示画素
部の半分に同一の２次元画像データを表示することを特
徴とする請求項１３の立体表示装置。