JP2004007566A - 立体画像表示装置および立体画像表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の立体画像表示装置において、画像表示ユニットとして透過型ディスプレイを使用しなければならず、ディスプレイ選定の自由度がない。
【解決手段】水平方向に複数の画素Ｄ１〜Ｄ９を配置してなる画素水平列ｌｄ１〜ｌｄ３が垂直方向に複数列設けられ、複数の観察位置Ｅ１〜Ｅ９にそれぞれ対応した複数の画像を画像ごとに異なる画素群を用いて表示する画像表示ユニット１と、水平方向に開口部を所定パターンで配置してなる開口水平列ｌｍ１〜ｌｍ３が垂直方向に複数列設けられ、上記複数の画素水平列のそれぞれからの光をその画素水平列に対応する開口水平列を通じて各観察位置に到達させるマスク部材３と、上記複数の画素水平列のそれぞれからの光が、複数の開口水平列のうちその画素水平列又はその画素水平列と同等の画素水平列に対応する開口水平列以外の開口水平列に入射するのを制限する制限部材２とを設ける。
【選択図】　　　図４

Description

【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、コンピューターモニタ、ゲームマシンなどにおいて立体表示を行うのに好適な立体画像表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
立体画像表示装置としては、例えば特開２００１−２１１４６５号公報にて提案されている、いわゆる多眼方式のものがある。
【０００３】
この立体画像表示装置は、画像表示ユニットに立体視される原画像を多数表示し、これら多数の原画像をそれぞれ異なる観察位置（視点）から観察できるように画像表示ユニットからの光を導き、ある観察対象物の観察位置に応じた画像が見えるようにすることで立体感を表現するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の立体画像表示装置は、以下に説明するような問題点を有する。
【０００５】
問題点の一つとして、立体視される原画像を表示する画像表示ユニットとして、透過型のディスプレイを使用しなければならず、ディスプレイ選定の自由度が損なわれるという問題点を有する。
【０００６】
また、透過型ディスプレイとしては、現在ＬＣＤが多く用いられているが、近年のＬＣＤは、視野角特性を改善するために画素構造が微細化し、照明光がＬＣＤを透過する際に大きく散乱される傾向にある。このため、多視点の立体画像表示装置にこのようなＬＣＤを用いるためには、各画素からの表示光が所望の観察距離だけ離れた位置で各画素に対応する観察位置だけに達するように表示光の方向を規定する必要がある。
【０００７】
この点、上記従来の立体画像表示装置は、透過型ディスプレイの画素を照明する照明光に方向性を与える構成となっている。しかしながら、ＬＣＤの拡散性が高まると、せっかく照明光に方向性を与えてもＬＣＤで散乱されてしまい、観察面での表示光の到達位置がずれ、いわゆるクロストークが生じて適正な立体画像観察が行えないという問題がある。
【０００８】
他の問題点として、従来の立体画像表示装置の構成では、カラー表示を行う際、ＬＣＤのカラーフィルター配列により観察面で色が分離してしまい、カラーで観察できる位置が存在しなくなるという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、透過型の画像表示ユニットに限らず自由に画像表示ユニットを選定でき、また散乱性の強い透過型画像表示ユニットを使用してもクロストークが生じない多視点タイプの立体画像表示装置を提供することを目的としている。さらに、本発明は、カラー表示を行う際の色分離を防止できるようにした多視点タイプの立体画像表示装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の立体画像表示装置は、複数の水平画素列が垂直方向に設けられた画像表示ユニットであって、複数の観察位置に対応した画像をそれぞれ表示する画素を含む画素群が周期的に配置された画像表示ユニットと、前記画素からの光線のうちで所定の方向性を有する光線のみを通過させる開口部が設けられたマスク部材であって、前記開口が前記画素群に対応して水平方向に所定の周期をもって配置された水平開口列が設けられたマスク部材と、前記水平画素列のうちの所定の水平画素列からの光線が、それぞれ同一の周期性を持つ前記水平開口列にのみ到達するように光線を制限する制限部材とを有することを特徴とする立体画像表示装置であって、前記各観察位置に対応した画像を表示する画素からの光線は、前記マスク部材と前記制限部材を介して、所定の観察位置に到達することを特徴とする立体画像表示装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施形態１）
本実施形態は、視点数（観察位置数）ｒの立体画像表示装置に関し、さらに詳しくは、ｒ＝ｐ個（行）・ｑ個（列）のマトリクス状に配置した画素群をディスプレイ上に配置することによって垂直方向および水平方向の解像度の劣化をどちらかの方向に偏らないようにした立体画像表示装置に関するものである。
【００１３】
ここでｐ及びｑは１以上の整数である。特にｐ＝１の場合には、上記マトリックスは各観察位置に対応した画像を表示する画素が横一列に配列されてなる。また、ｑ＝１の場合には、上記マトリックスは各観察位置に対応した画像を表示する画素が縦一列に配列されてなる。視点数ｒによっては、同一の画素配置であっても上記マトリックスのサイズとして異なるｐ及びｑを有するものと見なすことが可能である。例えば、ｒ＝１２の場合には、（ｐ，ｑ）＝（１，１２）、（２，６）、（３，４）、（４，３）、（６，２）、（１２，１）などのように見なすことが可能な場合があり、それぞれに応じて、後に説明する立体画像表示装置を構成する各部分の構成が定められる。
【００１４】
なお、本実施形態では、ｐ＝３、ｑ＝３、ｒ＝９の９視点の立体画像表示装置について説明する。但し、本発明におけるｐ，ｑ，ｒの数は上記のものに限られるわけではなく、他の数を任意に選択することができる。
【００１５】
図１には、本発明の第１実施形態である立体画像表示装置の構成を示している。この立体画像表示装置は、画像表示ユニットとしてのモノクロタイプのディスプレイ１と、このディスプレイ１の前面に配置された横レンチキュラーレンズ（制限部材）２と、この横レンチキュラーレンズ２の前面に配置されたマスク３とが、ディスプレイ１から観察位置（視点）Ｅ１〜Ｅ９が並ぶ観察面に向かってこの順番で配置されて構成されている。
【００１６】
本実施形態は、９視点からそれぞれ異なる画像を観察可能とする立体画像表示装置であり、観察面上の９個の観察位置Ｅ１〜Ｅ９は、例えばＥ１からＥ９がこの順で右から左に並ぶものとする。なお、ここにいう観察位置は、一点を意味するものではなく、ある程度の水平方向幅を有する領域をいう。
【００１７】
ディスプレイ１としては、反射型および透過型のＬＣＤや自発光型の表示素子等、透過型のディスプレイに限らず用いることができる。
【００１８】
図２には、ディスプレイ１の各画素に、９視点からそれぞれ観察される原画像をどのように表示するかを示している。Ｄ１からＤ９までの画素は、Ｅ１からＥ９までの観察位置に対応した原画像をそれぞれ表示する。
【００１９】
ここで、上記原画像をディスプレイ１に表示させるための画像情報は、パーソナルコンピュータ、ビデオ、ＤＶＤ等の画像情報供給装置５０から立体画像表示装置のディスプレイ駆動回路５１に供給され、ディスプレイ駆動回路５１が入力された画像情報に基づいてディスプレイ１を駆動することによって上記原画像が表示される。
【００２０】
画素の配列方法は、画素の各水平列（以下、画素水平列という）に９（＝ｒ）視点に対応するＤ１からＤ９までの画素をこの順で循環的に繰り返し配置し、画素水平列が垂直方向に１列異なるごとに３（＝ｑ）画素分だけＤ１からＤ９までの画素の水平方向位置がずれ、かつ垂直方向に３（＝ｐ）列異なるごとに同じ画素配列となるようにしている。
【００２１】
これにより、図中に点線で囲んだ、Ｄ１からＤ９までの９個の画素を３個（行）×３個（列）のマトリクス状に配置した画素ブロックが形成され、この画素ブロックを垂直方向および水平方向に複数配置したかたちにディスプレイ１が形成されている。
【００２２】
但し、各画素ブロックにおける上記９個の画素の配置は、Ｄ１〜Ｄ３の画素が最も上部に配置されるもの、Ｄ４〜Ｄ６の画素が最も上部に配置されるものおよびＤ７〜Ｄ９の画素が最も上部に配置されるものがある。
【００２３】
そして、これら複数の画素ブロックのそれぞれにおける１つずつの画素（つまりは、Ｄ１の画素群、Ｄ２の画素群、Ｄ３の画素群、Ｄ４の画素群、Ｄ５の画素群、Ｄ６の画素群、Ｄ７の画素群、Ｄ８の画素群およびＤ９の画素群）を用いて上記９視点に対応する９個の画像が表示される。
【００２４】
ここで、上記９個の画像は、ある観察対象物を方向（観察位置）を変えて見たときに対応する９個の画像であってもよいし、例えば、ディスプレイ１を左側から見たときに見える画像群と右側から見たときの画像群とを異なる観察対象物の画像としてもよい。
【００２５】
次に、図３および図４を用いて、マスク３の開口パターンおよび９視点の立体画像表示の原理について説明する。
【００２６】
横レンチキュラーレンズ２を構成するシリンドリカルレンズ部はそれぞれ、ディスプレイ１上のｐ（＝３）行分の画素水平列に対応し、図４では、この３行の画素水平列に対応するシリンドリカルレンズ部のみを表示している。垂直方向に関しては、ｌｄ１、ｌｄ２、ｌｄ３の３つの画素水平列からの表示光はそれぞれ、横シリンドリカルレンズ２によりマスク３上のｌｍ１、ｌｍ２、ｌｍ３の開口部（図３では、３ａとして示す）の水平列（以下、開口水平列という）上に結像される。
【００２７】
画素水平列ｌｄ１におけるＤ１からＤ９までの画素から発せられた表示光は、横レンチキュラーレンズ２により、マスク３上の開口水平列ｌｍ１に集められ、開口水平列ｌｍ１上にある開口部３１を通る表示光のみが観察面に到達する。この際、Ｄ１からＤ９までの画素から発せられた表示光は観察面の観察位置Ｅ１からＥ９にそれぞれ到達し、それ以外の観察位置には、マスク３における開口部以外の部分である遮光部によって遮られて到達することはない。
【００２８】
画素水平列ｌｄ２上のＤ１からＤ９までの画素は、図２および図４に示すように、３（＝ｑ）画素分、画素水平列ｌｄ１上のＤ１からＤ９までの画素に対して水平方向にずれている。そして、画素水平列ｌｄ２上のＤ１からＤ９までの画素から発せられた表示光は、横レンチキュラーレンズ２により、マスク３上の開口水平列ｌｍ２に集められ、この開口水平列ｌｍ２上にある開口部３２を通る表示光のみが観察面に到達する。開口部３２の水平方向の位置は、後で詳しく説明するように、所定量だけ開口部３１に対してずれており、画素水平列ｌｄ２上のＤ１からＤ９までの画素から発せられた表示光は、開口部３２を通ってそれぞれ観察面の観察位置Ｅ１からＥ９に到達し、それ以外の観察位置にはマスク３の遮光部によって遮られて到達することはない。
【００２９】
同様に、画素水平列ｌｄ３上のＤ１からＤ９までの画素も、３（＝ｑ）画素分、画素水平列ｌｄ２上のＤ１からＤ９までの画素に対して水平方向にずれている。そして、画素水平列ｌｄ３上のＤ１からＤ９までの画素から発せられた表示光は、横レンチキュラーレンズ２によりマスク３上の開口水平列ｌｍ３に集められ、開口水平列ｌｍ３上にある開口部３３を通る表示光のみが観察面に到達する。開口部３３の水平方向位置は所定量だけ開口部３２に対してずれており（これにより開口部３１，３２，３３は互いに水平方向にずれて配置されていることになる）、画素水平列ｌｄ３上のＤ１からＤ９までの画素から発せられた表示光は、開口部３３を通ってそれぞれ観察面の観察位置Ｅ１からＥ９に到達し、それ以外の観察位置には、マスク３の遮光部によって遮られて到達することはない。
【００３０】
図５から図７には、本実施形態の立体画像表示装置における水平方向の光束に対する作用をさらに詳しく示している。図５、図６および図７はそれぞれ、図４における画素水平列ｌｄ１と開口水平列ｌｍ１、画素水平列ｌｄ２と開口水平列ｌｍ２および画素水平列ｌｄ３と開口水平列ｌｍ３を通る平面によって切断した切断面を表しており、共通する構成要素には図４と共通の符号を付している。
【００３１】
本実施形態は、この切断面内では、通常の９視点のパララクスバリア方式と同様な作用をする。
【００３２】
図５において、ディスプレイ１上の画素水平列ｌｄ１における一連の領域１１１に配置されたＤ１からＤ９までの画素からの表示光は、マスク３の開口部３１−１を通り、観察面４上の一連の領域４１−１内において対応するＥ１からＥ９までの観察位置に到達し、対応しない観察位置にはマスク３の遮光部によって遮られて到達できない。
【００３３】
同様に、画素水平列ｌｄ１における一連の領域１１２に配置されたＤ１からＤ９までの画素からの表示光は、マスク３の開口部３１−２を通り、観察面４上の一連の領域４１−２内において対応するＥ１からＥ９までの観察位置に到達し、対応しない観察位置にはマスク３の遮光部によって遮られて到達できない。
【００３４】
ディスプレイ１上の領域１１１の各画素から発してマスク３の開口部３１−１以外の開口部、例えば開口部３１−２を通った光は、観察面上における領域４１−１とは異なる（つまりは、本来対応しない）領域４１−２で、領域４１−１での視点位置Ｅ１からＥ９と同じ配列となっている一連の領域４１−２内の観察位置Ｅ１からＥ９に到達する。なお、開口部３１−１および開口部３１−２以外の開口部を通った表示光も観察面４上の他の領域内の同様な観察位置に到達する。
【００３５】
こうしてディスプレイ１上の９視点に対応するＤ１からＤ９の各画素からの光束は、観察面４における領域４１−１内のＥ１からＥ９の観察位置にそれぞれ到達すると同時に、観察面４における領域４１−１以外の領域内のＥ１からＥ９の観察位置にそれぞれ到達する。
【００３６】
すなわち、結果として観察面４上には、ディスプレイ１の画素水平列ｌｍ１におけるＤ１からＤ９の各画素からの光束がそれぞれ到達する、Ｅ１からＥ９までの９つの観察位置（９視点）が水平方向に繰り返し形成される。
【００３７】
図６および図７に示したディスプレイ１上の画素水平列ｌｄ２、ｌｄ３およびマスク３上開口水平列ｌｍ２、ｌｍ３を通る面での切断面においても、ディスプレイ１のＤ１からＤ９の各画素からの光束は、観察面４上のＥ１からＥ９の観察位置にそれぞれ到達し、図５で説明した切断面における状態と同じように観察面４上にはＥ１からＥ９までの９つの観察位置が水平方向に繰り返し形成される。
【００３８】
図８には、図５から図７までの切断面を相互に重ねて表示しており、ディスプレイ１の３つの画素水平列ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３は、互いに前後方向にずらして示している。
【００３９】
ここで、図５から図７および図８を用いて、立体画像表示に関する水平方向のパラメータ間の関係式について説明する。なお、この関係式では、視点数をｒ＝ｐ・ｑと一般化した関係式とする。また、図８において、横レンチキュラーレンズ２の図示は省略している。
【００４０】
ディスプレイ１の水平画素ピッチをＨｄ、マスク３における同じ開口水平列の開口部と開口部の間隔をＨｍ、開口部の水平方向の幅をＨｍ＿ｏｐｅｎ、開口水平列が垂直方向に１つ異なるごとの開口部の水平方向ずれ量をＨｍ＿ｄｉｓ、ディスプレイ１とマスク３間の空気換算距離をＬ１、マスク３と観察面４間の空気換算距離をＬ０、Ｄ１とＤｒ（本実施例ではｒ＝９）の画素に対応する観察位置Ｅ１とＥｒの分離幅をＥ、各観察位置Ｅ１〜Ｅｒの水平幅をＨｅとすると、基礎的な幾何学の関係を用いることにより、
（ｒ−１）・Ｈｄ：（ｒ−１）・Ｈｅ＝Ｌ１：Ｌ０　・・・（ｈ１）
ｒ・Ｈｄ：Ｈｍ＝Ｌ１＋Ｌ０：Ｌ０　　　　　　・・・（ｈ２）
Ｈｅ・（ｒ―１）＝Ｅ　　　　　　　　　　　　　・・・（ｈ３）
Ｈｍ＿ｄｉｓ：Ｈｄ・ｑ＝Ｌ０：Ｌ１＋Ｌ０　　・・・（ｈ４）
の４つの関係式ｈ１〜ｈ４が成り立つ。
【００４１】
さらに、Ｄ１〜Ｄｒの画素からの表示光がそれぞれ、観察面４において観察位置Ｅ１〜Ｅｒ内に収まり、隣の観察位置に漏れないための条件は、上記ｈ１〜ｈ４に加え、
ｋｄ・Ｈｄ：Ｈｅ＝Ｌ１１：Ｌ１２＋Ｌ０　　　・・・（ｈ５）
ｋｄ・Ｈｄ：Ｈｍ＿ｏｐｅｎ＝Ｌ１１：Ｌ１２　・・・（ｈ６）
Ｌ１１＋Ｌ１２＝Ｌ１　　　　　　　　　　　　・・・（ｈ７）
を満足することが必要である。
【００４２】
ここで、Ｌ１１，Ｌ１２は、ディスプレイ１上の各画素の有効部（画素の水平方向開口率をｋｄとすると幅ｋｄ・Ｈｄ）の両端と、観察面４上の１つの視点に対応する観察位置の両端（幅Ｈｅ）とを結んだ直線が交わる点までのディスプレイ１からの光学換算距離とマスク３からの光学換算距離である。
【００４３】
この関係式を、独立変数をＬ０，Ｈｄ，Ｅ，ｋｄおよびｐ，ｑ，ｒ（＝ｐ・ｑ）として解くと、
Ｌ１＝Ｈｄ・Ｌ０・（ｒ−１）／Ｅ
Ｈｅ＝Ｅ／（ｒ−１）
Ｈｍ＝ｒ・Ｈｄ・Ｅ／（（ｒ−１）・Ｈｄ＋Ｅ）
Ｈｍ＿ｄｉｓ＝Ｅ・Ｈｄ・ｑ／（（ｒ−１）・Ｈｄ＋Ｅ）
Ｈｍ＿ｏｐｅｎ＝（１−ｋｄ）・Ｈｄ・Ｅ／（（ｒ−１）・Ｈｄ＋Ｅ）
となる。
【００４４】
例えば、Ｈｄ＝０．３ｍｍ、ｋｄ＝０．７、Ｌ０＝６００ｍｍ、ｐ＝３、ｑ＝３、ｒ＝９、Ｅ＝２００ｍｍとすれば、
Ｌ１＝７．２ｍｍ
Ｈｅ＝２５ｍｍ
Ｈｍ＝２．６６８ｍｍ
Ｈｍ＿ｄｉｓ＝０．８８９ｍｍ
Ｈｍ＿ｏｐｅｎ＝０．０８８９ｍｍ
となる。
【００４５】
次に、本実施形態における横レンチキュラーレンズ２の働きを説明する。本実施例は、ディスプレイ１の各画素水平列からの表示光をマスク３における対応する開口水平列に導き、列ごとに開口部の水平方向位置がずれた開口水平列によって、画素ブロック内にマトリクス状に配置されたＤ１からＤ９の画素からの光を、観察面４上に水平方向に並んだ縦ストライプ状の９個の領域（９個の観察位置）を形成するように導くものである。
【００４６】
各画素水平列から発した表示光がマスク３上の対応しない開口水平列に漏れ込むとクロストークが発生する。横レンチキュラーレンズ２は、このクロストークの発生を防ぐための制限部材としての働きをする。
【００４７】
図９は、本実施形態の立体画像表示装置の垂直断面図であり、これまでの図に示した構成要素と共通する構成要素には同一の符号を付している。
【００４８】
横レンチキュラーレンズ２は、垂直方向にのみパワーを有し、水平方向にはパワーを有しないシリンドリカルレンズ部を複数垂直方向に並べて構成されている。本実施形態では、水平方向にｑ＝３、垂直方向にｐ＝３のサイズを有する画素群がディスプレイ１上に表示されるため、１つのシリンドリカルレンズ部は、垂直方向に関し、ディスプレイ１上にて垂直方向に並んだ３（＝ｐ）列の画素水平列に対応して設けられる。これにより当該３列の画素水平列から発せられた光をマスク３上において対応する３列の開口水平列上に、垂直方向に関して結像させる働きを有する。
【００４９】
これにより、ディスプレイ１上の各画素水平列から発せられた表示光は、マスク３上においてそれぞれ対応する開口水平列に導かれる。
【００５０】
図９に示した画素水平列１０１（ｌｄ１），１０２（ｌｄ２），１０３（ｌｄ３）から発せられて、横レンチキュラーレンズ２の対応するシリンドリカルレンズ部２０１に入射した光束は、マスク３にて対応する開口水平列３０１（ｌｍ１），３０２（ｌｍ２），３０３（ｌｍ３）上に結像される。
【００５１】
その他の画素水平列から発せられた光も同様に、それぞれマスク３上にて対応する開口水平列上に結像される。
【００５２】
また、後で説明するディスプレイ１、横レンチキュラーレンズ２およびマスク３の間隔とこれら３つの構成要素の水平方向ピッチとの間の条件を満足すれば、例えば、画素水平列１１１（ｌｄ１）から発せられて横レンチキュラーレンズ２においてその画素水平列１１１に対応しないシリンドリカルレンズ部２０３に入射した光束も、マスク３上における、画素水平列１１１には対応しないが画素水平列ｌｄ１（画素水平列１１１と同一の画素配置を持つの画素水平列）には対応するように、同一の開口配置をもつ開口水平列３１１上に集光され、立体画像表示に問題が生じることがない。つまり、画素水平列１１１から発せられた表示光が、画素水平列ｌｄ１に対応しない開口水平列３１２，３１３などに入射して、本来到達すべき観察位置以外の観察位置に達することはない。
【００５３】
次に、図９を用いて、立体画像表示に関する垂直方向のパラメータ間の関係式について説明する。なお、この関係式では、視点数をｒ＝ｐ・ｑと一般化した関係式とする。
【００５４】
ディスプレイ１と横レンチキュラーレンズ２の間の空気換算距離をＬｖ１、横レンチキュラーレンズ２とマスク３の間の空気換算距離をＬｖ２とすると、
Ｖｄ：Ｖｍ＝Ｌｖ１：Ｌｖ２　　　　　　　　　・・・（ｖ１）
２・ｐ・Ｖｍ：ＶＬ＝Ｌｖ１＋Ｌｖ２：Ｌｖ１　・・・（ｖ２）
１／ｆｖ＝１／Ｌｖ１＋１／Ｌｖ２　　　　　　・・・（ｖ３）
が成り立つ。
【００５５】
また、既に述べた立体画像表示に関する水平方向のパラメータと垂直方向のパラメータを結ぶ関係式としては、ディスプレイ１とマスク３の位置に関して、
Ｌｖ１＋Ｌｖ２＝Ｌ１　　　　　　　　　　　　　・・・（ｖ１）
の関係がある。
【００５６】
なお、横レンチキュラーレンズ２を構成するシリンドリカルレンズ部は通常、収差を持っているため、各画素水平列から発せられて開口水平列上で結像する像がぼけて、上下の開口水平列に漏れ込み、クロストークを起こすおそれがある。これに関しては、マスク３の開口部の垂直方向の開口率をやや小さくして、上下の開口水平列への光の漏れ込みを防ぐことが可能である。
【００５７】
（実施形態２）
上記実施形態１では、モノクロタイプのディスプレイ１を用いた方式について説明したが、本発明は、１画素をＲＧＢの３色のサブ画素（ｓｕｂ　ｐｉｘｅｌ）により構成したカラータイプのディスプレイを用いる場合にも適用することができる。但し、ＲＧＢのサブ画素を第１実施形態のディスプレイのようにそのまま縦ストライプ状に配列すると、観察面でいわゆる色割れ（色分離）を生じる可能性がある。
【００５８】
色割れを防ぐためには以下のように構成に変更を加えればよい。すなわち、ディスプレイ上の各画素ブロックにおいて、視点数（画素ブロック中の異なる視点に対応する画素）ｒ＝ｐ・ｑの行数ｐを色分割数ｃ（多くの場合は、ＲＧＢに対応する３である）の整数倍とし、かつ列数ｑを色分割数ｃの整数倍でないように設定する。
【００５９】
また、視点の割り当ては、第１実施形態のような画素単位ではなく、色表示の分割を含めたサブ画素単位で行う。
【００６０】
図１０は、ｐ＝６、ｑ＝２、ｒ＝１２である１２視点の立体画像表示を、ＲＧＢのサブ画素を縦ストライプ状に配列したカラーディスプレイに関して行う際、各サブ画素に、１２視点に対応する原画像をどのように表示するかを示す図である。
【００６１】
本実施形態では、前述したように、視点の割り当ては、画素単位ではなく、色表示の分割を含めたサブ画素単位で行い、視点（観察位置）数が６・２＝１２とした以外は、原画像の画素への割り当ておよびそれに対応するマスクの開口位置については第１実施形態と同様である。
【００６２】
つまり、ディスプレイ１’において、各画素水平列にはＤ１からＤ１２までのサブ画素をこの順で循環的に繰り返し配置し、画素水平列が垂直方向に１列異なるごとに２（＝ｑ）個のサブ画素分、Ｄ１からＤ１２までのサブ画素が水平方向にずれ、かつ垂直方向に６（＝ｐ）列異なるごとに同じサブ画素配列となるようにしている。
【００６３】
これにより、図中に点線で囲んだ、Ｄ１からＤ１２までの１２個のサブ画素を６個（行）×２個（列）のマトリクス状に配置した画素ブロックが形成され、この画素ブロックを垂直方向および水平方向に複数配置したかたちにディスプレイ１’が形成されている。
【００６４】
但し、各画素ブロックにおける上記１２個のサブ画素の配置は、Ｄ１，Ｄ２のサブ画素とＤ３，Ｄ４のサブ画素とＤ５，Ｄ６のサブ画素とＤ７，Ｄ８のサブ画素とＤ９，Ｄ１０のサブ画素とＤ１１，Ｄ１２のサブ画素のうち、Ｄ１，Ｄ２のサブ画素が最上行となるもの、Ｄ３，Ｄ４のサブ画素が最上行となるもの、Ｄ５，Ｄ６のサブ画素が最上行となるもの、Ｄ７，Ｄ８のサブ画素が最上行となるもの、Ｄ９，Ｄ１０のサブ画素が最上行となるもの、およびＤ１１，Ｄ１２のサブ画素が最上行となるものがある。
【００６５】
そして、これら複数の画素ブロックのそれぞれにおける１つずつのサブ画素（つまりは、Ｄ１のサブ画素群、Ｄ２のサブ画素群、Ｄ３のサブ画素群、Ｄ４のサブ画素群、Ｄ５のサブ画素群、Ｄ６のサブ画素群、Ｄ７のサブ画素群、Ｄ８のサブ画素群、Ｄ９のサブ画素群、Ｄ１０のサブ画素群、Ｄ１１のサブ画素群およびＤ１２のサブ画素群）を用いて上記１２視点に対応する１２個の画像が表示される。
【００６６】
ここで、上記各サブ画素群には、ＲＧＢの３色用のサブ画素（例えば、Ｄ１ｒ，Ｄ１ｇ，Ｄ１ｂ）が含まれており、上記複数の画素水平列のうち最も上の行の画素水平列および上から４番目の画素水平列に含まれるＤ１，Ｄ２のサブ画素がそれぞれ赤色用サブ画素Ｄ１ｒ，緑色用のサブ画素Ｄ２ｇであれば、２番目および５番目の画素水平列に含まれるＤ１，Ｄ２のサブ画素がそれぞれ青色用サブ画素Ｄ１ｂ，赤色用サブ画素Ｄ２ｒであり、３番目および６番目の画素水平列に含まれるＤ１，Ｄ２のサブ画素がそれぞれ緑色用のサブ画素Ｄ１ｇ，青色用サブ画素Ｄ２ｂであるというように、画素水平列が１列異なるごとにサブ画素が発する光の色が異なっている。
【００６７】
これにより、図１０に示すように、例えば、観察位置Ｅ１に対応するＲＧＢの各色を表示するＤ１のサブ画素Ｄ１ｒ，Ｄ１ｇ，Ｄ１ｂは互いに近接して配置され、１つのカラー画像が表示可能となるとともに、これらのサブ画素からの表示光が観察面の同一の観察位置Ｅ１に到達することより色分離が観察面で生じないようになる。なお、他の観察位置に到達する光を発する画素についても同様である。
【００６８】
また、横レンチキュラーレンズ（図示せず）を構成するシリンドリカルレンズ部は、ディスプレイ１’の上記６（＝ｐ）つの画素水平列からの表示光をマスク（図示せず）上にて対応する６つの開口水平列上に結像させるように構成する。
【００６９】
なお、第１実施形態にて説明した関係式はすべてｐ＝６、ｑ＝２、ｒ＝１２とした場合でも成り立っている。
【００７０】
（実施形態３）
本発明は、画像表示ユニット（ディスプレイ）において画素配列の順番を互いにずらした各画素水平列に対してマスクにおける開口部の配置パターンを対応させ、各画素水平列の画素の水平方向位置が同じでも水平列が異なれば、観察面上の異なった観察位置に表示光を導くものである。そして、画像表示ユニットにおいてマトリクス状に配置した画素ブロックの各画素からの表示光の各観察位置への振り分けをマトリクス状に行って、水平方向および垂直方向のどちらか一方の解像度の劣化を他の方向にも振り分けて緩和するものである。
【００７１】
従って、実施形態１で説明した画素からの表示光の観察位置への振り分けは、幾つかの異なった方法で行うことが可能であり、本実施形態および次の実施形態４で実施形態１とは異なる表示光の振り分け方法について説明する。
【００７２】
本実施形態では、実施形態１と異なる点について重点的に説明する。本実施形態の立体画像表示装置は、図１１に示すように、実施形態１とは異なる画素配列がなされたディスプレイ１１と、実施形態１と同様の横レンチキュラーレンズおよび実施形態１とは開口部の配置パターンが異なる、図１２に示すマスク１３により構成されている。
【００７３】
図１１には、ｐ＝３、ｑ＝３、ｒ＝９の場合のディスプレイ１１上での画素配置を示している。
【００７４】
実施形態１では、図２に示したように、画素水平列が異なるごとに列の数ｑである３画素ずつ水平方向位置をずらした場合について説明したが、本実施形態では、１番目の画素水平列（ｌｄ１）と２番目の画素水平列（ｌｄ２）とは２画素分、２番目と３番目の画素水平列（ｌｄ２，ｌｄ３）は４画素、さらに３番目と１番目の画素水平列（ｌｄ３，ｌｄ１）は３画素ずれるようにＤ１からＤ９の画素を配置し、以後このパターンを繰り返すようにしている。
【００７５】
これにより、図中に点線で囲んだ、Ｄ１からＤ９までの９（＝３×３）個の画素を含む画素ブロックが形成され、この画素ブロックを垂直方向および水平方向に複数配置したかたちにディスプレイ１１が形成されている。
【００７６】
このような画素の水平方向位置のずらし方をしても、マスク３上の開口部の配置パターンを第１実施形態とは異ならせることにより、各画素からの表示光をそれぞれ対応する観察位置に導くことができる。
【００７７】
図１２は、本実施形態におけるマスク１３の開口部の配置パターンを表す正面図である。画素水平列ｌｄ１に対応するマスク１３の開口水平列ｌｍ１と、画素水平列ｌｄ２に対応する開口水平列ｌｍ２との水平方向のずれ量ｄｉｓ１は、１つの開口水平列における開口部間の水平間隔Ｈｍに対して、Ｈｍ／９×２、同様に開口水平列ｌｍ２の開口部と開口水平列ｌｍ３の開口部とのずれ量ｄｉｓ２は、Ｈｍ／９×４、開口水平列ｌｍ３の開口部と開口水平列ｌｍ１の開口部とのずれ量ｄｉｓ３は、Ｈｍ／９×３であり、以後このパターンが繰り返される。ここで９＝ｒ＝ｐ・ｑである。
【００７８】
このように立体画像表示装置を構成した場合、画面全体として同一観察位置に対応する画素配列が非対称的になり、解像度の低下をさらに目立たせなくする可能性がある。
【００７９】
なお、本実施形態においては、第１実施形態にて説明した関係式のうち、開口部の水平方向ずらし量に関するｈ４式以外の関係式はすべて成り立っている。
【００８０】
（実施形態４）
上記実施形態１〜３では、ｒ＝ｐ・ｑ個の視点（観察位置）に対する原画像を水平方向に並んだｒ個の画素により表示する場合について説明したが、これらとは異なる構成も可能である。なお、本実施形態でも、実施形態１〜３と異なる点について重点的に行う。
【００８１】
図１３には、本実施形態の立体画像表示装置の構成を示しており、他の実施形態と共通する構成要素には同一の符号を付す。
【００８２】
本実施形態の立体画像表示装置も、ディスプレイ２１と、横レンチキュラーレンズ２と、マスク２３とを用いて構成されている。
【００８３】
本実施形態においても、ディスプレイ２１上の画素水平列ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３は、横レンチキュラーレンズ２により、マスク２３上のそれぞれ対応する開口水平列ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３上に結像される。
【００８４】
図１４には、本実施形態のディスプレイ２１における、ｐ＝３、ｑ＝３、ｒ＝９の場合の画素配列を示している。
【００８５】
本実施形態では、画素水平列ｌｄ１上では、Ｄ１〜Ｄ９の画素のうちＤ１の画素を含む３（＝ｐ）画素おきの３（＝ｑ）個の画素、すなわちＤ１，Ｄ４，Ｄ７をこの順番で循環的に繰り返し配置し、画素水平列ｌｄ２は、Ｄ１〜Ｄ９の画素のうちＤ２の画素を含む３画素おきの３個の画素、すなわちＤ２，Ｄ５，Ｄ８をこの順番で循環的に繰り返し配置している。さらに、画素水平列ｌｄ３では、Ｄ１〜Ｄ９の画素のうちＤ３の画素を含む３画素おきの３個の画素、すなわちＤ３，Ｄ６，Ｄ９をこの順番で循環的に繰り返し配置している。
【００８６】
つまり、観察位置の数をｒ（整数）としたときに、垂直方向におけるｐ（整数）列の単位で、第１から第ｒの画像を表示する第１から第ｒの画素のうち互いに異なるｑ（整数）個の画素が所定の順番で循環的に配置されている。
【００８７】
これにより、図中に点線で囲んだ、Ｄ１からＤ９までの９個の画素を３個（行）×３個（列）のマトリクス状に配置した画素ブロックが形成され、この画素ブロックを垂直方向および水平方向に複数配置したかたちにディスプレイ２１が形成されている。
【００８８】
図１５、図１６および図１７はそれぞれ、本実施形態の立体画像表示装置の、画素水平列ｌｄ１と開口水平列ｌｍ１、画素水平列ｌｄ２と開口水平列ｌｍ２および画素水平列ｌｄ３と開口水平列ｌｍ３を含む面で切断した構成および立体画像表示の原理を示している。なお、これらの図において、横レンチキュラーレンズ２の図示は省略している。
【００８９】
図１５において、画素水平列ｌｄ１上の領域２１１内の画素Ｄ１，Ｄ４，Ｄ７からの表示光は、マスク２３の開口部３１−１を通り、観察面４上にてそれぞれ対応する領域４１−１におけるＥ１，Ｅ４，Ｅ７の観察位置に到達する。
【００９０】
後で詳しく説明するように、ディスプレイ２１の画素の開口率ｋｄおよびマスク２３の開口幅Ｈｍ＿ｏｐｅｎを適正に選ぶことにより、画素Ｄ１，Ｄ４，Ｄ７からの表示光は観察面４上にて対応する観察位置Ｅ１，Ｅ４，Ｅ７以外の観察位置にはマスク２３の遮光部に遮られて到達できない。
【００９１】
画素水平列ｌｄ１上の領域２１１以外の領域内の画素Ｄ１，Ｄ４，Ｄ７からの表示光も、マスク２３の開口部を通って、それぞれ対応する観察位置Ｅ１，Ｅ４，Ｅ７に到達し、それ以外の観察位置には到達しない。
【００９２】
図１６および図１７に示すように、画素水平列ｌｄ２，ｌｄ３上においてそれぞれ観察位置Ｅ２，Ｅ５，Ｅ８およびＥ３，Ｅ６，Ｅ９に対応する画素Ｄ２，Ｄ５，Ｄ８および画素Ｄ３，Ｄ６，Ｄ９は、それぞれマスク２３において対応する開口水平列ｌｍ２，ｌｍ３内の水平方向位置が互いにずれた開口部を通って観察位置Ｅ２，Ｅ５，Ｅ８およびＥ３，Ｅ６，Ｅ９に到達し、それ以外の観察位置には到達することはない。
【００９３】
ここで、図１５を用いて更に詳しく説明する。画素Ｄ１と画素Ｄ７の画素中心間の距離は、（ｑ−１）・Ｈｄに対応する２・Ｈｄであり、これによる観察面４での両画素Ｄ１，Ｄ７からの分離幅Ｅは、各観察位置の幅をＨｅとしたとき（ｒ−ｐ）・Ｈｅに相当する６・Ｈｅである。
【００９４】
Ｈｅは、ｒ視点の分離幅Ｅと、
Ｅ＝（ｒ−１）・Ｈｅ　　　　　　　　　　　　　・・・（ｈ１００）
によって関係づけられており、本実施形態の場合、Ｅ＝８・Ｈｅである。
【００９５】
このとき、
（ｑ−１）・Ｈｄ：（ｒ−ｐ）・Ｈｅ＝Ｌ１：Ｌ０　・・・（ｈ１０１）
が成立しており、マスク２３の開口部間の間隔Ｈｍは、
ｑ・Ｈｄ：Ｈｍ＝Ｌ１＋Ｌ０：Ｌ０　　　　　　　・・・（ｈ１０２）
の関係を満たす。
【００９６】
さらに、画素Ｄ１からの表示光が観察面４において、観察位置Ｅ１内に収まり、隣の観察位置に漏れないための条件は、
ｋｄ・Ｈｄ：Ｈｅ＝Ｌ１１：Ｌ１２＋Ｌ０　　　・・・（ｈ１０３）
ｋｄ・Ｈｄ：Ｈｍ＿ｏｐｅｎ＝Ｌ１１：Ｌ１２　・・・（ｈ１０４）
Ｌ１１＋Ｌ１２＝Ｌ１　　　　　　　　　　　　・・・（ｈ１０５）
である。
【００９７】
ここでＬ１１，Ｌ１２は、ディスプレイ２１上の各画素の有効部（画素の水平方向開口率をｋｄとすると幅ｋｄ・Ｈｄ）の両端と、観察面４上での１つの観察位置の両端（幅Ｈｅ）とを結んだ直線が交わる点までのディスプレイ２１からの光学換算距離とマスク２３からの光学換算距離である。
【００９８】
式ｈ１００から式ｈ１０５を解くと、
Ｌ１＝Ｈｄ・Ｌ０・（ｒ−１）／（ｐ・Ｅ）
Ｈｅ＝Ｅ／（ｒ−１）
Ｈｍ＝Ｈｄ・Ｅ・ｒ／（Ｈｄ・（ｒ−１）＋ｐ・Ｅ）
Ｈｍ＿ｏｐｅｎ＝Ｈｄ・Ｅ・（１−ｋｄ・ｐ）／（Ｈｄ・（ｒ−１）＋ｐ・Ｅ）
となる。
【００９９】
これらの式を満足していれば、図１５に示した画素Ｄ１，Ｄ４，Ｄ７からの表示光は、９視点に対応するＥ１からＥ９の観察位置のうち、観察位置Ｅ１，Ｅ４，Ｅ７にだけそれぞれ到達し、それ以外の観察位置に到達することはない。
【０１００】
また、図１６，図１７に示した切断面においても同様に、画素Ｄ２，Ｄ５，Ｄ８および画素Ｄ３，Ｄ６，Ｄ９からの表示光はそれぞれ、９視点に対応するＥ１からＥ９の観察位置のうちそれぞれ対応する観察位置Ｅ２，Ｅ５，Ｅ８および観察位置Ｅ３，Ｅ６，Ｅ９にだけ到達し、それ以外の観察位置に達することはない。
【０１０１】
図１８には、図１５〜図１７までの切断面を重ねて表示している。但し、ディスプレイ１１における３つの画素水平列ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３は、前後方向にずらして表示している。
【０１０２】
図１８を用いてマスク２３の開口部の位置の、開口水平列ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３間でのずれ量Ｈｍ＿ｄｉｓについて説明する。なお、図１８において、横レンチキュラーレンズ２の図示は省略している。
【０１０３】
本実施形態においては、ディスプレイ２１の画素水平列ｌｄ１における各画素に対して画素水平列ｌｄ２において水平方向位置が同じ画素は、観察位置が１つずれている。
【０１０４】
従って、図１８における画素の１点、例えば点Ｂから発した光線は、その画素が画素水平列ｌｄ１上の画素であれば、観察面４では観察位置Ｅ１に到達し、それが画素水平列ｌｄ２上の画素であれば観察位置Ｅ２に達する。この２本の光線に注目すると、幾何学的に、
Ｈｍ＿ｄｉｓ：Ｈｅ＝Ｌ１＋Ｌ０：Ｌ１　　　・・・（ｈ１０６）
の関係を得る。
【０１０５】
上記式ｈ１０６を式ｈ１００からｈ１０５に加えて解くと、
Ｈｍ＿ｄｉｓ＝Ｈｄ・Ｅ／（Ｈｄ・（ｒ−１）＋ｐ・Ｅ）＝Ｈｍ／ｒを得る。
【０１０６】
図１９には、本実施形態におけるマスク２３の開口部の配置パターンを示している。
【０１０７】
（実施形態５）
図２０には、本発明の第５実施形態である立体画像表示装置の構成を示している。本実施形態は、横レンチキュラーレンズを用いずに垂直方向において光束の広がる範囲を制限する水平スリット状の第２のマスクを用いる点で上記実施形態１〜４と異なる。なお、本実施形態において、上記実施形態１〜４と共通する構成要素には、同一の符号を付す。
【０１０８】
本実施形態の立体画像表示装置では、ディスプレイ１とマスク３３の間に水平スリット状の開口部を有する第２のマスク５を設けている。本実施形態はｐ＝３、ｑ＝３、ｒ＝９の９視点の立体画像表示装置である。
【０１０９】
図２１は、本実施形態における垂直方向の光学作用を説明するための垂直断面図である。９視点への画素の割り当ては、実施形態１〜４にて説明した方法のどれを用いてもよい。
【０１１０】
第２のマスク５の水平スリット状の開口部は、ディスプレイ１の各画素水平列に対応して設けられ、各画素水平列から発せられて垂直方向にも広がる表示光の垂直方向での拡散を抑えて、各画素水平列に対応するマスク３’上の開口水平列の上下の開口水平列に表示光が入射しないようにする。
【０１１１】
すなわち、図２１に示すように、ディスプレイ１上の一連の３つの画素水平列ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３にそれぞれ対応するマスク３’上の一連の開口水平列ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３には画素水平列ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３からの表示光がそれぞれ入射するが、上記対応する開口水平列に対して上下にて隣り合う開口水平列にはそれら表示光が入射しないように、各画素水平列および各開口水平列に対応した水平スリット状の開口部ｌｓ１，ｌｓ２，ｌｓ３を第２のマスク５に設ける。
【０１１２】
ここで、先に説明した実施形態１〜４では、横レンチキュラーレンズによりディスプレイ上の画素水平列をマスク上に結像させることにより、各画素水平列からの表示光がマスクにおける対応する開口水平列以外の開口水平列に到達するのを防いでいたために、一連の画素水平列、例えば、ｐ＝３であれば画素水平列ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３とそれらに対応するマスク上の開口水平列ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３の上下方向の順番が横レンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズ部の作用により逆転している。
【０１１３】
これに対し、本実施形態では、第２のマスク５を用いることにより、一連の画素水平列（例えば、ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３）の上下方向の並び順と、これら各画素水平列に対応するマスク３’上の開口水平列（例えばｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３）の上下方向の並び順とが一致する。
【０１１４】
これにより、垂直方向に関して、マスク３’の開口水平列ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３の配列順が実施形態１〜４でのマスクとは異なるが、これは単に実施形態１〜４でのマスクの開口水平列を上下方向に並べ替えたものに過ぎず、マスク３’の開口部の配置パターンについての水平方向の関係式は、実施形態１〜４にて説明したものがすべて成り立つ。
【０１１５】
（実施形態６）
図２２には、本発明の実施形態６である立体画像表示装置の構成を示している。本実施形態は、実施形態３と類似する点が多く、ここでの説明は実施形態３と異なる点を重点的に行う。
【０１１６】
本実施形態では、ディスプレイ１１’として透過型の画像表示ユニット、例えば透過型ＬＣＤを用いている。バックライトパネル６とＬＣＤ１１’との間には、ＬＣＤ１１’上の画素水平列に入射するバックライトパネル６からの照明光の上下方向の拡散を抑えるための２枚の水平スリット状の開口部を持つ第２のマスク（制限部材）５−１，５−２が配置されている。
【０１１７】
ＬＣＤ１１’の前面には、第３実施形態と同様なマスク１３’が設けられ、このマスク１３’は、ＬＣＤ１１’上の各画素水平列での画素の配置に対応する開口部の配置パターンを持った開口水平列を有する。
【０１１８】
バックライトパネル６からの照明光は、水平スリット状の開口部を持つ第２および第３のマスク５−１，５−２によって上下方向の広がり制限を受けてＬＣＤ１１’に入射するが、この入射した照明光はＬＣＤ１１’を透過する際にＬＣＤ１１’の画素構造によって若干拡散する。
【０１１９】
しかし、本実施形態では、ＬＣＤ１１’とマスク１３’との間隔が十分短いため、マスク１３’において、各画素水平列からその画素水平列に対応する開口水平列以外の開口水平列に入射する光束は少なく、クロストークなどの問題は生じない。
【０１２０】
なお、本発明が解決せんとするＬＣＤの画素構造による拡散に起因する観察面でのクロストークは、立体画像表示のための水平方向の表示光の方向づけを透過型ディスプレイに入射する照明光の方向づけによって行う場合に、方向づけられた照明光が透過型ディスプレイの画素構造により散乱を受けた後、ディスプレイ面から観察面までの比較的長い距離、例えば６００ｍｍ程度を進むうちに散乱による光線の角度の変化が観察面において大きな水平方向の位置ずれとなり、設定された観察位置からずれるために生ずるものであるが、本実施形態はこの場合と異なるものである。
【０１２１】
また、図２２中の第２のマスク５−１，５−２を、図１等に示した横レンチキュラーレンズ２に置き換えても良好な観察が可能であり、更に光の利用効率を利用効率を高めることができる。
【０１２２】
第２のマスク５−１，５−２又は、上記横レンチキュラーレンズ等の、光の上下方向の広がりを制限する部材を光源と表示装置間に設置することで、透過型表示装置を用いた場合であっても、当該表示装置における光の散乱に起因するクロストークの発生を有効に抑制することが出来る。
【０１２３】
（第７実施形態）
本実施形態では、特に横レンチキュラーレンズを構成する１つのシリンドリカルレンズが１行の画素水平列に対応し，該画素水平列からの表示光をマスクの１水平列の上に、垂直方向に結像する構成について説明する。
【０１２４】
第１実施形態等においては，視点数がｒであって、表示装置上に配置される各視点に対応する画素配置のマトリックスをｒ＝ｐ（行）・ｑ（列）と見なした場合，横レンチキュラーレンズを構成する１つのシリンドリカルレンズの幅はｐ行の画素水平列に対応する構成について説明した。この場合には、１つのシリンドリカルレンズに対応したｐ行の画素水平列からの表示光は、当該シリンドリカルレンズにより、それぞれ対応するｐ行のマスクの水平開口列上に垂直方向に結像していた。これに対し、本実施例では，１行の画素水平列に対応したシリンドリカルレンズを設け，該画素水平列からの表示光をマスクの１水平列の上に垂直方向に結像する構成について説明する。
【０１２５】
本実施形態では、第１実施形態と異なる点について重点的に説明する。本実施形態に係る立体画像表示装置についても、図１に示した立体画像表示装置と同様に、所定の画素配列がなされたディスプレイ１と、当該ディスプレイの画素水平列に対応したシリンドリカルレンズが垂直方向に配置された横レンチキュラーレンズ２、及び前記ディスプレイ上の画素配置などを考慮して決定される開口部の配置パターンを有するマスク３により構成される。ここで本実施形態においては横レンチキュラーレンズ２を構成する各シリンドリカルレンズが、各画素水平列に対してそれぞれ個別に設けられる点で特徴を有する。
【０１２６】
図２３は、本実施形態で用いるディスプレイに表示される、各視点に対応する画像を表示する画素の配列の一例を示す図である。本実施形態においては、横レンチキュラーレンズの各シリンドリカルレンズは１画素水平列に対応するため、各シリンドリカルレンズの垂直方向の幅は各マトリックスに含まれる行数（ｐ）には関係しない。しかし、後に説明するように、各観察位置に対応する画像の混合を防ぐために、本発明に係る立体画像表示装置の各構成要素の位置関係によって決定されるマトリックス形状に各視点に対応する画素を配置することが好ましい。
【０１２７】
図２３では、視点数ｒ＝８に対して、ｐ＝２、ｑ＝４と見なされるマトリックス配置が成されている。つまり、画素水平列が異なるごとに４（＝ｑ）画素ずつ水平方向に位置をずらし、垂直方向には２（＝ｐ）画素水平列を１つのユニットとしてマトリックス配置が成されている。言い換えれば、図２３内のｌｄ１とｌｄ２のように、１水平列おきに同じ画素配列を持った画素水平列が繰り返し配置されている。
【０１２８】
図２４は，本実施例におけるマスクの開口パターンを示す図である。マスク上の水平列の内、ｌｍ１上の開口は，図２３内の画素水平列ｌｄ１の画素からの表示光を画素の視点に対応する観察面での観察位置に導く位置に配置される。また、ｌｍ２上の開口は，画素水平列ｌｄ２の画素からの表示光を画素の視点に対応する観察面での観察位置に導く位置に配置される。図２３に示したように、ディスプレイ上の画素水平列ｌｄ１とｌｄ２は交互に配置されるため、それぞれに対応する開口パターンを持つ水平開口列ｌｍ１とｌｍ２が交互に繰り返されている。また、画素水平列ｌｄ１とｌｄ２では対応する画素が水平方向にずれて配置されるため、水平開口列ｌｍ１上の開口の位置とｌｍ２上の開口の位置は，水平方向にずれている。
【０１２９】
図２５〜図２７は、ディスプレイ上の各画素とマスク上の開口、及び観察位置の関係をそれぞれ示す図である。図２５は、図２３中の画素水平列ｌｄ１と図２４中の水平開口列ｌｍ１に対応する水平断面図である。また、同様に図２６は，画素水平列ｌｄ２と水平開口列ｌｍ２に対応する水平断面図である。図２７は，図２５と図２６を重ねて示した図である。
【０１３０】
画素水平列ｌｄ１，ｌｄ２とそれぞれに対応するマスクの画素水平列ｌｍ１，ｌｍ２を各図に示したように配置することにより，どちらの画素水平列と画素水平列の組においても観察位置Ｅ１からＥ８に対応する視差画像を示す画素からの表示光がそれぞれ観察位置Ｅ１からＥ８にのみ到達し，８視点の立体画像観察が可能なことが分かる。
【０１３１】
図２８は，本実施形態における横レンチキュラーレンズの作用を説明する垂直断面図である。横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は各々１つの画素水平列に対応し，該画素水平列を対応する開口水平列に垂直方向に結像する。図２８において，横レンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズ２０３には，画素水平列１１１とマスクの水平開口列３１１が対応し，シリンドリカルレンズ２０３は，画素水平列１１１をマスクの水平開口列３１１に垂直方向に結像している。また画素水平列１１１は，画素水平列ｌｄ１の画素配列を持ち，マスクの水平開口列３１１は水平開口列ｌｍ１の開口パターンを持つ。
【０１３２】
図２８においては、先に説明したように画像水平列と開口水平列は一つおきに同じ配列のものが配置され、また第１実施形態で説明した関係と同様に、ディスプレイ上に画素が配置される面と横レンチキュラーレンズの距離（Ｌｖ１）と横レンチキュラーレンズとマスク間の距離（Ｌｖ２）の比と、画像水平列と開口水平列の幅の比率が関連づけて配置されている。このため、画像水平列１１１から、本来対応しないシリンドリカルレンズであるシリンドリカルレンズ２０１に入射した光は、当該シリンドリカルレンズ２０１の作用によりマスクの水平開口列３０１に垂直方向に結像する。この時、開口水平列３０１もｌｍ１の開口パターンを持つため、結果的にシリンドリカルレンズ２０１及び２０３のいずれに入射した光線も画像水平列ｌｄ１に対応したマスクの水平開口列ｌｍ１に入射し，所定の観察位置に到達する。同様に各画素水平列からの光は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に入射しても該各画素水平列の視差画像の配列のパターン（ｌｄ１，ｌｄ２）に対応したマスクの開口水平列（ｌｍ１，ｌｍ２）に垂直方向に結像し，各観察位置に対応した画像同士の混合が生じることが無く、立体画像表示が正常に行われる。
【０１３３】
以上のように、横レンチキュラーレンズを構成するシリンドリカルレンズを一つの画像水平列に対応させることで、各画素水平列から対応する水平開口列への光路の対応付けを精密に行うことにより、各観察位置に対応した画像間の混合が効果的に防止可能となり、またカラー表示を行う際に発生する色分離を軽減することができる。
【０１３４】
また、以上説明した各実施形態では、ディスプレイの画素配列が所謂縦ストライプ状のものを用いているが、本発明は、このような縦ストライプ状の画素配列以外の画素配列を持つディスプレイを用いる場合にも適用することができる。
【０１３５】
例えば、図２９に示すような画素配列を持つディスプレイ４１を用いることもできる。すなわち、各画素水平列を構成する画素の水平方向位置が、上下にて隣り合う画素水平列を構成する画素の水平方向位置に対して１画素の半分に相当する量ずれている、いわゆるデルタ状の画素配列を持つディスプレイである。
【０１３６】
さらに、上記各実施形態では、画像表示ユニット（ディスプレイ）の各画素水平列に対してマスクの開口水平列を対応させることにより、各画素水平列の画素の水平方向位置が同じでも垂直方向の位置が異なれば、観察面上における異なる観察位置に表示光を導き、結果として各画素からの表示光の各観察位置への振り分けをマトリクス状に行って、水平方向および垂直方向のどちらか一方の解像度の劣化を他の方向にも振り分けて緩和するものである。
【０１３７】
つまり、各画素水平列での画素配列に対応するように開口部の配置パターンを変えたマスクの開口水平列を垂直方向に配置することにより、画像表示ユニットの画素配列が水平方向にずれていても、上記各実施形態で説明したすべての方法は若干の開口部のパターンの変更で成り立つ。
【０１３８】
【発明の効果】
以上説明したように、上記各実施形態によれば、透過型画像表示ユニットに限らず自由に画像表示ユニットを選定でき、また、散乱性の強い透過型画像表示ユニットを用いる場合でも、観察面でのクロストークが生じない多視点タイプの立体画像表示装置を実現することができる。
【０１３９】
さらに、カラー表示を行う際に、観察面での色分離を防止することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１である立体画像表示装置の構成を示す斜視図。
【図２】上記実施形態１の立体画像表示装置に用いられるディスプレイの画素配置を示す正面図。
【図３】上記実施形態１の立体画像表示装置に用いられるマスクの開口部配置を示す正面図。
【図４】上記実施形態１の立体画像表示装置における画素からの表示光が観察位置に到達するまでの光路を示す斜視図。
【図５】図４の立体画像表示装置の画素水平列ｌｄ１と開口水平列ｌｍ１とを通る面での断面図。
【図６】図４の立体画像表示装置の画素水平列ｌｄ２と開口水平列ｌｍ２とを通る面での断面図。
【図７】図４の立体画像表示装置の画素水平列ｌｄ３と開口水平列ｌｍ３とを通る面での断面図。
【図８】上記実施形態１の立体画像表示装置における画素水平列ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３からの表示光が観察位置に到達する様子を示す平面図。
【図９】上記実施形態１の立体画像表示装置の垂直断面図。
【図１０】本発明の実施形態２である立体画像表示装置に用いられるカラーディスプレイのサブ画素配置を示す正面図。
【図１１】本発明の実施形態３である立体画像表示装置に用いられるディスプレイの画素配置を示す正面図。
【図１２】上記第３実施形態の立体画像表示装置に用いられるマスクの開口部の配置を示す正面図。
【図１３】本発明の第４実施形態である立体画像表示装置の構成を示す斜視図。
【図１４】上記実施形態４の立体画像表示装置に用いられるディスプレイの画素配置を示す正面図。
【図１５】図１４の立体画像表示装置の画素水平列ｌｄ１と開口水平列ｌｍ１とを通る面での断面図。
【図１６】図１４の立体画像表示装置の画素水平列ｌｄ２と開口水平列ｌｍ２とを通る面での断面図。
【図１７】図１４の立体画像表示装置の画素水平列ｌｄ３と開口水平列ｌｍ３とを通る面での断面図。
【図１８】上記実施形態４の立体画像表示装置における画素水平列ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３からの表示光が観察位置に到達する様子を示す平面図。
【図１９】上記実施形態４の立体画像表示装置に用いられるマスクの開口部の配置を示す正面図。
【図２０】本発明の実施形態５である立体画像表示装置の構成を示す斜視図。
【図２１】上記実施形態５の立体画像表示装置の垂直断面図。
【図２２】本発明の実施形態６である立体画像表示装置の構成を示す斜視図。
【図２３】本発明の実施形態７の立体画像表示装置に用いられるディスプレイの画像配置を示す正面図
【図２４】上記実施形態７の立体画像表示装置に用いられるマスクの開口部配置を示す正面図
【図２５】上記実施形態７の立体画像表示装置におけるディスプレイの水平画素列ｌｄ１とマスクの水平開口列ｌｍ１とを通る面での断面図
【図２６】上記実施形態７の立体画像表示装置におけるディスプレイの水平画素列ｌｄ２とマスクの水平開口列ｌｍ２とを通る面での断面図
【図２７】上記実施形態７の立体画像表示装置におけるディスプレイの水平画素列ｌｄ１、ｌｄ２からの表示光が観察位置に到達する様子を示す平面図
【図２８】上記実施形態７の立体画像表示装置の垂直断面図
【図２９】上記各実施形態に用いることが可能なデルタ型画素配列を有するディスプレイの正面図。
【符号の説明】
１，１’，１１，１１’，２１，３１，４１　ディスプレイ
２　横レンチキュラーレンズ
３，３’，１３，２３，３３　マスク
４　観察面
Ｅ１〜Ｅ１２　観察位置
ｌｄ１，ｌｄ２，ｌｄ３　画素水平列
ｌｍ１，ｌｍ２，ｌｍ３　開口水平列

Claims (8)

1. 複数の水平画素列が垂直方向に設けられた画像表示ユニットであって、複数の観察位置に対応した画像をそれぞれ表示する画素を含む画素群が周期的に配置された画像表示ユニットと、
   前記画素からの光線のうちで所定の方向性を有する光線のみを通過させる開口部が設けられたマスク部材であって、前記開口が前記画素群に対応して水平方向に所定の周期をもって配置された水平開口列が設けられたマスク部材と、
   前記水平画素列のうちの所定の水平画素列からの光線が、それぞれ同一の周期性を持つ前記水平開口列にのみ到達するように光線を制限する制限部材とを有する立体画像表示装置であって、
   前記各観察位置に対応した画像を表示する画素からの光線は、前記マスク部材と前記制限部材を介して、所定の観察位置に到達することを特徴とする立体画像表示装置。
2. 前記画像表示ユニットにおいては、複数の観察位置に対応した画像をそれぞれ表示する画素が水平方向に配列することで前記画素群を形成し、前記水平画素列は複数の当該画素群を有し、更に当該水平画素列は当該画素群が水平方向にずれるように垂直方向に複数設けられ、
   且つ、前記マスク部材はひとつの前記画素群に対応してひとつの開口を有することを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
3. 前記画像表示ユニットにおいては、複数の観察位置に対応した画像をそれぞれ表示する画素が水平方向にはｑ画素、垂直方向にはｐ画素が配列することでｑ・ｐのマトリックス状の前記画素群が形成され、更に当該画素群が水平方向及び垂直方向にマトリックス状に設けられ、
   且つ、前記マスク部材はひとつの前記画素群に対して、垂直方向にｐ個の開口を有することを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
4. 前記画像表示ユニットにおいては、互いに異なるｃ色の光をそれぞれ射出するｃ種類の画素が水平方向に配されてあり、前記観察位置の数が前記ｃの整数倍ではないことを特徴とする請求項２に記載の立体画像表示装置。
5. 前記画像表示ユニットにおいては、互いに異なるｃ色の光をそれぞれ射出するｃ種類の画素が水平方向に配されてあり、前記水平方向の画素数ｑが前記ｃの整数倍ではないことを特徴とする請求項３に記載の立体画像表示装置。
6. 前記制限部材が、垂直方向にパワーを有し、水平方向にパワーを有さない光学作用部を垂直方向に複数配置した光学部材であることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
7. 前記制限部材が、水平方向に延びるスリット状の開口部を垂直方向に複数有する第二のマスク部材であることを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
8. 請求項１〜７のいずれかに記載の立体画像表示装置と、前記画像表示ユニットに表示される画像情報を前記立体画像表示装置に供給する画像情報供給装置とを有することを特徴とする立体画像表示システム。

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