JP2004258210A - 三次元画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の三次元画像表示装置1は、縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセル12a,12bを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセル11と、それら三次元画像表示用ピクセル11に対向し且つ各々の三次元画像表示用ピクセル11に対応して窓部22が設けられたマスクとを具備し、インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、各三次元画像表示用ピクセル11において、サブピクセル12a,12bのうち、中央部に位置したもの12aを三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したもの12bを三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用する。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元画像を表示可能な表示装置及び三次元画像を表示する画像表示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
三次元画像表示技術は様々な分類が可能であるが、一般には、両眼視差を用いる両眼視差方式と実際に空間像を形成する空間像再生方式とに分類される。
【0003】
両眼視差方式には、二眼式と多眼式とがある。二眼式は、左眼と右眼とに対応して撮影位置を2箇所とすることにより得られる左眼用の画像と右眼用の画像とを左眼と右眼とでそれぞれ見えるようにした方式である。また、多眼式は、二眼式に比べ、映像撮影位置をさらに増やした方式である。
【0004】
空間像再生方式としては、ホログラフィとインテグラル・フォトグラフィ方式(以下、IP方式という)とがある。なお、IP方式は、両眼視差方式に分類されている場合もあるが、光線の経路が撮影時と再生時とで全く逆の経路を辿ることから、光線数を十分多くし且つ画素サイズを十分小さくできた場合は完全な三次元画像が再生されるため、理想的なIP方式については空間像再生方式に分類されるべき技術である。
【0005】
ところで、多眼式やIP方式のようにメガネなしで三次元画像を表示する場合、例えば、以下の構成を採用することがある。すなわち、二次元的に配列した複数の二次元画像表示用ピクセルで個々の三次元画像表示用ピクセルを構成し、その前面側にマスクを配置する。なお、このマスクには、三次元画像表示用ピクセルよりも遥かに小さな(典型的には二次元画像表示用ピクセルとほぼ同じ大きさの)窓部が三次元画像表示用ピクセルに対応した位置に設けられている。
【0006】
このような構成によると、個々の三次元画像表示用ピクセルにより表示される要素画像はマスクによって部分的に遮られ、観察者は窓部を透過したもののみを視認することとなる。したがって、或る窓部を介して視認される二次元画像表示用ピクセルを観察位置毎に異ならしめることができ、メガネを使用することなく三次元画像を表示することができる。
【0007】
しかしながら、この構成を採用した場合、正しい位置から観察したときには本来の像,すなわち真の像,が知覚されるものの、観察位置をずらすと、徐々に真の像とは異なる偽像が混在するようになり、最終的には偽像のみが知覚される。これは、観察位置をずらすと、広視野角側では、或る三次元画像表示用ピクセルに対向した窓部から、その隣りの三次元画像表示用ピクセルによって表示される要素画像の一部が視認されるためである。
【0008】
上記の構成を採用した三次元画像表示装置は、様々な分野での利用が可能であり、医療用途はその重要な用途の1つである。この三次元画像表示装置を医療分野などで使用する場合、偽像が知覚され得ないか、或いは、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいることを観察者自身が認識可能であることが極めて重要である。しかしながら、先の構成では、偽像の知覚は避けられず、また、知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを常に認識できるものでもない。
【0009】
このような問題に対しては、光の屈折を利用することが提案されている(以下の特許文献1を参照のこと)。なお、ここでは、光シャッタとしての機能を持つと思われるカラーフィルタで三次元画像表示用ピクセルを構成するとともに、マスクを使用する代わりにカラーフィルタの背面側に白色点光源アレイを配置しているようである。
【0010】
この文献に記載された技術では、カラーフィルタと白色点光源アレイとの間に屈折率が1よりも大きな透明媒体を挿入する。こうすると、透明媒体のカラーフィルタ側の面で、各白色点光源からの光のうち広角側の光成分を全反射させることができる。そのため、透明媒体とカラーフィルタとの距離を適宜設定することにより、或る三次元画像表示用ピクセルに対向した白色点光源からの光が隣りの三次元画像表示用ピクセルに侵入するのを防止することができる。したがって、偽像が知覚されること自体を防止可能となる。
【0011】
しかしながら、この方法では光の屈折を利用しているため、真の像を知覚可能な観察位置の領域が広くなる。それゆえ、観察位置を移動させた場合に生じる画像の変化が不連続的になり、自然な運動視差が失われるか、或いは、自然な運動視差を得るために三次元画像表示用ピクセルに含まれる二次元画像表示用ピクセルの数を大幅に増大させなければならない。
【0012】
【特許文献1】
特開2002−72136
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、偽像が知覚され得ないか、或いは、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを観察者自身が認識可能であり、三次元画像表示用ピクセルに含まれる二次元画像表示用ピクセルの数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る三次元画像表示装置及びそれを用いた表示方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の側面によると、縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して窓部が設けられたマスクとを具備し、インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、前記複数の三次元画像表示用ピクセルのそれぞれにおいて、前記複数のサブピクセルのうち、中央部に位置したものを前記三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したものを前記三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用するように構成されたことを特徴とする三次元画像表示装置が提供される。
【0015】
本発明の第2の側面によると、縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して第1窓部が設けられた第1遮光層と、前記複数の三次元画像表示用ピクセルと前記第1遮光層との間にそれらから離間して配置され且つ前記第1窓部に対応した位置に第2窓部が設けられた第2遮光層とを具備したことを特徴とする三次元画像表示装置が提供される。
【0016】
本発明の第3の側面によると、縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して窓部が設けられたマスクとを具備した三次元画像表示装置で三次元画像を表示する画像表示方法であって、インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、前記三次元画像表示用ピクセルのそれぞれにおいて、前記複数のサブピクセルのうち、中央部に位置したものを前記三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したものを前記三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用することを特徴とする画像表示方法が提供される。
【0017】
第1及び第2の側面において、三次元画像表示用ピクセルのそれに対向した窓部に対する相対位置は、表示面内の基準位置から遠くなるのに応じて基準位置から遠ざかる方向に段階的にシフトしていてもよい。或いは、窓部のそれに対向した三次元画像表示用ピクセルに対する相対位置は、表示面内で一定であってもよい。
【0018】
また、第3の側面に係る三次元画像表示装置は、記第1遮光層と第2遮光層との間に介在するとともにそれらを支持した透明基板をさらに具備していてもよい。
【0019】
なお、ここでは、用語「インテグラル・フォトグラフィ(IP)方式」と用語「多眼式」とを以下のように区別する。
【0020】
多眼式は、観察位置が表示面から観察視距離Lだけ離れている場合を想定し、その場合に右眼と左眼とで2つの撮影位置で撮影した各二次元画像が観察されるような設計を採用した三次元画像表示方式である。すなわち、多眼式では、表示面から観察視距離Lだけ離れた面内に、右眼と左眼とに対応した一対の集光点を2つ以上設定するとともに、各観察位置で撮影した二次元画像を表示するための表示光がそれら集光点にそれぞれ集光するように設計する。なお、ここで用いられる二次元画像は透視投影法により撮像される。
【0021】
このような設計によると、観察者は画面から観察視距離Lだけ離れた位置で、メガネを使用することなく右眼と左眼とで別々の像(2つの撮影位置で撮影した各二次元画像)を見ることができる。さらに、上記一対の集光点を水平方向に2つ以上並べると、観察位置を左及び/または右方向に移動させるのに応じて、左眼で観察される像及び右眼で観察される像の双方が切り替わる。したがって、観察者は、観察位置の移動に応じて三次元画像が変化する様子を確認することができる。
【0022】
他方、IP方式は、各撮影位置で撮影した二次元画像が一点に集光しないような設計を採用した三次元画像表示方式である。例えば、観察位置が表示面から無限遠だけ離れている場合を想定し、その場合に片眼で観察される画像が観察角度に応じて複数の撮影位置で撮影した各画像毎に切り替わるように設計する。具体的には、多眼式の透視投影とは異なり、平行投影法で撮影した画像を用いる。
【0023】
このような設計によると、現実的には表示面から無限遠だけ離れた位置から観察することはないので、片眼で観察される二次元画像が何れかの撮影位置で撮影した二次元画像と等しくなることはない。しかしながら、右眼で観察される二次元画像と左眼で観察される二次元画像のそれぞれは、複数の方向から平行投影法で撮影した画像の足し合わせにより構成されることで、平均的にはその観察位置から撮像した透視投影法による二次元画像となる。このような構成により右眼と左眼で別々の像を見ることができ、観察者が知覚する三次元画像は、撮影された物体を何れかの方向から実際に観察した場合に認識される三次元画像と同等となる。
【0024】
また、用語「基準位置」は、表示面内に位置した任意の一点、または、表示面内に位置した任意の直線を意味する。「基準位置」は表示面内の何処に設定してもよいが、「基準位置」が点である場合、典型的には、表示面のほぼ中心に設定する。また、「基準位置」が直線である場合、典型的には、表示面のほぼ中心を通り且つ観察者の両眼を結ぶ線に対して垂直となるように設定する。
【0025】
【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。なお、各図において、同様または類似する機能を有する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0026】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図である。図1に示す三次元画像表示装置1は、IP方式により三次元画像を表示可能であり、縦横に配列した三次元画像表示用ピクセル11と、それらから離間するとともにそれら三次元画像表示用ピクセル11に対応して窓部22が設けられたマスク20とを備えている。
【0027】
図2は、図1に示す構造を液晶表示装置を用いて実現した例を示す断面図である。図2では、三次元画像表示用ピクセル11を透過型の液晶表示装置10のピクセルで構成し、液晶表示装置10の背面側には面光源であるバックライト30を配置している。また、液晶表示装置10の前面側には、マスクとしての機能を有するマスク装置20を配置している。
【0028】
なお、透過型の液晶表示装置10を使用する場合、マスク装置20はバックライト30と液晶表示装置10との間に配置してもよい。また、液晶表示装置10及びバックライト30の代わりに有機EL(エレクトロルミネッセンス)表示装置や陰極線管表示装置やプラズマ表示装置などのように自発光型の表示装置を使用する場合、マスク装置20は先の自発光型表示装置の前面側に配置する。
【0029】
マスク装置20としては、透明基板上に窓部22に対応した開口を有する遮光体パターンを形成したものや遮光板に窓部22に対応した貫通孔を設けたものなどを使用することができる。或いは、マスク装置20として、透過型の液晶表示装置のように、窓部22の配置、寸法、形状などを任意に変更可能なものを使用してもよい。
【0030】
図3(a)は、図1に示す三次元画像表示装置1で三次元画像表示用ピクセル11に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。また、図3(b)は、図1に示す三次元画像表示装置1でマスク20に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。
【0031】
図3(a)に示すように、それぞれの三次元画像表示用ピクセル11は、二次元的に配列した複数のサブピクセル12で構成されている。また、本実施形態では、図3(b)に示すように、窓部22は規則的に配置されており、したがって、窓部22の三次元画像表示用ピクセル11に対する相対位置は表示面内で一定である。
【0032】
三次元画像表示装置1がモノクロタイプである場合、例えば、それぞれのサブピクセル12の表示色を同一とし、個々のサブピクセル12を二次元画像表示用ピクセルとすることができる。この場合、通常、各窓部22は、1つのサブピクセル12に相似した形状,典型的には1つのサブピクセル12とほぼ同一の形状及び寸法,とする。
【0033】
また、三次元画像表示装置1がフルカラータイプである場合、例えば、表示色が赤、緑、青色の3つのサブピクセル12で二次元画像表示用ピクセルを構成することができる。或いは、赤、緑、青色のサブピクセル12のそれぞれで二次元画像表示用ピクセルを構成してもよい。前者の場合、通常、各窓部22は、赤、緑、青色の3つのサブピクセル12で構成された二次元画像表示用ピクセルの1つに相似した形状,典型的には1つの二次元画像表示用ピクセルとほぼ同一の形状及び寸法,とする。また、後者の場合、通常、各窓部22は、1つのサブピクセル12に相似した形状,典型的には1つのサブピクセル12とほぼ同一の形状及び寸法,とする。
【0034】
また、図3(b)では、窓部を格子状に設けた例を示したが、窓部は空間的に均等に配置されていれば良く、例えば市松模様状に配置しても良い。
【0035】
本実施形態では、上記の三次元画像表示装置1で例えば以下の方法により表示を行い、それにより、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを観察者自身が認識可能とする。
【0036】
図4は、図3(a)の三次元画像表示用ピクセル11と図3(b)のマスク20とを用いた三次元画像表示装置1を概略的に示す平面図である。なお、図4において、マスク20については、窓部22のみを描いている。
【0037】
本実施形態では、各々の三次元画像表示用ピクセル11に含まれる複数の二次元画像表示用ピクセル,ここではサブピクセル12,のうち、中央部に位置したもの(サブピクセル12a)を三次元画像の表示に利用し、周縁部に位置したもの(サブピクセル12b)をその三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用する。なお、各三次元画像表示用ピクセル11に含まれる複数の二次元画像表示用ピクセル12によって表示される画像のうち三次元画像の表示に利用される画像を要素画像と呼ぶこととする。
【0038】
図5(a)は、図4に示す三次元画像表示装置1と観察位置との関係を概略的に示す図である。また、図5(b)は、図5(a)に示す各観察位置で観察した場合に知覚される三次元画像を概略的に示す図である。なお、図5(a)において、破線51は三次元画像表示用ピクセル11間の境界とマスク20の窓部22とを結ぶ直線である。また、図5(a)において、破線52は真の像のみが知覚される観察位置と偽像が知覚される観察位置との境界を示しており、破線52よりも下方の領域が真の像のみが知覚される観察位置に対応している。以下、真の像のみが知覚される観察位置を「視域」という。
【0039】
図5(b)に示すように、観察位置A,B1,B2では、真の像61aのみが知覚される。また、図5(a)に示す破線52よりも下方の領域(視域)内で観察した場合、観察位置に応じて真の像61aの見え方が変化する。
【0040】
観察位置C1,C2,D1,D2では、真の像61aと偽像61b(これは、或る窓部22に対向した三次元画像表示用ピクセル11の隣りの三次元画像表示用ピクセル11により表示される要素画像の一部を観察したために認識される画像である)とが混在して知覚される。知覚される三次元画像に占める偽像61bの割合は、広視野角側ほど大きくなる。そして、観察位置E1,E2では、全ての窓部22について、隣りの三次元画像表示用ピクセル11により表示される要素画像の一部が観察されるため、偽像61bのみが知覚されることとなる。
【0041】
本実施形態では、図4に示すサブピクセル12bで、真の像61aや偽像61bから区別可能な警告用画像を表示する。例えば、サブピクセル12bの全てを暗表示状態とするか或いは明表示状態とする。サブピクセル12bは三次元画像表示用ピクセル11間の境界に位置しているので、例えば、観察位置をB1からC1へと移動させる場合、偽像61bが現れるのに先立って直線状の警告用画像62が現れる。観察位置をC1からD1へ移動させると、警告用画像62は、知覚される三次元画像に占める偽像61bの割合が増加するのに伴って、図中、左側から右側へと移動する。さらに、観察位置をD1からE1へと移動させると、警告用画像62は消え、偽像61bのみが知覚される。
【0042】
なお、この警告用画像62は、片眼が図5(a)に示す破線52よりも外側の領域に位置し、両眼が全ての破線51を超えるまでの間は1本の直線として知覚される。
【0043】
このように、本実施形態によると、観察者は、観察位置が視域から外れたことを、直線状の警告用画像62によって認識することができる。なお、図5(a),(b)では観察位置を水平方向に移動させる場合について説明したが、垂直方向に移動させる場合も同様の方法により、観察者は、観察位置が視域から外れたことを認識することができる。この場合、警告用画像は一本の水平な直線となる。また、この警告用画像62は観察位置の移動に伴って移動するので、真の像61aや偽像61bが直線状部分を含んでいる場合であっても、直線状の警告用画像62はそれらから容易に区別され得る。
【0044】
さらに、本実施形態では、光の屈折を利用した場合とは異なり、先の効果を得るのに伴って真の像が知覚され得る視距離における視域幅(或いは、真の像が知覚され得る観察位置の領域)が広げられることはない。そのため、三次元画像表示用ピクセル11に含まれる二次元画像表示用ピクセル(サブピクセル12または12a)の数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る。
【0045】
このように、本実施形態によると、観察位置が視域から外れたことを観察者に確実に認識させることが可能である。この効果は、IP方式を採用した場合にのみ得られ、二眼式や多眼式を採用した場合には得ることはできない。これについては、図6を参照しながら説明する。
【0046】
図6は、二眼式を採用して警告用画像を表示させた場合を概略的に示す図である。図6において、領域52Rは、右側の窓部22を介して右眼用の画像を観察可能な領域81Rと左側の窓部22を介して右眼用の画像を観察可能な領域82Rとが重なった領域である。また、領域52Lは、右側の窓部22を介して左眼用の画像を観察可能な領域81Lと左側の窓部22を介して左眼用の画像を観察可能な領域82Lとが重なった領域である。さらに、領域83は、警告用画像が観察される領域を示している。
【0047】
二眼式では、左眼が破線52Lで囲まれた領域内に位置し且つ右眼が破線52Rで囲まれた領域内のみに位置している場合に、真の像のみが知覚される。観察位置がずれて一方の眼が領域83内に位置すると、観察者は警告用画像を知覚することとなり、観察位置が視域から外れたことを認識する。
【0048】
しかしながら、領域85は、右側の窓部22を介して左眼用の画像を観察可能な領域81Lと左側の窓部22を介して右眼用の画像を観察可能な領域82Lとが重なった領域、及び、右側の窓部22を介して右眼用の画像を観察可能な領域81Lと左側の窓部22を介して左眼用の画像を観察可能な領域82Lとが重なった領域である。すなわち、観察位置が領域85内にある場合、観察者は警告用画像を知覚せず、しかも、歪んだ三次元画像を知覚することとなる。そのため、観察位置がずれて、一方の眼が領域85内に位置し且つ他方の眼が領域52Lまたは領域52R内に位置した場合、或いは、両眼が領域85内に位置した場合に、観察者が観察位置が視域から外れたことを認識することは極めて困難である。
このように、多眼式では、観察位置が視域から外れたことを観察者に確実に認識させることができない。
【0049】
本実施形態では、図4に示すように三次元画像の表示に利用するサブピクセル12aに対して警告用画像62の表示に利用するサブピクセル12bを配置したが、他の配置を採用することも可能である。
【0050】
図7は、図4に示す三次元画像表示装置1の変形例を概略的に示す平面図である。図4では、各々の三次元画像表示用ピクセル11において、それらに含まれるサブピクセル12のうち、下端の一行及び右端の一列を警告用画像62の表示に利用するサブピクセル12bとした。これに対し、図7では、各々の三次元画像表示用ピクセル11において、それらに含まれるサブピクセル12のうち、下端の一行及び右端の一列に加えて、上端の一行及び左端の一列をも警告用画像表示用のサブピクセル12bとする。こうすると、警告用画像表示用のサブピクセル12bに対する三次元画像の表示に利用するサブピクセル12aの比は低下するが、より知覚され易い警告用画像62を表示可能となる。
【0051】
本実施形態では、各々の三次元画像表示用ピクセル11においてサブピクセル12bが形成する行または列は、一行または一列に限られず、複数行または複数列であってもよい。また、観察位置が視域から外れたことを観察者が認識可能である方向が左右方向のみで十分である場合、または、水平方向にのみ視差情報を付与した一次元IP方式の場合、各々の三次元画像表示用ピクセル11において、上下に隣り合う三次元画像表示用ピクセル11間の境界に沿って配列した警告用画像表示用のサブピクセル12bは設けなくてもよい。同様に、観察位置が視域から外れたことを観察者が認識可能である方向が上下方向のみで十分である場合、各々の三次元画像表示用ピクセル11において、左右に隣り合う三次元画像表示用ピクセル11間の境界に沿って配列した警告用画像表示用のサブピクセル12bは設けなくてもよい。
【0052】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態は、窓部22に対する三次元画像表示用ピクセル11の相対位置が、表示面内の基準位置から遠くなるのに応じて基準位置から遠ざかる方向に段階的にシフトしていること以外は第1の実施形態と同様である。
【0053】
図8(a)は、本発明の第2の実施形態に係るIP方式の三次元画像表示装置を概略的に示す平面図である。図8(b)は、図8(a)の三次元画像表示装置における窓部22に対する三次元画像表示用ピクセル11の相対位置を概略的に示す平面図である。なお、図8(b)に示す三次元画像表示用ピクセル11は、図8(a)に示す三次元画像表示用ピクセル11のうち領域B0内に位置したものである。
【0054】
図8(a),(b)に示す構造では、窓部22の水平方向の間隔を一定とするとともに、各三次元画像表示用ピクセル11におけるサブピクセル12aの水平方向の配列数を、領域A0,A2R,A4R,A2L,A4Lでは9個とし、領域A1R,A3R,A1L,A3Lでは10個としている。これにより、窓部22に対する三次元画像表示用ピクセル11の相対位置を、中央に描いた三次元画像表示用ピクセル11の中心を通り且つ垂直方向に延在した直線から遠くなるのに応じてその直線から離れる方向に段階的にシフトさせている。また、この構造では、窓部22の垂直方向の間隔を一定とするとともに、窓部22に対する三次元画像表示用ピクセル11の相対位置を、中央に描いた三次元画像表示用ピクセル11の中心を通り且つ水平方向に延在した直線から遠くなるのに応じてその直線から離れる方向に段階的にシフトさせている。
【0055】
なお、図8(a)では、中央に描いた三次元画像表示用ピクセル11の中心が基準位置に相当している。すなわち、図8(a)に示す領域A0と領域B0とが重なり合った領域内では、図8(b)に示すように窓部22は三次元画像表示用ピクセル11の中心と対向している。これに対し、領域A0よりも右側の領域では三次元画像表示用ピクセル11は窓部22の中心よりも右側の位置に対向し、左側の領域では三次元画像表示用ピクセル11窓部22の中心よりも左側の位置に対向している。同様に、領域B0よりも上側の領域では三次元画像表示用ピクセル11は窓部22の中心よりも上側の位置に対向し、下側の領域では三次元画像表示用ピクセル11窓部22の中心よりも下側の位置に対向している。
【0056】
このような構造を採用すると、第1の実施形態で説明したのと同様の方法で表示を行うことにより、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを観察者自身が認識可能となる。また、本実施形態では、第1の実施形態と同様に、三次元画像表示用ピクセル11に含まれる二次元画像表示用ピクセル(サブピクセル12または12a)の数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る。
【0057】
さらに、第2の実施形態では、上記の構造を採用しているため、第1の実施形態とは異なる警告用画像62を観察者に知覚させることができる。
【0058】
図9(a)は、図8(a),(b)に示す三次元画像表示装置1と観察位置との関係を概略的に示す図である。また、図9(b)は、図9(a)に示す各観察位置で観察した場合に知覚される三次元画像を概略的に示す図である。図5(a)では、三次元画像表示用ピクセル11間の境界とマスク20の窓部22とを結ぶ直線51は互いに平行であったのに対し、図9(a)では、互いに平行な複数本の直線51からなる直線群が一点55で交差している。
【0059】
図9(b)に示すように、観察位置A,B1,B2では、真の像61aのみが知覚される。また、図9(a)に示す破線52よりも下方の領域(視域)内で観察した場合、観察位置に応じて真の像61aの見え方が変化する。これは、図5(a),(b)を参照して説明したのと同様である。
【0060】
観察位置C1,C2では、双方の眼が視域外であって警告用画像が分布を持って表示されている交点55付近に位置している。そのため、観察者は、ほぼ画面全体にわたる警告用画像62を知覚することとなる。なお、ここでは、一例として、警告用画像62を市松模様状としている。また、ここでは、観察者が警告用画像62を知覚し易いように、隣り合う三次元画像表示用ピクセル11間の境界に位置したピクセル12bの列数Nと、ピクセル12bの幅wと、マスク20と交点55との距離(視距離)Lと、三次元画像表示用ピクセル11とマスク20との間のギャップgと、両眼の間隔Dとが、不等式:D≦N×w×L/gを満足するように設計している。D>N×w×L/gの場合、観察位置C1,C2では、警告用画像は画面内にほぼ等間隔に位置する複数の垂直な直線として視認される。
【0061】
観察位置を広視野角側に移動させると、観察者は、一方の眼からは偽像61bを、他方の眼からは画面全体にわたる警告用画像62を知覚することとなる。観察位置をさらに広視野角側に移動させた観察位置E1,E2では、偽像61bのみが知覚される。
【0062】
このように、本実施形態によると、警告用画像62を二次元化することができる。したがって、警告用画像62の真の像61aや偽像61bからの識別がより容易になる。
【0063】
なお、画面全体に表示された警告用画像62が知覚されるのは、観察位置を直線51の交点55の近傍に位置させた場合のみである。例えば、観察位置D1,D2では、知覚される警告用画像62の幅が狭くなる。このように、本実施形態では、観察位置を直線51上とした場合に警告用画像62の画面全体に占める割合は、直線51の交点から観察位置までの距離が長くなるほど低下する。しかしながら、その距離が十分に短ければ、第1の実施形態よりも、警告用画像62はより知覚され易い。
【0064】
また、図5(a)と図9(a)との比較から明らかなように、本実施形態は、第1の実施形態に比べ、視域を広げるうえで有利である。なお、図9(a)に示すように、複数本の直線51が互いに平行であることは、IP方式を採用した場合に生じる特徴の1つである。
【0065】
先の例では、図8(a),(b)に示すように三次元画像の表示に利用するサブピクセル12aに対して警告用画像62の表示に利用するサブピクセル12bを配置したが、他の配置を採用することも可能である。
【0066】
例えば、各々の三次元画像表示用ピクセル11において、それらに含まれるサブピクセル12のうち、下端の一行及び右端の一列に加えて、上端の一行及び左端の一列をも警告用画像表示用のサブピクセル12bとしてもよい。
【0067】
また、各々の三次元画像表示用ピクセル11においてサブピクセル12bが形成する行または列は、一行または一列に限られず、複数行または複数列であってもよい。
【0068】
さらに、観察位置が視域から外れたことを観察者が認識可能である方向が左右方向のみで十分である場合、または、水平方向にのみ視差情報を付与した一次元IP方式の場合、各々の三次元画像表示用ピクセル11において、上下に隣り合う三次元画像表示用ピクセル11間の境界に沿って配列した警告用画像表示用のサブピクセル12bは設けなくてもよい。同様に、観察位置が視域から外れたことを観察者が認識可能である方向が上下方向のみで十分である場合、各々の三次元画像表示用ピクセル11において、左右に隣り合う三次元画像表示用ピクセル11間の境界に沿って配列した警告用画像表示用のサブピクセル12bは設けなくてもよい。
【0069】
また、図8(a),(b)では、三次元表示用ピクセル11に対する三次元表示用ピクセル11の相対位置は、領域A1R,A3R,A1L,A3Lに含まれる各三次元画像表示用ピクセル11においてサブピクセル12aを外側に1列増やすことで窓部22の中心を通り且つ上下方向に延在した基準線から遠くなるのに応じて基準線から離れる方向にシフトさせているが、他の構造を採用することもできる。例えば、窓部22に対する三次元表示用ピクセル11の相対位置は、中央の三次元表示用ピクセル11の中心を通り且つ左右方向に延在した基準線から遠くなるのに応じて基準線から離れる方向にシフトしていてもよい。また、三次元表示用ピクセル11の窓部22に対する相対位置は、中央の三次元表示用ピクセル11の中心(基準点)から遠くなるのに応じて基準点から離れる方向にシフトしていてもよい。
【0070】
第1及び第2の実施形態において、警告用画像表示用のサブピクセル12bは、表示状態を変更不可能であってもよい。或いは、警告用画像表示用のサブピクセル12bは、サブピクセル12aと同様に、表示状態を任意に変更可能であってもよい。また、第1及び第2の実施形態において、サブピクセル12aを駆動するための駆動回路とサブピクセル12bを駆動するための駆動回路とを別々に設けてもよく、或いは、それらを同一の駆動回路で駆動してもよい。すなわち、第1及び第2の実施形態では、警告用画像62を表示するための構成を、ハードウェアを適宜設計することによって実現してもよく、或いは、単なる信号処理によって実現することもできる。何れの場合であっても、三次元画像表示装置1の設計や製造は容易である。
【0071】
また、第1及び第2の実施形態において、警告用画像表示用サブピクセル12bの表示状態を変更可能とする場合、サブピクセル12aにより動画を表示する際には警告用画像表示用サブピクセル12bにより静止画を表示し、サブピクセル12aにより静止画を表示する際には警告用画像表示用サブピクセル12bにより動画を表示してもよい。
【0072】
第1及び第2の実施形態において、真の像61aや偽像61bと警告用画像62とは表示色が異なっていてもよい。また、真の像61aや偽像61bと警告用画像62とは空間周波数が互いに異なっていてもよい。さらに、真の像61aや偽像61bと警告用画像62とは、表示色及び空間周波数の双方が互いに異なっていてもよい。
【0073】
また、警告用画像の表示位置は、画面全面ではなく、一部であっても良い。具体的には、垂直視差がなく水平視差のみの場合は、水平方向に伸びた帯状の領域のみ警告用画像を設けても良い。帯状の領域は、画面上部、または下部、または中央に設けることができる。一方、垂直視差もある場合は、画面の周囲に額状に警告用画像を設けても良い。いずれにしろ、視距離によっては警告用画像が離散的に表示される可能性を考慮に入れて、水平または垂直方向に連続的な領域に警告用画像を設けることで、より確実に警告用画像を視認させることができる。
【0074】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図10は、本発明の第3の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図である。図10に示す三次元画像表示装置1は、縦横に配列した三次元画像表示用ピクセル11と、それらに対向したマスク20とを備えている。
【0075】
マスク20は、透明基板23と、透明基板23の一方の主面上に設けられた第1遮光層24と、透明基板23の他方の主面上に設けられた第2遮光層25とを備えている。なお、第2遮光層25は、遮光体層25aと反射層25bとを含んでいる。
【0076】
第1遮光層24には、三次元画像表示用ピクセル11に対応して第1窓部22−1が設けられている。これら第1窓部22−1の寸法や配置は、以下で詳述するように定めることができる。
【0077】
第2遮光層25には、三次元画像表示用ピクセル11及び第1窓部22−1に対応して第2窓部22−2が設けられている。これら第2窓部22−2は、第1及び第2の実施形態で説明した窓部22に相当している。したがって、三次元画像表示装置1がモノクロタイプである場合、各第2窓部22−2は、例えば、三次元画像表示用ピクセル11に含まれる1つのサブピクセルに相似した形状,典型的には1つのサブピクセル12とほぼ同一の形状及び寸法,とすることができる。また、三次元画像表示装置1がフルカラータイプである場合、各第2窓部22−2は、例えば、赤、緑、青色の3つのサブピクセルで構成された二次元画像表示用ピクセルの1つに相似した形状,典型的には1つの二次元画像表示用ピクセルとほぼ同一の形状及び寸法,とすることができる。或いは、各窓部22−2は、1つのサブピクセルに相似した形状,典型的には1つのサブピクセルとほぼ同一の形状及び寸法,としてもよい。
【0078】
本実施形態では、上記の構成において、各種寸法や配置を以下のように定めることができる。すなわち、まず、或る三次元画像表示用ピクセル11の輪郭上に位置した各点について、その点と当該三次元画像表示用ピクセル11に対向した第2窓部22−2の輪郭(三次元画像表示用ピクセル11側の)上に位置した点とを通る直線のうち、基板面に対して為す角度が最も小さい直線53を考える。第1窓部22−1の位置及び寸法は、その輪郭(上側)が第1遮光層24の上面と先の直線53との交差部にほぼ一致するように定める。
【0079】
このような構造を採用すると、或る三次元画像表示用ピクセル11に含まれるサブピクセルからの表示光は、当該三次元画像表示用ピクセル11に対向した第2窓部22−2及び第1窓部22−1を通過可能であるが、その隣りの三次元画像表示用ピクセル11に含まれるサブピクセルからの表示光は先の第1窓部22−1を通過することはできない。そのため、観察者は、真の像のみを知覚し、偽像を知覚することはない。
【0080】
また、本実施形態では、光の屈折を利用した場合とは異なり、先の効果を得るのに伴って真の像が知覚され得る視野角が広げられることはない。そのため、三次元画像表示用ピクセル11に含まれる二次元画像表示用ピクセルの数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る。
【0081】
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
図11は、本発明の第4の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図である。本実施形態は、第1窓部22−1が第1及び第2の実施形態で説明した窓部22に相当するとともに、第2窓部22−2の寸法や配置を以下に説明するように定めること以外は、第3の実施形態と同様である。
【0082】
すなわち、本実施形態では、まず、或る三次元画像表示用ピクセル11の輪郭上に位置した各点について、その点と当該三次元画像表示用ピクセル11に対向した第1窓部22−1の輪郭(上側の)上に位置した点とを通る直線のうち、基板面に対して為す角度が最も大きい直線54を考える。第2窓部22−2の位置及び寸法は、その輪郭(三次元画像表示用ピクセル側)が第2遮光層5の下面と先の直線54との交差部にほぼ一致するように定める。
【0083】
このような構造を採用すると、第3の実施形態と同様に、観察者は、真の像のみを知覚し、偽像を知覚することはない。また、本実施形態でも、光の屈折を利用した場合とは異なり、先の効果を得るのに伴って真の像が知覚され得る視野角が広げられることはないため、三次元画像表示用ピクセル11に含まれる二次元画像表示用ピクセルの数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る。
【0084】
なお、図10及び図11において、三次元画像表示用ピクセル11には自発光型表示装置を利用してもよい。また、図10及び図11において、三次元画像表示用ピクセル11に透過型の液晶表示装置を利用してもよい。後者の場合、バックライトは、三次元画像表示用ピクセル11よりも下側に配置する必要があり、マスク20は液晶表示装置の上側或いは下側に配置してもよい。
【0085】
第3及び第4の実施形態において、遮光層24,25は、観察者側に黒色に見える遮光体層(例えば、遮光体層25a)を備えていることが望ましい。これは、液晶表示装置のカラーフィルタにおけるブラックマトリクス部と同様に、黒表示の際の黒を十分沈ませるためである。そのような遮光体層の材料としては、酸化クロム等からなる金属膜や有機系の黒色顔料分散レジストなどを挙げることができる。なお、黒色顔料分散レジストとは黒色顔料をフォトポリマーに分散させたものであり、例えば、日立化成工業株式会社製のカラーフィルター用顔料分散型感光液「PD−170K(BM)」等が挙げられる。また、これ以外の黒色顔料分散レジストとして、カーボン(炭素)や黒色顔料とカーボンとの混合物を分散したレジストなども挙げることができる。
【0086】
第3及び第4の実施形態において、遮光層24,25のうち光源側に配置するものは、光源側に反射層(例えば、反射層25b)を備えていてもよく、或いは、備えていなくてもよい。そのような反射層を設けると、光の利用効率が向上し、より高い輝度を実現可能となる。なお、遮光体層として酸化クロム膜を使用する場合、その上に形成する反射膜としてはクロム膜等の金属膜を使用することが多い。また、通常、反射層は、その端面が遮光体層からはみ出さないように形成する。
【0087】
第3及び第4の実施形態では、1つの基板23の両面に遮光層24,25を形成したが、遮光層24,25は別々の基板上に形成してもよい。但し、前者のほうが、必要な部品の数が少ないため、後者に比べ、薄型化や軽量化などの観点で有利である。
【0088】
また、前者の構造を採用すると、後者に比べ、より容易に高い位置合わせ精度を実現可能である。すなわち、例えば、遮光層24を遮光層25よりも先に形成する場合には、遮光層24を形成する際に、位置合わせ用のマーカも形成しておく。こうすると、遮光層25を形成するためのパターニングは、先のマーカの位置を裏面から確認しながら行うことができる。
【0089】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
本例では、図2及び図4に示したのと類似の構造の三次元画像表示装置1を作製した。
【0090】
具体的には、本例では、液晶表示装置10として、UXGA−LCDパネル(画素数1600×1200、画面サイズ240mm×180mm)を使用した。この液晶表示装置10において、赤、緑、青色の3種のサブピクセル12は独立して駆動可能である。また、赤、緑、青色の各サブピクセル12の横方向の長さは50μmであり、縦方向の長さは150μmである。なお、通常の二次元画像表示装置では、横に並んだ赤、緑、青色の3つのサブピクセル12で1つの画素(トリプレット)を構成するが、本例では、赤、緑、青色の各サブピクセル12のそれぞれを二次元画像表示用ピクセルとした。また、液晶表示装置10には厚さ1.0mmのガラス基板を使用した。
【0091】
マスク20は、ガラス基板の一方の主面上にクロム膜と酸化クロム膜とを順次成膜し、それらの積層膜をパターニングすることにより形成した。なお、先のパターニングにより、遮光層には、垂直方向に延在した幅50μmのスリット状の窓部22を0.8mm間隔(中心間距離)で設けた。
【0092】
そして、このマスク20の成膜側を液晶表示装置10の前面に対向させて配置し、液晶表示装置10の前面と成膜面との距離が約2.7mmとなるように保持した。これにより、液晶表示装置10のカラーフィルタ層前面からマスク20までの距離は空気換算で約3.3mmとなった。このような設計では、視距離1mで各要素画像は窓部を中心に幅約240mm(=0.8mm×1000mm/3.3mm)の範囲で観察されることになる(これ以下、視域の幅についての記載は片目で観察できる範囲を指す。両目の場合は、両目が入ることを考慮し、ここで示す値から眼間距離である65mmを除けばよい)。
【0093】
以上の構成を採用することにより、各三次元画像表示用ピクセル11が16個のサブピクセル12を横方向に配列してなる三次元画像表示装置1を得た。なお、この三次元画像表示装置1の真の像のみが観察され得る視域は、視距離1m以下の領域には存在しない。これは、視距離1mでは、幅240mmの画面の両端の窓部からそれぞれの窓部に対応した要素画像が観察できないためである。視距離を2.0mとした場合、幅幅240mmの画面の両端の窓部からそれぞれの窓部に対応した要素画像が観察できる領域が発生し、この三次元画像表示装置1の視距離2.0mにおける視域幅は約210mm(=240mm×7視差/8視差;観察位置で光線が分散していることによる視域幅の減少を考慮)である。
【0094】
この三次元画像表示装置1において、各三次元画像表示用ピクセル11に含まれる16個のサブピクセル12のうち、両端に位置した各1個(計2個)を警告用画像表示用のサブピクセル12bとし、残りを三次元画像表示用のサブピクセル12aとした。警告用画像表示用のサブピクセル12bの全てを明表示状態に維持したままサブピクセル12aを駆動して三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。
【0095】
その結果、視距離1m以内ではどの領域でも警告用画像が混入して知覚され、真の像のみを観察できる領域が無いことをはっきりと認識できた。また、視距離2.0mでは、2サブピクセル分警告用画像を挿入したことを反映して視域幅が約150mm(=240mm×5視差/8視差)に減少したものの、図5(a),(b)を参照して説明したように、観察位置が視域を外れると、直線状の警告用画像62が現れ、知覚した画像の中に偽像61bが混入していることを容易に認識することができた。
【0096】
(比較例1)
各三次元画像表示用ピクセル11に含まれる16個のサブピクセル12の全てを三次元画像表示用のサブピクセル12aとしたこと以外は、実施例1で説明したのと同様の三次元画像表示装置1を作製した。この三次元画像表示装置1についても、サブピクセル12aを駆動して三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。その結果、観察位置が視域を外れても警告用画像62が現れることはなく、知覚した画像の中に偽像61bが混入していることを容易に認識することはできなかった。
【0097】
(実施例2)
図8(a),(b)を参照して説明したように窓部22に対する三次元画像表示用ピクセル11の相対位置を表示面内の基準位置から遠くなるのに応じて段階的に基準位置から離れる方向にシフトさせたこと以外は実施例1で説明したのと同様の構造を有する三次元画像表示装置1を作製した。具体的には、領域A0,A2R,A4R,A2L,A4Lなどでは各三次元画像表示用ピクセル11におけるサブピクセル12の水平方向の配列数を16個とし、領域A1R,A3R,A1L,A3Lなどでは各三次元画像表示用ピクセル11におけるサブピクセル12の水平方向の配列数を17個とした。なお、本例では、図9(a)に示す表示面から交点55までの表示面に垂直な方向の距離(視距離)を1mとし、視距離において真の像のみが観察され得る視域の幅を約230mm(=240mm×15視差/16視差)とした。
【0098】
この三次元画像表示装置1において、各三次元画像表示用ピクセル11に含まれる16個のサブピクセル12のうち、両端に位置した各1個(計2個)を警告用画像表示用のサブピクセル12bとし、残りを三次元画像表示用のサブピクセル12aとした。それら警告用画像表示用のサブピクセル12bを市松模様が表示されるように駆動したままサブピクセル12aを駆動して三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。
【0099】
その結果、2サブピクセル分警告用画像を挿入したことを反映して視域幅が約200mm(=240mm×13視差/16視差)に減少したものの、図8(a),(b)を参照して説明したように、観察位置を視距離に設定した状態で視域を外れると、市松模様状の警告用画像62が画面全体に現れ、知覚した画像の中に偽像61bが混入していることを極めて容易に認識することができた。また、観察位置を視距離からずらした状態で視域を外れると、市松模様状の警告用画像62が画面の一部に現れ、この場合も、知覚した画像の中に偽像61bが混入していることを容易に認識することができた。
【0100】
(比較例2)
各三次元画像表示用ピクセル11に含まれるサブピクセル12の全てを三次元画像表示用のサブピクセル12aとしたこと以外は、実施例2で説明したのと同様の三次元画像表示装置1を作製した。この三次元画像表示装置1についても、サブピクセル12aを駆動して三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。その結果、観察位置が視域を外れても警告用画像62が現れることはなく、知覚した画像の中に偽像61bが混入していることを容易に認識することはできなかった。なお、実施例2では、視域幅が約200mmであったのに対し、本比較例では視域幅は約230mm(=240mm×15視差/16視差)であった。
【0101】
(実施例3)
図12(a)乃至(h)は、本発明の実施例3で利用可能なマスク20の作製方法を概略的に示す断面図である。マスク20を作製するに当たり、まず、図12(a)に示すように、ガラス基板23の一方の主面上に、スパッタリング法により厚さ100nmの酸化クロム膜24を成膜する。次に、酸化クロム膜24上に、電子線レジストを500乃至700nm程度の厚さに塗布し、この塗膜に熱処理を施すことにより、レジスト膜71を形成する。
【0102】
次いで、電子線描画装置を用いて、レジスト膜71に対し、窓部22−1に対応してパターン描画する。さらに、このレジスト膜71に対して現像処理などを施すことにより、図12(b)に示すレジストパターン71を形成する。なお、先のパターン描画は、後述するエッチングにより、基板23の上記主面の端部に酸化クロム膜からなる位置合わせ用のマーカが形成されるように行う。
【0103】
その後、このレジストパターン71をマスクとして用いて、酸化クロム膜24に対してエッチング処理を施す。ここでは、例えば、硝酸第二セリウムアンモンと過塩素酸とを使用した等方性のウエットエッチングを行う。なお、異方性エッチングを行う場合は、例えば、四塩化炭素と酸素との混合ガスを使用してドライエッチングを行えばよい。以上のようにして、図12(c)に示す遮光体パターン24及び位置合わせ用マーカ24’を得る。
【0104】
遮光体パターン24及び位置合わせ用マーカ24’上からレジストパターン71を除去した後、図12(d)に示すように、基板23に対して、遮光体パターン24を被覆することなく位置合わせ用マーカ24’を覆うようにシール72を貼り付ける。また、その裏面のシール72に対応した位置にも、シール73を貼り付ける。
【0105】
次に、図12(e)に示すように、基板23のシール73を貼り付けた面全体に、スパッタリング法により厚さ60nmの酸化クロム膜25aを成膜する。次いで、基板23の両面に、電子線レジストを500乃至700nm程度の厚さに塗布し、この塗膜に熱処理を施すことにより、レジスト膜74a,74bを形成する。
【0106】
その後、図12(f)に示すように、基板23からシール72,73を剥離する。シール72,73を剥離すると、レジスト膜74a,74bのシール72,73上に位置した部分が除去される。
【0107】
次に、電子線描画装置を用いて、レジスト膜74bに対し、窓部22−2に対応してパターン描画する。このパターン描画の際の位置合わせには、マーカ24’を利用する。さらに、このレジスト膜74bに対して現像処理などを施すことにより、図12(g)に示すレジストパターン74bを形成する。その後、このレジストパターン74bをマスクとして用い、酸化クロム膜25aに対して図12(c)を参照して説明したのと同様のエッチング処理を施す。なお、このエッチングにより、位置合わせ用のマーカ24’は消失し得るが、マーカ24’はその役割を既に果たしているので問題はない。
【0108】
その後、図12(h)に示すように、酸化クロム膜24,25aからレジスト膜74a,74bを除去し、さらに、基板23のマーカ24’を形成した端部を切断する。以上のようにして、マスク20を得る。
【0109】
なお、図12(a)乃至(h)を参照して説明した方法では、反射層25bは省略しているが、反射層25bを設ける場合は、例えば、酸化クロム膜25aを成膜する工程とレジスト膜74bを形成する工程との間に、酸化クロム膜25a上に厚さ100nm程度のクロム膜25bを成膜する工程を追加すればよい。
【0110】
また、図12(a)乃至(h)を参照して説明した方法では、基板23のマーカ24’を形成した端部を酸化クロム膜24,25aから露出させるためにシール72,73を利用したが、マスクスパッタリング等の方法を利用してもよく、酸化クロム層25a側の面については、酸化クロム層25aまたは酸化クロム層25aとクロム膜25bとの積層膜を全面に成膜した後、そのマーカ24’に対応した部分をフッ酸で拭き取ることなどの方法を利用してもよい。
【0111】
本例では、上記の方法により、図10に示す三次元画像表示装置1を作製した。なお、本例では、三次元画像表示用ピクセル11には実施例1で使用したのと同様の液晶表示装置を使用し、その背面側にはバックライトを配置した。また、透明基板23としては厚さ1mmのガラス基板を使用し、遮光層24には垂直方向に延在した幅約160μmのスリット状の窓部22−1を0.8mm間隔(中心間距離)で設け、遮光層25には垂直方向に延在した幅50μmのスリット状の窓部22−2を0.8mm間隔(中心間距離)で設けた。さらに、マスク20と三次元画像表示用ピクセル11との間の距離(液晶表示装置10のカラーフィルタ表面からマスク20の遮光層25を設けた面までの距離に相当する)は空気換算で約3.3mmに設定し、液晶表示装置10のガラス面とマスク20の遮光層25を設けた面の間の距離は約2.7mmに設定した。
【0112】
この三次元画像表示装置1で三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。その結果、観察位置が視域から外れた要素画像については要素画像自体が見えなくなり、知覚した画像の中に偽像61bが混入することはなかった。
【0113】
(実施例4)
本例では、実施例3で説明したのと同様の方法により、図11に示す三次元画像表示装置1を作製した。なお、本例では、三次元画像表示用ピクセル11には実施例1で使用したのと同様の液晶表示装置を使用し、その背面側にはバックライトを配置した。また、透明基板23としては厚さ1mmのガラス基板を使用し、遮光層24には垂直方向に延在した幅50μmのスリット状の窓部22−1を0.8mm間隔(中心間距離)で設け、遮光層25には垂直方向に延在した幅約160μmのスリット状の窓部22−2を0.8mm間隔(中心間距離)で設け、要素画像のシフトに必要な17サブピクセルで構成される要素画像に対応する窓部については、これに対応して窓部の幅も約170μmに広げ、窓部に対して要素画像が外側にシフトするのに対応して、窓部の中心位置を約10μmずつ内側にシフトさせた。さらに、マスク20と三次元画像表示用ピクセル11との間の距離(液晶表示装置10のカラーフィルタ表面からマスク20の遮光層25を設けた面までの距離に相当する)は、空気換算で約3.3mmに設定し、液晶表示装置10のガラス面とマスク20の遮光層25を設けた面との間の距離は約2.7mmに設定した。
【0114】
この三次元画像表示装置1で三次元画像の表示を行い、観察位置を水平方向に移動させながら画面を観察した。その結果、1mの視距離において観察位置が視域から外れると、要素画像自体が見えなくなり、知覚した画像の中に偽像61bが混入することはなかった。また、視距離からはずれて観察した場合も、観察位置が視域から外れた要素画像については要素画像自体が見えなくなり、知覚した画像の中に偽像61bが混入することはなかった。
【0115】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、偽像が知覚され得ないか、或いは、観察者が知覚した三次元画像が偽像を含んでいる場合にそのことを観察者自身が認識可能であり、三次元画像表示用ピクセルに含まれる二次元画像表示用ピクセルの数が比較的少ない場合にも観察位置を移動させたときに画像が滑らかに変化し得る三次元画像表示装置及びそれを用いた表示方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図。
【図2】図1に示す構造を液晶表示装置を用いて実現した例を示す断面図。
【図3】(a)は図1に示す三次元画像表示装置で三次元画像表示用ピクセルに採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図、(b)は図1に示す三次元画像表示装置でマスクに採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図。
【図4】図3(a)の三次元画像表示用ピクセルと図3(b)のマスクとを用いた三次元画像表示装置を概略的に示す平面図。
【図5】(a)は図4に示す三次元画像表示装置と観察位置との関係を概略的に示す図、(b)は(a)に示す各観察位置で観察した場合に知覚される三次元画像を概略的に示す図。
【図6】二眼式を採用して警告用画像を表示させた場合を概略的に示す図。
【図7】図4に示す三次元画像表示装置の変形例を概略的に示す平面図。
【図8】(a)は本発明の第2の実施形態に係るIP方式の三次元画像表示装置を概略的に示す平面図、(b)は(a)の三次元画像表示装置における窓部に対する三次元画像表示用ピクセルの相対位置を概略的に示す平面図。
【図9】(a)は図8(a),(b)に示す三次元画像表示装置と観察位置との関係を概略的に示す図、(b)は(a)に示す各観察位置で観察した場合に知覚される三次元画像を概略的に示す図。
【図10】本発明の第3の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図。
【図11】本発明の第4の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す断面図。
【図12】(a)乃至(h)は、本発明の実施例3で利用可能なマスクの作製方法を概略的に示す断面図。
【符号の説明】
1…三次元画像表示装置、10…液晶表示装置、11…三次元画像表示用ピクセル、12…サブピクセル、12a…サブピクセル、12b…サブピクセル、20…マスク、22…窓部、22−1…第1窓部、22−2…第2窓部、23…透明基板、24…第1遮光層、24’…位置合わせ用マーカ、25…第2遮光層、25a…遮光体層、25b…反射層、30…バックライト、51…直線、52…境界、53…直線、54…直線、55…交点、61a…真の像、61b…偽像、62…警告用画像、71…レジスト膜、72…シール、73…シール、74a…レジスト膜、74b…レジスト膜。
Claims (5)
- 縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して窓部が設けられたマスクとを具備し、
インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルのそれぞれにおいて、前記複数のサブピクセルのうち、中央部に位置したものを前記三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したものを前記三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用するように構成されたことを特徴とする三次元画像表示装置。 - 前記三次元画像表示用ピクセルのそれに対向した前記窓部に対する相対位置は、表示面内の基準位置から遠くなるのに応じて前記基準位置から遠ざかる方向に段階的にシフトしていることを特徴とする請求項1に記載の三次元画像表示装置。
- 縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して第1窓部が設けられた第1遮光層と、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルと前記第1遮光層との間にそれらから離間して配置され且つ前記第1窓部に対応した位置に第2窓部が設けられた第2遮光層とを具備したことを特徴とする三次元画像表示装置。 - 前記第1遮光層と前記第2遮光層との間に介在するとともにそれらを支持した透明基板をさらに具備したことを特徴とする請求項3に記載の三次元画像表示装置。
- 縦横に配列され且つそれぞれが複数のサブピクセルを配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向し且つ各々の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して窓部が設けられたマスクとを具備した三次元画像表示装置で三次元画像を表示する画像表示方法であって、
インテグラル・フォトグラフィ方式により三次元画像を表示し、
前記三次元画像表示用ピクセルのそれぞれにおいて、前記複数のサブピクセルのうち、中央部に位置したものを前記三次元画像の表示に利用するとともに、周縁部に位置したものを前記三次元画像から区別可能な警告用画像の表示に利用することを特徴とする画像表示方法。
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