JP2005031367A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表示面から離れた位置に立体画像を再現しても解像度を低下させることなく、かつ観測者を基準にして画面から離れる方向に視域が狭くなるのを防止することを可能にする。
【解決手段】観測者からみて凹面状または凸面状の表示面内に位置が定められた画素がマトリクス状に配置される表示部と、２次元パターンを前記表示部の前記表示面に表示する２次元パターン表示手段と、複数の開口部または複数のレンズを有し前記画素からの光線を制御する光線制御部とを備えていることを特徴とする。
【選択図】 図１

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する。
【０００２】
【従来の技術】
多数の視差画像を表示するインテグラルフォトグラフィー法（以下、ＩＰ法ともいう）あるいは光線再生法と呼ばれる、立体像を何らかの方法で記録しこれを立体像として再生する方法が知られている。人は、図２４に示すように左右の眼３２、３３から物体を見たときに、近い距離Ａ点にある物体３４をみた時の左右の眼と成す角度をα、遠い距離Ｂ点にある物体３５をみた時の左右の眼となす角度をβとすると、角度αとβはその物体と観察者の位置関係に応じて異なる。この（α―β）を両眼視差と呼び、人はこの両眼視差に敏感で立体視をすることができる。
【０００３】
近年、眼鏡無しの立体ディスプレイの開発が進んでいる。これらの多くは通常の２次元（以下、２Ｄともいう）ディスプレイが用いられる。このディスプレイは先に述べた両眼視差を利用するものであって、上記ディスプレイの前面、あるいは背面に何らかの光線制御素子を置き、観察者から見た時、あたかもディスプレイから前後数ｃｍの距離に置かれた物体から光線が出ているようにディスプレイからの光線の角度を上記光線制御素子によって制御する。これにより立体視が可能となる。この背景には、ディスプレイの高精細化により、ディスプレイの光線を数種類の角度（視差と呼ぶ）に振り分けても、ある程度高精細の画像を得ることができるようになったためである。
【０００４】
眼鏡無しの立体ディスプレイのうち、水平方向に関して視差を与える場合のディスプレイの構成概略図について図２５に示す。図２５は、ディスプレイ面１と観測者４と光線制御素子８の関係を上側からみた概略図である。図２５において、ある観察方向からみた場合の画像情報を２次元画像表示装置のディスプレイ面１に多数表示しておき、表示面の前面に設けた光線制御素子８（例えば、スリット、ピンホール、マイクロレンズ、あるいはレンチキュラーレンズなどであって、例えば開口部２と遮断部３とを有するアレイ板）越しに画像を観測者４が観測することで，観測方向に応じた立体画像が表示されるものである。図２５において、αの位置にいる観察者は視差番号ｐ３の画像をみることができ、βの位置にいる観察者は視差番号ｐ２の画像をみることができ、同様に、γの位置にいる観察者は視差番号ｐ１の画像をみることができる。ＩＰ法は多視差表示が可能なため，観察者が動いても、その位置に応じた画像をみることができるという運動視差の表示が可能であるため、自然な立体視が可能である。また、立体像を再生する光線が、実物体が実際に配置された場合と同様の経路をたどるため、視野闘争の問題も生じない点で優れている。
【０００５】
ところで、視差画像を作成し、開口部越しに各画素情報として視差画像を表示する方法には、大別して立体像を再生する光線を画素側から発生させることによって画像マッピングを行う方法と、観測者の視点位置から画素に向けて光線を逆にたどることにより画像マッピングを行う方法の２種類がある。ここでは、前者の方法を用いて画像マッピングを行う方法をＩＰ法とし、後者の方法を多視差のステレオスコープ、パララックスバリア法と呼んで区別する。
【０００６】
ＩＰ法の光線束は観測者の目の位置に向かっているのではなく、観測者の方向に向かって視差数分、すべての開口部からほぼ等間隔に射出している。そのため、観測者が動いた時の運動視差に優れる分、本来の２次元表示のディスプレイに比べてある角度における構成画素数が少なく、観察者の目の位置に向かって光線を射出している立体ディスプレイに比べて解像度が落ちる。そこで、解像度を上げるための工夫が試みられている。
【０００７】
例えば、振動や回転機構を用いること無く、高速に光路の切換えによる画素シフトを行い、見かけ上の画素を増倍するための画像表示装置を知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置においては、ポリマー分散液晶構造を有するブラッグ回折素子を用いた光路偏向手段をスクリーンの直前に配置することによって、画像光を画素の配列方向に任意の距離だけシフトする。シフト量は画素ピッチの整数分の１とする。画素の配列方向に対して２倍の画像増倍を行う場合は画素ピッチの１／２にする。シフト量に応じて液晶パネルを駆動する画像信号をシフト量分だけ補正することで、見かけ上高精細な画像の表示を可能としている。上記装置においては、光路偏向手段が必要なため、装置として大掛かりになるという問題点がある。
【０００８】
一方、ディスプレイを曲げるか、あるいは観測者を取り囲むようにして、３Ｄ（３次元）ディスプレイの視野角を広げようとする例もみられる。例えば、円筒状の表示面に１０°以上の視差を有する画像データから形成される画像シートが取り付けられた装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。これにより広い領域で、観察者に対して可変画像を提供する。上記装置は視域を拡大するために作成されたディスプレイで、解像度を向上させる手段については講じていない。
【０００９】
また、液晶ディスプレイなどの表示装置は正面からは良く見えるが、斜めから見ると液晶分子の立ち上がりの方向性などで、視野角が狭くなる場合があるので、視野角を向上させるための工夫もなされている。例えば、コントラスト、動作速度などは従来と同様に良好なままで、視角特性も良好なＶＡ方式の液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。この液晶表示装置は、基板表面に垂直配向処理を施した第１及び第２の基板間に誘電率異方性が負の液晶を挟持し、液晶の配向が、電圧無印加時にはほぼ垂直に、所定の電圧を印加した時にはほぼ水平となり、所定の電圧より小さい電圧を印加した時には斜めになるように構成され、第１及び第２の基板に液晶の配向方向を規制する第１及び第２のドメイン規制手段を備え、第１及び第２のドメイン規制手段は所定のサイクルでジグザグに屈曲した複数の突起又は窪み又はスリットを所定のピッチで平行に配列された構成となっている。上記液晶表示装置は、液晶分子のチルト角を斜めにしているが、狭い範囲で液晶分子の立ち上がり方向を異なった方向に向けることにより視角特性を向上させるもので、解像度を向上するものではない。
【００１０】
また、３次元ディスプレイ装置を、複数の視差像が同時に表示されているフラットパネルディスプレイと、同一形状のシリンドリカルレンズのアレイとで構成し、かつ該フラットパネルディスプレイの表面に装着されるレンチキュラーレンズとを備えて、上記フラットパネルディスプレイと上記レンチキュラーレンズが同一の曲率中心をもって、湾曲している３次元ディスプレイ装置が知られている（例えば、特許文献４参照）。この装置は、容易な構造でサイドローブ光の発生を抑えて、異常な立体像を見ることもなく正常な立体視を可能にしている。上記ディスプレイ装置は、光線制御素子による光の射出する方向が観測者に向かって集光していることが望ましい。
【００１１】
特殊な眼鏡を着用することなく、両眼視差を用いた立体視を可能にすると同時に複数の観察者が映像を観察できるようにする表示装置が知られている（例えば、特許文献５参照）。この表示装置は、観測者に対して、水平方向の集光手段として合わせ鏡群を有する指向性反射スクリーンと立体画像投影手段とを組み合わせ、上記合わせ鏡群の挟角の少なくとも一部を非直角とした指向性反射スクリーンＳを用いる。したがって、上記スクリーンは鏡面反射により、観察者の位置に応じてスクリーン上の画像を振り分けることにより、視域を広くするものであり、解像度向上については何ら処置を行っていない。
【００１２】
ＩＰ法において、表示面から離れた位置に立体を再現するようにすると、開口部あるいはレンズを介して割り当てられた光線束が広がることにより、解像度が急激に低下するという問題点がある（例えば、非特許文献１参照）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−１５６６１７
【特許文献２】
特開平１１−１０９２８７号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６３３５号公報
【特許文献４】
特開平６−２８９３２０号公報
【特許文献５】
特開平９−１８９８８４号公報
【非特許文献１】
Ｈ． Ｈｏｓｈｉｎｏ， Ｆ． Ｏｋａｎｏ， Ｈ． Ｉｓｏｎｏ ａｎｄ Ｉ． Ｙｕｙａｍａ ”Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｙ”，Ｊ． Ｏｐｔ． Ｓｏｃ． Ａｍ， Ａ１５ （１９９８） ２０５９−２０６５．
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ＩＰ法において、表示面から離れた位置に立体を再現するようにした場合に、解像度が急激に低下するという問題点を、以下に説明する。
【００１５】
立体ディスプレイの解像度を表す尺度として、β（ｃｙｃｌｅ ｐｅｒ ｒａｄｉａｎ： ｃｐｒ）を用いる。βは１ｒａｄｉａｎあたり光線の明暗を何サイクル表示できるかという指標である。非特許文献１に示すように、ＩＰ法において、ディスプレイ近傍の立体像における解像度β_ｎｙｑはナイキスト周波数と呼ばれ、観測者４から開口部２までの距離と、開口部２のピッチで決定される（図２６参照）。開口部２のピッチをｐ_ｅ、観測者と開口部あるいはレンズまでの距離をＬとすると、開口部２のピッチｐ_ｅで制限される解像度β_ｎｙｑは、
β_ｎｙｑ ＝Ｌ／（２ｐ_ｅ ） （１）
となる。
【００１６】
次に、図２７に示すように、表示面から離れた位置、すなわち観測者４からｚ_ｉ離れた位置に物体１３を再現するようにすると、開口部２あるいはレンズを通して割り当てられた光線束が広がることにより、解像度が急激に低下する。図２７において、βは開口部のピッチあるいはレンズピッチより決まる解像度であり、αはひとつの開口部、あるいはレンズから出る光線密度、すなわち、画素ピッチ、視差数から決まる解像度を示す。物体１３をディスプレイ１から飛び出した領域（前面の領域）、あるいは奥行き領域（後面に位置する領域）に再現する場合、その像を再現するためにひとつのスリットから出ている光線群より計算される解像度の最大値をα_ｉｍａｘとおくと、観測点からみた物体の空間周波数β_ｉｍａｘは
β_ｉｍａｘ ＝α_ｉｍａｘ ×ｚ_ｉ／ ｜Ｌ−ｚ_ｉ｜ （２）
となる。
【００１７】
また、スリット部で光線の回折が起こることによる画像の破綻を防ぐために、開口部２のＭＴＦ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）が０となる最初の周波数をα_ｃとおくと、そのα_ｃを最大にする時の開口部の幅ｗ_ｏｐｔ、開口部での視域角度の最大値α_ｉｍａｘを決めることができる。スリット８と表示面１の距離をｇ、光線７の波長をλとすると、最適な開口部の幅ｗ_ｏｐｔ、最適なα_ｉｍａｘは特許文献１より、次のようになる。
α_ｉｍａｘ＝（ｇ／λ）^１／２ （３）
ｗ_ｏｐｔ＝２（ｇ×λ）^１／２ （４）
とすると（２）式は、
βｃｏｐｔ ＝（ｇ／λ）^１／２ ｚ_ｉ／｜Ｌ−ｚ_ｉ｜ （５）
となる。実際の解像度Β_ｉｍａｘは上記β_ｎｙｑと、β_ｉｍａｘを比較した場合の低い方となるため、
Β_ｉｍａｘ＝ｍｉｎ（β_ｉｍａｘ， β_ｎｙｑ ） （６）
と表される。
【００１８】
ここで、（１）式より開口部のピッチｐ_ｅが小さくなるほど、すなわち表示面の精細度が高いほど立体像の解像度が増加することがわかる。しかし、表示面自体の画素ピッチを狭くすることは、プロセス変更などが生じ、容易に実現はできないという問題点がある。
【００１９】
また、物体の像１３が表示面１の近傍の場合はβ_ｎｙｑがβ_ｉｍａｘより小さくなるため、支配的である。また、物体の像１３が表示面１から離れるほど、（５）式のｚ_ｉが小さくなるため、β_ｉｍａｘ の解像度が支配的である。（５）式より、スリット８と表示面１の距離ｇを大きくすることにより、β_ｉｍａｘが大きくなることがわかる。
【００２０】
図２８に２次元平面ディスプレイ１と、開口部２を有する平面８あるいはレンズアレイを上側から見た概略図を示す。画面の左端からも、右端からも正常な視差が見える領域を視域５と呼ばれ、図２８においては斜線で示す。図２８の斜線で示す領域以外は、偽像と呼ばれ、スリット越しに本来意図した光線以外の表示面を見ることになる。図２８においては、視距離を決めるとそれより表示面から遠ざかる領域はすべて正しい光線束が見えるようになる。
【００２１】
視域を狭くする、すなわちスリット８と表示面１の距離ｇを大きくすることにより、β_ｉｍａｘを大きくし、解像度を増加させた場合のディスプレイ１の上側からみた光線束と視域（斜線部）の概略図を図２９に示す。図２９から分かるように、視域５を狭くすると、観測者４を基準にして画面から離れる方向に視域５が狭くなるという問題点が生じる。
【００２２】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであって、表示面から離れた位置に立体画像を再現しても解像度を低下させることなく、かつ観測者を基準にして画面から離れる方向に視域が狭くなるのを防止することができる立体画像表示装置を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様による立体画像表示装置は、観測者からみて凹面状または凸面状の表示面内に位置が定められた画素がマトリクス状に配置される表示部と、２次元パターンを前記表示部の前記表示面に表示する２次元パターン表示手段と、複数の開口部または複数のレンズを有し前記画素からの光線を制御する光線制御部とを備えていることを特徴とする。
【００２４】
なお、前記表示部は、継ぎ目なく接続された少なくとも２枚の平面状の表示面を備えているように構成しても良い。
【００２５】
なお、前記表示部の表示面が曲面形状であっても良い。
【００２６】
なお、前記光線制御部の開口部またはレンズの中心から、表示面に下ろした垂線と表示面が交差する位置と視差画像の中心の位置が、表示面の傾き角度に応じてずれている方がよい。
【００２７】
なお、前記光線制御部の開口部またはレンズの中心と視差画像群とのずれ量が前記表示部の端部と中央部とでは異なっていることが好ましい。
【００２８】
なお、前記表示部の端部での前記視差画像群は、前記開口部の中心に対して前記表示部の端部方向にずれていることが好ましい。
【００２９】
なお、前記表示部が液晶表示装置である場合に、前記表示部の前記表示面上の任意の点の接線と視距離面と平行な面と成す傾き角をθ_Ｙ、任意の開口部と視距離面の中心とを結んだ線と前記開口部と視距離面とを最短距離で結んだ線とが成す角度をθ_Ｚとすると、液晶分子の最大チルト角θ_Ｍが
θ_Ｍ＝θ_Ｙ−θ_Ｚ
であるように構成されていることが好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００３１】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による立体画像表示装置の構成を図１に示す。図１は、本実施形態による立体画像表示装置を観測者からみた水平面で切断した水平断面図である。この実施形態による立体画像表示装置は、２枚の平面状の表示面が観測者４に向かって凹面状に形成された表示部（ディスプレイ）１と、表示部１の前面に置かれた光線制御部８と、２次元パターンを上記表示部に表示する２次元パターン表示手段（図示せず）を備えている。表示部１は、２枚の平面状の表示面が継ぎ目なく接続された構成となっている。各平面状の表示面には画素がマトリクス状に配置されている。そして、２枚の表示面は、観測者４からみた鉛直面１００に対してそれぞれ角度θ_Ｙだけ傾いている。光線制御部８は表示部１と同様に、２枚の平面状の光線制御素子が観測者４に向かって凹面状に形成され、これらの２枚の平面状の光線制御素子は、観測者４からみた鉛直面１００に対してそれぞれ角度θ_Ｙだけ傾いている。各光線制御素子は、複数の開口部を有するか、または複数のレンズがアレイ状に形成されている。なお、本実施形態においては、光線制御部８は観測者４から観てディスプレイ１の前面に設けられているが背面に設けても良い。
【００３２】
表示部１の２枚の表示面の接合部から上記鉛直面１００に対して直角方向に延びた線１９上の点Ｐ_Ａに観測者４が位置していると仮定する。すなわち、この位置Ｐ_Ａから光線制御部８の中心までの距離Ｌが視距離となる。なお、線１９は、観測者４がディスプレイ１を左右対称に眺められる位置に立った場合にこの位置からディスプレイ１の中心に向かって引いた線となる。
【００３３】
光線制御部８の中心の開口部における視域角度を２θとすると、光線制御部８の両端８ａ、８ｂでの開口部における視域角度も２θとなる。そして、光線制御部８の両端８ａ、８ｂの開口部と点Ｐ_Ａとを結ぶそれぞれの線から外側に角度θをなす光線７ａ、７ｂが、鉛直面１００に平行な、観測者４が位置している視距離面１０２と交わる点間の距離１１が視距離Ｌでの偽像の見られない領域となる。
【００３４】
次に、本実施形態の解像度向上の原理について説明する。まず、表示面が傾斜していることにより、画素の水平方向の大きさが見かけ上小さくなっていることによる解像度向上の原理について、図３（ａ）、（ｂ）を参照して説明する。
【００３５】
図２（ａ）、（ｂ）は、ディスプレイ１と、開口部２および遮光部３を有する光線制御部８とを上部からみた図である。図２（ａ）に示すように画素１４を正面から開口部越しにみた場合と、図２（ｂ）に示すように正面から角度θ_Ｙだけ傾けて斜めから開口部越しにみた場合の画素１４のサイズを比較する。一般に、ＩＰ法による立体画像作成において、開口部、あるいはレンズのピッチは画素ピッチ×視差数となる。そこで、斜めからみることにより、見かけ上のレンズピッチが小さくなるので（１）式での開口部２のピッチｐ_ｅを小さくすることが可能となり、βｎｙｑが増大する。次に、画素ピッチが見かけ上小さくなることにより、ひとつの開口部からの光線密度が高くなるので、（５）式のβｉｍａｘが高くなる。実際の画素のサイズをｗ_ｐとすると、斜めからみた見かけの画素の画素ピッチ、はｗ_ｐ×ｃｏｓθ_Ｙとなり、画素１４を正面から開口部越しにみた場合に較べて小さくなる。
【００３６】
次に、光線制御部８の開口部２を通して配置する画素配列について、述べる。先ず図３に、ディスプレイ１と、開口部２を有する光線制御部８を備えた本実施形態による立体画像表示装置を上方から見た場合の、各開口部から射出される視差画像群２１の光線軌跡を示す。図３において、８視差の場合を例にとり、説明する。それぞれの開口部２から射出される視差画像群２１を構成する視差画像を、ディスプレイ１の中央では左右対称に割り振る。すなわち、視差画像の視差番号が−４，−３，−２，−１，１，２，３，４となるように割り振る。なお、各視差番号には一つの視差画像が対応している。この時、視差とは、観測者の位置によらず、ディスプレイ１から視距離方向に射出している絶対的な角度によって決まる値であり、今回はディスプレイ１の中央部から視距離方向に最短距離で引いた線１９を基準とし、そこから何度ずれているかという角度で決める。例えば、視差番号ｋの視差画像の視差（視差角度）αは、視域角度を２θ、視差数をｎ（図３では８）とすると、
α＝θ・（２ｋ−１）／ｎ （ｋ＞０）
α＝θ・（２ｋ＋１）／ｎ （ｋ＜０）
と表される。また、視差数ｎが奇数の場合は、
α＝２θ・ｋ／ｎ
と表される。なお、視差角αは、時計回転方向を正としてある。
【００３７】
また、視差数ｎは自由に決めることができるが、表示面での精細度や、解像度がある閾値より下回らない飛び出し量、奥行き量の範囲などの仕様で決定するとよい。ディスプレイ１の右端１７では、観測者４の位置がディスプレイ１の中央にいる場合が多いことを想定し、ディスプレイ１の右端の開口部から射出される光線がディスプレイ１の中央を向くようにするため、視差番号が１，２，３，４，５，６，７，８の視差画像群を射出するとよい。またディスプレイ１の左端１８では、右端１７とは対称に、視差番号−８，−７，−６，−５，−４，−３，−２，−１の視差画像を射出するとよい。
【００３８】
次に、観測者がディスプレイの中央部付近をみた場合の視差画像とスリット開口部の関係について図４を参照して説明する。図４は、視差画像群の中央部でのディスプレイ１と開口部２と表示画像の光線を上方から見た図である。ここで、ディスプレイ１と光線制御部８との最短間隔をｄ、ディスプレイ１の傾き角度をθ_Ｙとすると、視差画像群２１の中心から観測者４の位置する点Ｐ_Ａに向かって光線が最短距離で射出されるようにするためには、視差画像群２１の中心を、開口部２の直下の、ディスプレイ１の位置Ｐ_Ｄから
ｔ＝ｄ×ｔａｎ（θ_Ｙ） （７）
だけディスプレイ１の中央側に寄せる必要がある。開口部２の幅ｗ_ｏｐｔは（４）式のように決めるとよいが、通常画素サイズと同一サイズ程度であり、視差画素の中心の光線が最も効果的に射出されるように決定する。なお、視距離面１０２における視差画像群の広がり２３は図４に示すようになる。
【００３９】
次に、ディスプレイ１の左端での視差画像と開口部との関係を上方からみた図を図５に示す。図３に示したようにディスプレイ１の左端１８では視差番号を−８から−１と選択することにより、開口部から射出される光線７を中央に寄せ、これにより正常な視差画像を見ることが可能な領域が広くなる。そこで、ディスプレイ１の左端での開口部越しでみる視差画像群２１の中心と、開口部２を結んだ光線の延長線が、観測者４が位置する点Ｐ_Ａに最短距離で到達するようにする。開口部２のディスプレイ１上への投影点Ｐ_Ｄとディスプレイでの視差画像群２１の中心とのずれ量ｔは、ディスプレイ１と光線制御部８との距離をｄ、ディスプレイ１の傾き角をθ_Ｙ、観測者４がディスプレイ１を左右対称に眺められる位置に立った場合にこの位置からディスプレイ１の中心に向かって引いた線１９と、観測者４が現在いる位置Ｐ_Ａから開口部２に向かう直線とのなす角をθ_Ｚとすると、
ｔ＝ｄ×ｔａｎ（θ_Ｙ−θ_Ｚ ） （８）
となる。このように、ディスプレイ１の中央部でのずれ量は（７）式で表され、端部でのずれ量は（８）式で表され、ずれ量が異なる。このため、ディスプレイ１の中央部と端部で開口部ピッチを異ならせる必要があり、開口部を持つ光線制御素子、あるいはレンズアレイの汎用性が無くなる。
【００４０】
そこで、本実施形態においては、表示する視差画像の位置を変えることにより、開口部ピッチが一定であっても、正常な位置に視差画像が射出されるようにすることができる。すなわち、ディスプレイ端部の視差画像群２１の中心部と開口部とのずれ量ｔに関して、中央部と同様のずれ量になる位置に視差画像群をディスプレイ端方向にずらすことにより、ディスプレイ中央もディスプレイ端も、同じ開口部ピッチ、あるいはレンズピッチになるようにする。図６にディスプレイ１の中央部と端部のそれぞれの開口部と、視差画像群との位置関係を示す。ディスプレイ１の中央部と端部での開口部の視差画像群の中心とのずれ量を場所によって変えた場合、すなわちずれ量を（８）式によって規定される値とした場合を図６（ａ）に示し、ディスプレイ１の中央部と端部のずれ量を場所によって変えない場合、すなわちずれ量を（７）式によって規定される値とした場合を図６（ｂ）に示す。なお、図６（ａ）においては、開口部２のピッチは光線制御部８の中央部と端部で変えてあるが、図６（ｂ）においては、光線制御部８の中央部と端部での開口部２のピッチは一定である。図６（ｂ）における破線６０は、図６（ａ）に示す光線制御部８の端部の開口部２から射出される最外側の光線６０に対応する線である。したがって、図６（ｂ）に示すように、ディスプレイ端では、開口部に対して視差画像をディスプレイ端に寄って作成することにより、開口部ピッチをディスプレイ中央と端部で一定にすることができる。これにより、傾きを持たない通常のディスプレイでの開口部を持つ平面、あるいはレンズアレイと同様の光線制御素子を用いても、表示画像とのずれ量を（７）式のようにすることにより、解像度が高く、臨場感の高い立体画像表示装置を得ることができる。
【００４１】
図７に、図６の視差画像群のずれを考慮した時のディスプレイ１から射出される角度に応じて、ディスプレイ上での視差番号の割り振り方について示す。視距離でかつ中央に位置する観測者４とディスプレイ１の中心とを結んだ線１９と、光線制御部８の任意の開口部と観測者４を結んだ線６２との成す角度をθ_Ｚとし、１視差の角度をθ_Ｎとすると
θ_Ｎ＝視域角度／視差数＝２θ／視差数
となる。θ_Ｚが１視差画像の角度θ_Ｎより大きくなった場合、視差番号を一つずつ、ずらすとよい。視差画像をずらすとずらした視差画像の境界でどの視差番号にも属さないピクセルが生じるが、その場合、何らかの視差画像を置くことにより、境界での画像の移り変わりを認識しにくくなる。
【００４２】
例えば、８視差で立体像を作成する場合について実施例を示す。図７中、８視差の場合について、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ領域でのθ_Ｚとθ_Ｎの関係が以下であるとする。左右対称として、左半分のみ説明する。
Ａ； ０≦｜θ_Ｚ｜＜θ_Ｎ／２
Ｂ； θ_Ｎ ／２≦｜θ_Ｚ｜＜３θ_Ｎ ／２
Ｃ； ３θ_Ｎ ／２≦｜θ_Ｚ｜＜５θ_Ｎ ／２
Ｄ； ５θ_Ｎ ／２≦｜θ_Ｚ｜＜７θ_Ｎ ／２
Ｅ； ７θ_Ｎ ／２≦｜θ_Ｚ｜
とすると、
Ａ領域では −４視差から４視差まで
Ｂ領域では −５視差から３視差まで
Ｃ領域では −６視差から２視差まで
Ｄ領域では −７視差から１視差まで
Ｅ領域では −８視差から−１視差まで
のように、振り分けるとよい。
【００４３】
以上、傾斜したディスプレイ１と、平面に線状の開口部２を有する光線制御部８と備えた立体画像表示装置の場合について述べたが、光線制御部として、レンズアレイを用い、レンズアレイの中心部を平面の開口部、レンズ幅を開口部ピッチに置き換えても、輝度が落ちない良好な立体ディスプレイを得ることができる。
【００４４】
また、傾斜したディスプレイは２個の液晶モジュールをそれぞれ角度θ_Ｙだけ傾けることにより、既存のディスプレイで得られ、スリットの設計も既存のものをずらすだけで得られるため、簡単である。
【００４５】
本実施形態では、継ぎ目のない傾斜したディスプレイについて述べた。しかし、通常の平面のディスプレイを２枚組み合わせた状態では、ディスプレイの額縁の影響で光線を射出しない領域ができ、画像が不連続となる。そこで、図８（ａ）に示すように額縁部において、表面を疎化した鏡４０を置き、鏡４０に近いディスプレイ１の光線制御に寄与しない部分に背景、あるいは視差をつけなくてもよい画像を表示し、それをすべての方向に射出することにより、不連続部分での画像の欠落が目立たなくなる。図８（ｂ）は、ディスプレイ１と鏡４０との接合部４１の拡大図である。
【００４６】
また、本実施形態による立体画像表示装置の第１の変形例として、図９に示すように、表示部１として、本実施形態に用いられた２枚の平面状の表示面からなる表示部を複数個組み合わせても良い。この場合、図９に示すように光線制御部８も同じ形状となる。
【００４７】
また、継ぎ目を目立たなくする方法として、凹曲面ディスプレイを用いることが考えられる。凹曲面ディスプレイを用いた例を本実施形態の第２の変形例として図１０を参照して説明する。図１０に示すように、ディスプレイ１を凹曲面にすることにより、継ぎ目がない高解像度のディスプレイを得ることができる。この場合、凹曲面ディスプレイ１と光線制御部８は同じ曲率半径Ｒを有することになる。凹曲面ディスプレイを用いた場合、ディスプレイ１の中心ではディスプレイが傾斜していないため、通常の平面ディスプレイと同じ解像度であるが、ディスプレイ１の端の場合、傾斜があるため、見かけの画素ピッチが小さくなり、解像度が増加する。ディスプレイの大型化がされた場合、画像の端が観測者から遠くなることが多い。この場合は、凹曲面ディスプレイを用いれば、ディスプレイ端での解像度の増加を行うことができる。
【００４８】
また、凹曲面ディスプレイ、あるいは傾斜ディスプレイにすることにより、画像端が前に出てくることにより、従来の平面ディスプレイに比べて、飛び出し量の大きな立体画像の表示ができる。
【００４９】
一般に、解像度は開口部のある平面、あるいはレンズアレイの位置と像との距離で決まる。そこで、図１１を参照して平面ディスプレイと凹曲面ディスプレイでの飛び出し量方向での解像度限界の概念を説明する。図１１（ａ）は凹面ディスプレイを用いた場合、図１１（ｂ）は、平面ディスプレイを用いた場合の水平断面図である。図１１（ａ）において、符号６４は、凹曲面ディスプレイ１と同じ曲率を有する曲面であり、符号４２は、解像度が一定であると計算される線である。
【００５０】
視距離面１０２と画像端との最短距離をＬ_Ａ、視距離面１０２とディスプレイ中心との最短距離をＬ_Ｂとすると、同じ解像度であっても、凹曲面ディスプレイを用いた場合は、平均でＬ_Ｂ―Ｌ_Ａだけ解像度の限界から決まる飛び出し量を大きくできる。しかし、奥行き量に関しては、平均でＬ_Ｂ―Ｌ_Ａだけ解像度から決まる奥行き量から小さくなる。画像端が前に出ている効果とは独立に、先に述べたディスプレイが斜めになっていることによる解像度増加（図１１中の符号２６に相当する量）は生じており、ディスプレイ端ではより、解像度の大きな表示をすることができる。
【００５１】
図１０に示す凹曲面ディスプレイを用いた場合において、ディスプレイ１の端と視距離面１０２との距離Ｌ_Ａ＝１．１１ｍ、ディスプレイ中心と視距離面１０２との距離Ｌ_Ｂ＝１．１５ｍ、視域角２θ＝１８°、凹曲面ディスプレイ１の曲率半径Ｒ＝０．４５ｍ、 光線制御部８とディスプレイ１の間のギャップをｇ＝２．５ｍｍとし、凹曲面ディスプレイ１を上部からみたときの表示領域の曲率中心に対して張る角２θ_Ｍの半分をθ_Ｍ＝２４．５°とした場合の解像度を計算する。視距離面の中央からみた、ディスプレイ１の端と中央における、それぞれ（１）式によって計算されるナイキスト周波数β_ｎｙｑによって決まる解像度と、（５）式によって計算される、開口部を最適化した場合の立体画像の解像度β_ｃｏｐｔの計算結果を図１２に示す。なお、図１２の横軸ｚは、図１０に示すように、視距離面１０２から立体表示画像までの距離を示す。
【００５２】
図１２より、ディスプレイ１を凹曲面状にしたことにより、例えば、６００ｃｐｒを実現できる領域はディスプレイ１の中央ではｚ＝１．０５ｍ、ディスプレイ１の端からの光線ではｚ＝１ｍまで観測者に近づけることができる。これらは、言い直すと、ディスプレイ１の中央における開口部からの表示限界までの距離は１０ｃｍ（＝１．１５ｍ−１．０５ｍ）である。ディスプレイ１の端における開口部から表示限界までの距離は１１ｃｍ（＝１．１１ｍ−１ｍ）となる。この１ｃｍがディスプレイ１を傾斜させたことによる見かけ上の画素サイズ縮小による解像度の向上分である。ディスプレイ１の傾斜をより傾けることにより、解像度の向上はより増加する。また、この５ｃｍの表示限界の向上は、画素サイズを縮小するプロセス変更により実現するのはかなり困難である。このため、凹曲面ディスプレイによる解像度向上は有効である。
【００５３】
次に、図１３に、ディスプレイの左右対称にみられる視距離の中心にいる観測者からディスプレイ端をみる時、従来の平面ディスプレイを用いた場合と、凹曲面ディスプレイを用いた本実施形態の場合の解像度を示す。なお、本実施形態の曲面ディスプレイ１のサイズは、図１２の計算で用いた曲面ディスプレイのサイズである。また、図１２の横軸ｚは、図１０に示すように、視距離面１０２から画像までの距離を示す。
【００５４】
図１３から、画像がディスプレイ１と観測者との間、すなわちディスプレイ１の飛び出し領域に形成される場合（ｚ≦１．１５）は、本実施形態の方が従来の場合よりも解像度が高くなっている。
【００５５】
先に述べたように、凹曲面ディスプレイではディスプレイ端の方が、ディスプレイ中央より見かけ上の画素ピッチの縮小、および画面が前方に出ていることにより解像度が向上するため、解像度がある範囲を持つことになる。図１３より、凹曲面ディスプレイを用いた本実施形態の方が平面ディスプレイを用いた従来の場合より、飛び出し量に関しては、解像度が向上することがわかる。
【００５６】
立体ディスプレイ設計する上で、平面ディスプレイを凹曲面ディスプレイにした場合の変更点を述べる。まず、ディスプレイを曲面にする必要がある。
【００５７】
曲面ディスプレイ上の光線制御素子であるスリットやレンズアレイの設計については、凹曲面ディスプレイと光線制御素子の間の距離を一定にする、あるいは場所により変更しても設計どおりにし、曲面ディスプレイとほぼ同様の曲面をもつ必要がある。そうしないと表示面の画素が適正な方向に射出されないため、クロストーク、２重像などの画像劣化が生じる。スリット等の開口部、あるいはレンズアレイの中心のピッチについては、傾斜ディスプレイと異なり、場所ごとに傾き角度が異なる。そこで、ディスプレイと光線制御素子と間隔をｄ、図１０中に示すように凹曲面ディスプレイ１の中央部からの凹曲面ディスプレイ１上の任意の位置Ｐ_ｘまでの距離をｘとすると、観測者４がいる位置Ｐ_Ａからみた場合の、ディスプレイ１の中心から上記位置Ｐ_ｘまでの弧が張る角度θ_Ｚをｘ／Ｌ、ディスプレイ１の曲率中心からみた場合の上記弧が張る角度θｘをｘ／Ｒと表すことができるので、上記位置Ｐ_ｘにおける画像中心の開口部のずれ量は（８）式を変形して、

となる。さらに、傾斜ディスプレイのところで述べたと同様に、ディスプレイの端から射出される視差を中央に寄せることにより、本来通るべき光線制御素子を通らなかった偽像をみないようにする視域と呼ばれる領域を広くするために、視差番号を画面端に行くに従い、徐々に変更していく。また、凹曲面ディスプレイの曲率角や曲率半径を変えても開口部ピッチが変わらないようにできれば望ましい。
【００５８】
傾斜ディスプレイの場合、図７に示すように、ディスプレイが端にいくにつれて、視差番号を内側に向くように変化させていくことを述べた。この場合、ディスプレイの傾き角度がθ_Ｙと一定のため、視距離面の中央部に視差番号の中心の光線が開口部から射出されるようにするための角度θ_Ｚは視差表示位置ｚのみの関数となる。しかし、（７）式に示すように、凹曲面ディスプレイの場合、傾き角度であるθ_Ｙも表示位置ｘの関数となっている。そのため、開口部ピッチを一定にすると、次に述べる条件ではひとつの視差番号に隣り合う２種類の開口部から射出されるように設計されるため、クロストークが生じる。その場合は、開口部ピッチをｘの関数として、場所により変化させるか、あらかじめ、射出する視差番号が変化する境界領域では、クロストークが生じる視差番号を削除するか、どちらか支配的な視差番号を選択するなどの対処が必要である。
【００５９】
例えば、図１４を参照してクロストークが起きないための条件について説明する。図１４は８視差の場合を示している。ディスプレイ１上の視差番号と開口部を通って広がるそれぞれの視差番号の光線について示す。まず、−４視差から４視差まで表示する領域から−５視差から３視差まで表示する領域の境界３９において、視差番号の割り当て方法と曲率角と視域角の関係について説明する。
【００６０】
曲率角はディスプレイ１上の中央からの距離ｘで決まり、ｘ／Ｒと表され、ｘの関数である。Ｎを視差数としたときの１視差画像あたりの角度をθ_Ｎとし、凹曲面ディスプレイ１の曲率角をθ_Ｍとすると、図７に示すように視差番号を振り分けるとすると、境界は、図１５に示すようになる。
【００６１】
上記の境界で、視差番号の切り替えを行う際に、同じピクセルに隣接開口部どうしの視差番号が重複してマッピングされない条件として、
θ_ｘ−θ_Ｚ＞０
すなわち、図１５より、
θ_Ｎ／２−θ_Ｍ／視差数＞０ （１０）
である。上記の条件を満たす時にはクロストークのない視差番号の割り当てができ、例えば、視差数が多いほど上記の条件を満たすことが容易になる。また、平面ディスプレイや傾斜ディスプレイの場合、視差番号の割り当てを変更した境界では、どちらの視差にも属さない画素が生じるが、凹曲面ディスプレイの場合、そのような画素が生じないようにすることができる。
【００６２】
また、光線制御素子とディスプレイ１の位置合わせも重要である。光線制御素子とディスプレイ１を一体に作製すれば位置合わせは容易であるが、後で貼り付ける場合は位置合わせ用の画像を容易するとよい。光線制御素子の位置はディスプレイ１の背後でも前面でもよい。また、プロジェクタ方式のように曲面のスクリーンに投影してもよい。
【００６３】
曲面ディスプレイの形状であるが、図１０では曲率半径、曲率角を持つ円弧の一部として形状を述べたが、図１６に示すように楕円の一部を利用したディスプレイ１を用いてもよい。傾き角度の変化度合いが少ない。図１６において、楕円の二つの焦点をＦ、Ｆ’とすると楕円の軌跡Ｐは
ＦＰ＋Ｆ’Ｐ＝一定
となる。そこで、楕円の焦点Ｆ、Ｆ’を結んだ線を最適視距離とし、ふたつの焦点を視差画像のそれぞれの端部とすると、ディスプレイ１の中心の両端の視差画像、すなわち８視差の場合、−４視差と４視差の光線の距離の和と、ディスプレイ端部の両端の視差画像、すなわち−８視差と−１視差の光線の距離の和は同一となる。このようにすると、視距離での中央と端部の光線の強度が平均化するため、良い。
【００６４】
図１７に、１開口部あたりの光線密度による決まる解像度αｉｍａｘにおいて、光線ディスプレイ１と光線制御素子の間の距離であるギャップｄと、画素サイズとの解像度依存性を示す。図１７においてＰ_ｐは画素サイズを示すが、画素サイズが小さくなった場合、開口部のピッチｐ_ｅが小さくなるので、光線制御素子近傍の解像度は向上する。
【００６５】
ここで、図１３より、ギャップｄが大きくなると解像度が向上することがわかるが、ギャップｄが大きくなると視域角が狭くなるという問題点がある。凹曲面ディスプレイの場合、もともと見える範囲が小さくなっているので、視域角２θが小さくなっても、図１８に示すように、視域範囲５が狭くなることが自然である。そこで、視域角を狭くして、解像度を向上させることが凹曲面ディスプレイでは可能となる。
【００６６】
以上より、解像度が上がる主な要因として
１）ディスプレイ端が前方に出ていることによる効果
２）ディスプレイが傾斜していることにより、画素の水平方向の大きさが小さくなっている効果
３）ディスプレイの画角が小さくなったことにより、ディスプレイの端の光線束が観測者の画面を望む角度と同一サイズに割り当てられるようになり、ディスプレイから離れる方向の視域領域が増加した効果が上げられる。
【００６７】
図１９に示すように、ディスプレイ１がＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）の場合、表示面を真正面に見る方向に液晶分子３６の立ち上がり角度θ_ｍが最大になるように設計されている。例えば、ノーマリホワイトの場合、ディスプレイ１を正面から見た場合、最も暗くなるように設計されている。なお、図１９において、符号１５は画素を示し、符号３７は液晶層を示す。
【００６８】
このため、本実施形態の場合、ディスプレイ１が傾斜していることを前提としているので、その傾斜角度θ_Ｙで、コントラストが最大になるように設計すると、より良い画質となる。そこで、液晶分子の立ち上がり角度であるチルト角θ_ｍは、傾斜ディスプレイおよび凹曲面ディスプレイの傾き角度をθ_Ｙとし、視差画像群の中央の視差画像と観測者とディスプレイ１を正面にみた時との角度をθ_Ｚとすると、図１９より、
θ_ｍ＝θ_Ｙ−θ_Ｚ
であることが望ましい。
【００６９】
また、液晶層３７にかける電圧を最大値ではなく低くすることによっても、液晶分子３６の立ち上がり角度を斜めにすることができ、凹曲面ディスプレイ、あるいは傾斜ディスプレイの観測者からみた場合のコントラストを最大にするように設計できる。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、ディスプレイを凹曲面にするか、観測者の方を向くように複数の傾斜ディスプレイを並べることにより、水平方向の画素サイズを変更しなくても、見かけ上の水平方向の画素サイズを小さくすることができ、しかも、図１８に示すように、ディスプレイから離れる方向での視域領域を増加させることができる。
【００７１】
図２０に本実施形態の第３の変形例の構成を示す。図２０に示すように、ディスプレイ１および光線制御部８が観測者４からみて複数の平面状の表示面が多角形の一部を形成するように形成され、それら表示面郡が継ぎ目なく接続されているように構成された場合においても解像度増加の効果がみられる。
【００７２】
（第２実施形態）
次に、図２１に本発明の第２実施形態による立体画像表示装置の構成を示す。この実施形態は、第１実施形態の立体画像表示装置において、ディスプレイ１および光線制御部８が観測者４からみて凸曲面状に形成された構成となっている。このため、中央部の方が端に較べて位置が前にあるので、中央部の解像度が上がる。端に関しては、位置が後ろにあるので、前方へ立体像を表示した場合、端の開口部あるいはレンズアレイを通した画像の解像度が低下する。しかし、端に表示したものは、観測者４が画像を斜め方向から観るため、前述した効果により、解像度が上がる。そのため、立体表示が正常に見える解像度の限界の境界４２は、図１１に示す境界４２に比べて、画面全体で同位置に設定することが可能となり、立体表示画像も作りやすいというメリットがある。
【００７３】
（第３実施形態）
図２２に本発明の第３実施形態による立体画像表示装置３の構成を示す。この実施形態は、第１実施形態による立体画像表示装置において、ディスプレイ１および光線制御部８が観測者４からみて凸面状に複数枚（この実施形態では２枚）の平面状の表示面が多角形の一部を形成するように形成されている。そして、それら表示面群が継ぎ目なく接続されている表示面を有する場合においても解像度増加の効果がみられる。また、図２１に示す第２実施形態のように、中央部での解像度を重視したい場合に有効である。
【００７４】
（第４実施形態）
図２３に、本発明の立体画像表示装置に用いられる曲面ディスプレイ１の断面図を示し、作成方法を第４実施形態として簡単に述べる。例えば、従来の液晶表示装置などは、厚いガラス基板で液晶層をはさむため、曲面上に曲げることはできない。
【００７５】
そこで、ガラス基板４３上にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４５を通常のプロセスで形成した後、ガラス基板を適切な研磨材で薄くし、その後、支持基板４４であるＰＥＳ基板、あるいはプラスチック基板を接着させ、柔軟性を持たせる構造をとることができる。曲げることによる液晶層の厚みの変化がＴＮ液晶の場合、液晶の透過率を決めるための電圧値に影響を大きく及ぼすので、厚みは均一にするべきである。そこで、スペーサ５１の挿入により、液晶層５２の厚みをいたるところで一定にする。また、カラーフィルタを、対向電極４７を有する対向基板４８に塗布すると曲げた時の位置ずれなどが生じるので、カラーフィルタ４６はＴＦＴ側の基板４３上に形成するとよい。液晶層５２としては、開口部あるいはレンズアレイ５０からの射出方向を観測者に向けるため、斜め方向が最大の明るさになる方が良い場合がある。そこで、液晶のチルト角を観測者の方向にあらかじめ傾けて置くか、視野角の高い液晶材料を選択するとよい。次に、レンズアレイ５０、または開口部を持つ光線制御部とディスプレイの間のギャップは一定に保つことが、光線制御上必要であるため、透明で厚さが均一である程度の曲げが可能なプラスチック基板を用いるか、フィルム上のプラスチック基板（４９）、あるいは薄くしたアクリル基板をある一定のスペーサを介して置くとよい。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態によれば、画面を視点から見て凹面、あるいは凸面に曲げるかあるいは観測者からみて傾斜して複数のディスプレイを配置することにより、画素配列を斜めから観測することにより、見かけ上の画素ピッチを向上させることができ、飛び出し領域の解像度を向上させることができる。また、同一視差数で視域角を狭くしても、上記構造により画面から離れる方向の視域を無限大まで広げることができる。スリット間隔、曲率半径、曲率角、多角形の傾き角度の最適化により、所望の飛び出し解像度の向上を設計できる。
【００７７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、表示面から離れた位置に立体画像を再現しても解像度を低下させることなく、かつ観測者を基準にして画面から離れる方向に視域が狭くなるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による立体画像表示装置の構成を示す水平断面図。
【図２】第１実施形態の効果を説明する図。
【図３】第１実施形態に係るディスプレイの場所別視差画像群を説明する図。
【図４】第１実施形態に係る傾斜ディスプレイ中央付近での開口部と表示画素の位置関係を示す水平断面図。
【図５】第１実施形態に係る傾斜ディスプレイ端での開口部と表示画素の位置関係を示す水平断面図。
【図６】第１実施形態に係る傾斜ディスプレイの中央部と画面端での開口部と視差画像の位置関係を示す概念図。
【図７】第１実施形態に係る傾斜ディスプレイの任意の位置での視差画像番号群を示す概念図。
【図８】第１実施形態に係る傾斜ディスプレイ間に継ぎ目がある場合の継ぎ目部分の構成を示す概念図。
【図９】第１実施形態の第１変形例による立体画像表示装置の構成を示す水平断面図。
【図１０】第１実施形態の第２変形例による立体画像表示装置の構成を示す水平断面図。
【図１１】第１実施形態による凹曲面ディスプレイと従来の平面ディスプレイの解像度しきい値に対する飛び出し限界を示す概略図。
【図１２】本実施形態による凹曲面ディスプレイを用いたときの解像度の観測点からの距離依存性を示す図。
【図１３】本実施形態と従来例の平均解像度の観測点からの距離依存性を示す図。
【図１４】本実施形態に係る凹面ディスプレイの視差画像割り当て方法を説明する図。
【図１５】本実施形態に係る凹面ディスプレイを用いたときのクロストークが起きないための視差番号の振り分けの境界を示す図。
【図１６】凹曲面を楕円で作成した場合の光線軌跡図。
【図１７】凹曲面ディスプレイと光線制御素子間のギャップ間隔と開口部あたりの光線密度からきまる解像度αの関係を示した図。
【図１８】第１実施形態に係る凹曲面ディスプレイの視域を表す水平断面図。
【図１９】ディスプレイが液晶表示装置である場合の液晶分子の好適なチルト角を説明する図。
【図２０】第１実施形態による立体画像表示装置の第３の変形例の構成を示す水平断面図。
【図２１】本発明の第２実施形態による立体画像表示装置の構成を示す水平断面図。
【図２２】本発明の第３実施形態による立体画像表示装置の構成を示す水平断面図。
【図２３】本発明に係る凹曲面ディスプレイを有する液晶表示装置の作成方法を説明する断面図。
【図２４】両眼視差を説明する図。
【図２５】従来の立体画像表示装置において、ＩＰ法により立体表示を行う原理を説明する水平断面図。
【図２６】ＩＰ法のナイキスト周波数による解像度を説明する水平断面図。
【図２７】ＩＰ法の空間像の視差画像群による解像度を説明する水平断面図。
【図２８】従来の立体画像表示装置の視域を表す水平断面図。
【図２９】従来の立体画像表示装置の問題点を説明する水平断面図。
【符号の説明】
１ ２次元画像表示装置（ディスプレイ）
２ 開口部
３ 遮閉部
４ 観測者
５ 正常な画像が見える視域
７ 光線
８ 光線制御部
１１ 視距離での偽像の見られない領域
１３ 立体表示しようとする物体像
１４ 画素
１７ ディスプレイの右端
１８ ディスプレイの左端
１９ ２面のディスプレイを左右対称に眺められる位置に観測者が立った場合、そこからディスプレイ中心に向かって引いた線
２１ ひとつの開口部から射出される視差画像群
２３ 視差距離での視差画像の広がり
２５ 視差画像群の端と開口部とのずれ量
１００ 視距離面に鉛直な面
１０２ 視距離面

Claims (6)

1. 観測者からみて凹面状または凸面状の表示面内に位置が定められた画素がマトリクス状に配置される表示部と、２次元パターンを前記表示部の前記表示面に表示する２次元パターン表示手段と、複数の開口部または複数のレンズを有し前記画素からの光線を制御する光線制御部とを備えていることを特徴とする立体画像表示装置。
2. 前記表示部は、継ぎ目なく接続された少なくとも２枚の平面状の表示面を備えていることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示装置。
3. 前記表示部の表示面が曲面形状であることを特徴とする請求項１記載の立体画像表示装置。
4. 前記光線制御部の開口部またはレンズの中心から、前記表示面に下ろした垂線と前記表示面が交差する位置と視差画像の中心の位置が、前記表示面の傾き角度に応じてずれており、該ずれ量が前記表示部の端部と中央部とでは異なっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の立体画像表示装置。
5. 前記光線制御部の開口部またはレンズの中心から、前記表示面に下ろした垂線と前記表示面が交差する位置と視差画像の中心の位置が、前記表示面の傾き角度に応じてずれており、前記表示部の端部での前記視差画像群は、前記開口部の中心に対して前記表示部の端部方向にずれていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の立体画像表示装置。
6. 前記表示部が液晶表示装置である場合に、前記表示部の前記表示面上の任意の点の接線と視距離面と平行な面と成す傾き角をθ_Ｙ、任意の開口部と視距離面の中心とを結んだ線と前記開口部と視距離面とを最短距離で結んだ線とが成す角度をθ_Ｚとすると、液晶分子の最大チルト角θ_Ｍが
   θ_Ｍ＝θ_Ｙ−θ_Ｚ
   であるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の立体画像表示装置。

Images