JP2010127973A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化、光線密度の精細化、及び輝度の向上を実現でき、立体表示性能を向上させる立体画像表示装置を提供する。
【解決手段】 行列状に配列された複数の画素のそれぞれで複数の視差に対応する複数の要素画像を表示する表示部１６と、表示部１６に対向し、互いに平行に延伸する半円筒形の複数のレンズが配列された光線制御部１４と、表示部１６の反対側で光線制御部１４と対向し、行列の水平方向に切った断面において複数のレンズそれぞれに対応する光源群領域内に複数のレンズの延伸方向に対して傾斜して互いに平行に延伸する複数の発光領域を有する光源部１２とを備える。発光領域の延伸方向が、行列の垂直方向であり、レンズの発光領域の延伸方向に対する傾斜角が、画素の配列のピッチ、レンズの水平方向のピッチ、及び視差の数により規定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体画像表示装置に関する。

専用の眼鏡等を必要としない立体視画像表示方式には種々の方式が知られている。直視型や投影型の液晶表示装置、或いはプラズマ表示装置等のような表示パネルは、画素位置が固定されている。このような表示パネルでは、表示パネルの直前に表示パネルからの光線を制御して観察者に向ける視差発生手段を設置する方式が比較的容易に実現できる方式として知られている。

視差発生手段は、一般的には、パララックスバリア（視差バリア）とも称せられ、光線制御素子上の同一位置でも角度により異なる画像が見えるように光線を制御している。具体的には、左右視差（水平視差）を与える場合には、視差発生手段としてスリット或いはレンチキュラーシート（シリンドリカルレンズアレイ）が用いられる。上下視差（垂直視差）も含める場合には、視差発生手段としてピンホールアレイ或いはレンズアレイが用いられる。更に、視差バリアを用いる方式は、２ 眼式、多眼式、超多眼式（多眼式の超多眼条件）、及びインテグラルフォトグラフィ（ＩＰ）に分類される。これらの基本的な原理は、１００ 年程度前に発明され、立体写真に用いられてきたものと実質上同一である。

近年、視域、解像度、及び飛び出し量などの立体表示性能の向上が要求されている。しかしながら、 視域、解像度、及び飛び出し量は、トレードオフ関係にあり、３つの特性を同時に十分なレベルにすることは難しいとされている（例えば、非特許文献１参照。）。そのため、時間的に視差数を多重化する時間多重３次元（３Ｄ）表示技術が開発されている（例えば、特許文献１〜４参照。）。特許文献１、２では、複数のフィールドに対応した数の光源を点滅させる位置を時間的に切り替えて、レンズによって光線の方向を制御している。特許文献３では、液晶表示素子の背面にある光源アレイの点滅位置を切り替えて、視差を発生させている。特許文献４では、光線の透過及び遮蔽の幅と位置を切り替えて、光線が見える位置を切り替える方法が開示されている。

しかしながら、上記従来の時分割方式では、薄型化、光線密度の精細化、及び輝度の向上を同時に実現させることが困難である。特許文献１、２では、表示パネルを照明するために光源からの表示パネルまでの距離が十分必要となり薄型化が困難である。特許文献３では、立体表示の解像度向上には光源アレイの密度の精細化が課題となる。特許文献４では、光源を遮蔽するため、表示パネルの輝度が課題となる。
特許第３７１０９３４号公報 特許第３１９２２９８号公報 特開平１１−１７４３７６号公報 特開平０９−１０１４８２号公報 ジャーナル・オブ・オプティクス・ササェティ・オブ・アメリカ・エー（J. Opt. Soc. Am. A）、１９９８年、第１５巻、ｐ．２０５９

本発明の目的は、薄型化、光線密度の精細化、及び輝度の向上を実現でき、立体表示性能を向上させることが可能な立体画像表示装置を提供することにある。

本発明の態様によれば、（イ）行列状に配列された複数の画素のそれぞれで複数の視差に対応する複数の要素画像を表示する表示部と、（ロ）表示部に対向し、互いに平行に延伸する半円筒形の複数のレンズが配列された光線制御部と、（ハ）表示部の反対側で光線制御部と対向し、行列の水平方向に切った断面において複数のレンズそれぞれに対応する光源群領域内に複数のレンズの延伸方向に対して傾斜して互いに平行に延伸する複数の発光領域を有する光源部と、（ニ）複数の発光領域のそれぞれを順次切り替えて点灯させる光源制御部と、（ホ）複数の出光面の点灯に同期して複数の要素画像を表示させる画像制御部とを備え、（ヘ）複数のレンズ又は複数の発光領域の延伸方向が、行列の垂直方向であり、複数のレンズ及び複数の発光領域の延伸方向の傾斜角が、複数の画素の配列のピッチ、複数のレンズの水平方向のピッチ、及び複数の視差の数により規定される立体画像表示装置が提供される。

本発明によれば、薄型化、光線密度の精細化、及び輝度の向上を実現でき、立体表示性能を向上させることが可能な立体画像表示装置を提供することが可能となる。

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。また、水平垂直、縦横斜め、前後左右等の方向は相対的な関係を示すものであり、現実の方向と異なる場合があることに留意すべきである。

又、以下に示す本発明の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置は、図１に示すように、表示部１６及びバックライト部１０を備える。バックライト部１０は、表示部１６に対向する光線制御部１４、及び表示部１６の反対側で光線制御部１４と対向する光源部１２を備える。光源部１２は、光源制御部２０に接続される。表示部１６は、画像制御部２２に接続される。光源制御部２０及び画像制御部２２は同期部２４に接続される。

光源部１２は、図２に示すように、基板３１、及び基板３１に配列された複数の発光素子３０を備える。発光素子３０として、例えば、高速応答が可能な発光ダイオード（ＬＥＤ）等が用いられる。複数の発光素子３０は、光源部１２の垂直方向に延伸する一列の発光素子３０により、互いに平行な複数のフィールド光源（発光領域）３２を形成する。

光線制御部１４は、図３に示すように、互いに平行に延伸する半円筒形の複数のレンズ３６を含む。光線制御部１４として、レンチキュラシート等が用いられる。図４に示すように、複数のレンズ３６は、それぞれの稜線３８が延伸する（図４では図面に対して垂直方向）発光領域３２に対して傾斜角θａで傾斜するように配置される。

表示部１６は、図５に示すように、水平方向及び垂直方向に行列状にピッチ（以下、「画素ピッチ」と称す。）Ｐｘで配列された長方形（理想的には正方形）の複数の画素４０を備える。表示部１６として、液晶パネル等の表示装置が用いられる。図６に示すように、フィールド光源３２の延伸方向を垂直方向とした時の水平方向に切った断面において、各レンズ３６の水平方向のピッチ（以下、「レンズピッチ」と称す。）Ｐｌに対応する光源群領域内に間隔Ｄｓで離間した発光領域３２ａ、３２ｂが含まれる。光源群領域のピッチ（以下、「光源ピッチ」と称す。）はＰｓである。発光領域３２ａに沿って、垂直方向に画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、・・・が配列される。発光領域３２ｂに沿って、垂直方向に画素４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈ、・・・が配列される。表示部１６で表示される複数の視差のそれぞれに対する要素画像を表示する画素群の水平方向のピッチ（以下、「要素画像ピッチ」と称す。）はＰｅである。

図６に示した構成では、フィールド数は、光源群領域内の発光領域の数に対応し、２である。例えば、第１フィールド用の発光領域３２ａが点灯されると、図７に示すように、レンズ３６により、４つの視認角の方向に輝度ピークを有する光線ＬＢａ、ＬＢｂ、ＬＢｃ、ＬＢｄが生成される。例えば、垂直方向の１周期の画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに４視差が割り当てられる。第２フィールド用の発光領域３２ｂに関しても同様に垂直方向の１周期の画素４０ｅ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｈに４視差が割り当てられる。ここで、第１フィールドにおいては、画素４０ｅ、４０ｆを透過する光線の出射角は、画素４０ｃ、４０ｄと同じであり、画素４０ｇ、４０ｈを透過する光線の出射角は、画素４０ａ、４０ｂと同じである。したがって、画素４０ａ、４０ｂ、４０ｅ、４０ｆを画素群として、４視差が割り付けられる。このように、４視差の要素画像がそれぞれ合成された２フィールド画像で１フレーム画像が表示される。

レンズ３６は、フィールド画像の要素画像数に対応する視差数をＮｖとすると、

Ｐｌ＝Ｐｘ×Ｎｖ×ｔａｎθａ （１）

の関係を満たす。図６に示した構成では、レンズピッチＰｌに関して垂直方向の画素数が４個で１周期となるように傾斜している。即ち、垂直方向及び水平方向のアスペクト比は２：１である。式（１）より、θａは約２７度となる。

図１に示した光源制御部２０は、発光領域３２ａ、３２ｂのそれぞれを、交互に点滅させる。画像制御部２２は、同期部２４の同期信号に基いて、発光領域３２ａ、３２ｂのそれぞれの点滅に同期して第１及び第２フィールド画像を時分割により交互に切り替えて表示部１６に表示させる。発光領域３２ａ、３２ｂの切り替えは、６０Ｈｚ以上の速度の時分割処理で行われる。時分割数は、１フレーム画像を表示するフィールド画像数に対応する発光領域数である。

実施の形態に係る立体画像表示装置では、垂直方向に延伸した複数の発光領域３２に対して、画素の配列ピッチＰｘ、複数のレンズ３６の水平方向のレンズピッチＰｌ、及びフィールド画像に含まれる視差数により規定される傾斜角θａで傾斜している。したがって、水平方向の画素４０だけでなく、垂直方向の画素４０から出射する光線にも指向性が得られる。垂直方向の画素４０から出射する光線を水平方向の視差に割り付けることができる。また、実施の形態では、複数のフィールドに対応する複数の発光領域３２を時分割駆動している。その結果、立体画像の解像度を保持して各フィールドに対して割り付けられる視差数を増加させることができる。

例えば、図６に示した構成では、各フィールドに対して、水平方向に割り付けられた２視差に垂直方向に割り付けられた２視差が加えられ、合計４視差が得られる。このように、実施の形態に係る立体画像表示装置では、水平方向の画素には通常の視差数が割り当てられ、垂直方向の画素にも視差数を割り当てることができる。したがって、水平方向の解像度を維持することができる。なお、垂直方向の解像度は若干低下するが、垂直方向については人間の目の感度は低いので問題とはならない。

光源部１２は、複数の発光素子３０を配列して発光領域３２を形成する。そのため、光源部１２と光線制御部１４の距離は縮小することができる。したがって、バックライト部１０を薄型化することが可能となる。また、レンズ３６と光源部１２間の距離を大きくすると光線密度が増加し、解像度を保ったまま立体画像の飛び出し量を向上させることが可能である。逆に、レンズ３６と光源部１２間の距離を小さくすると、視域を増大させることが可能である。また、光源部１２から出射された光線を遮蔽することはないので、表示部１６の輝度を向上させることが可能である。

また、図８に示すように、インテグラルフォトグラフィ（ＩＰ）方式またはインテグラルイメージング（ＩＩ）方式（例えば特開２００５−１１００１０）において、発光領域３２ａ、３２ｂから出射された光線は、レンズ３６により制御されて画素４０を透過する。視距離Ｌｖにおいて、観察者により互いに異なる方向に向かう光線ＬＢａ、ＬＢｂが観察される。レンズ３６のレンズピッチＰｌと光源群領域の光源ピッチＰｓは略等しい。要素画像ピッチＰｅは、レンズ３６と発光領域３２との間の距離をＧｌとすると、

Ｐｅ＝（Ｌｖ＋Ｇｌ）×Ｐｌ／Ｌｖ （２）

と表せる。したがって、要素画像ピッチＰｅはレンズピッチＰｌよりも大きくなる。その結果、光線制御部１４で制御される光線の出射角を大きくすることができ、視域を拡大することが可能となる。しかし、表示部１６の水平方向の端部の画素４０から出射する光線は、視域から外れてしまう。

ＩＩ方式において、視域を更に拡大するためには、図９に示すように、隣接する発光領域３２の間隔Ｄｓを等間隔にし、表示部１６中央部の画素４０からの光線の出射角βａに比べて、水平方向端部の画素４０からの出射角βｂが大きくなるように発光領域３２から出射した光線が入射するレンズ３６を切り替える。例えば、図１０に示すように、表示部１６の中央部においては、画素４０の垂直方向の列に、視差番号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が割り付けられる。隣接する画素４０の垂直方向の列には、視差番号Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１、Ｐ２が割り付けられる。このように、表示部１６中央部では視差番号Ｐ１〜Ｐ４が割り当てられる。

光線制御部１４の中央のレンズ３６の番号を１として、水平方向両端に向かうレンズ３６の番号をｎとする。式（２）より、

ｎ×Ｐｅ＝（Ｌｖ＋Ｇｌ）×Ｐｌ×ｎ／Ｌｖ （３）

また、隣接する発光領域３２の間隔Ｄｓは等間隔であるので、フィールド数をＮｆとすると、

Ｐｌ＝Ｄｓ×Ｎｆ （４）

となる。式（３）及び（４）より、

ｎ×Ｐｅ＝（１＋Ｇｌ／Ｌｖ）×（Ｄｓ×Ｎｆ）×ｎ （５）

と表せる。ここで、（Ｇｌ×ｎ／Ｌｖ）は要素画像とレンズ３６のずれである。このずれが、隣接する発光領域３２の間隔Ｄｓより大きくなったとき発光領域３２の割り当てる視差番号が切り替わる。したがって、

Ｇｌ×ｎ／Ｌｖ＞Ｄｓ （６）

の条件を満たす第ｎ番のレンズ３６に関して、隣接する光源群に含まれる発光領域３２からの光線が入射するように対応する発光領域３２を切り替えると共に、対応する画素に割り付ける視差を新たな視差に切り替える。複数の画素４０で複数の新たな視差に対応する複数の新たな要素画像が表示部１６に表示される。このようにして、視域を拡大することが可能となる。

例えば、図１０に示すように、中央部から端部に向かう領域において式（６）の条件が満たされると、視差番号がＰ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、に切り替えられ、更に視差番号がＰ５、Ｐ６，Ｐ７、Ｐ８に切り替えられる。出射角βｂは、視差番号４、３、６、５、８、７の順で大きくなる。その結果、光線制御部１４の端部からの光線が表示部１６の中央部の方向に向かって出射されるため、視域が拡大される。なお、視差番号の割り当ては端部に向かって部分的に変化する。しかし、隣接する画素４０の列間では、視差数は４に保持される。

また、多眼方式では、図１１に示すように、視距離Ｌｖで集光点が得られるようにレンズ３６と発光領域３２の位置関係を定める。

Ｐｌ＝Ｌｖ×Ｐｓ／（Ｌｖ＋Ｇｌ） （７）

であるから、レンズピッチＰｌより光源ピッチＰｓを小さくすればよい。

なお、上述の説明では、フィールド数が２で、各フィールドに割り付ける視差数は４としている。しかし、フィールド数及び視差数は限定されない。例えば、図１２に示すように、光源群領域に３個の発光領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃを配置してもよい。この場合、発光領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃのそれぞれからレンズ３６を通って出射された光線ＬＢａ、ＬＢｂ、ＬＢｃが得られる。このように、発光領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃの数に応じて、水平方向に３視差が与えられる。例えば、垂直方向および水平方向の画素のアスペクト比を３：１となるように、レンズ３６を傾斜させた場合、割り付けられる視差数は、９となる。

また、上述の説明では、光源部１２として、垂直方向に直線状に配置した複数の発光素子３０が用いられる。しかし、光源部１２の構造は限定されない。図１３及び図１４に示すように、光源部１２は、複数の発光素子３０ａ、及び垂直方向に延伸する複数の拡散部材４４を有する基板４２を備える。複数の発光素子３０ａは、複数の拡散部材４４それぞれの裏面に配列される。拡散部材４４は、複数の発光素子３０ａから出射される光線を拡散部材４４の延伸方向に拡散させる。発光素子３０ａから拡散部材４４に入射した光が拡散部材４４の延伸方向に拡散し、拡散部材４４の表面から光線が略均一に出射される。このように、発光素子３０ａ及び拡散部材４４を発光領域として用いて、略均一な立体画像を表示することが可能となる。

また、拡散部材４４を用いることにより、発光素子３０ａの配置数を低減することができる。図１５に示すように、隣接する拡散部材４４に配置される発光素子３０ａは、垂直方向における配置位置が異なる。発光素子３０ａから放射される光は、拡散部材４４により均一に拡散して放射される。このように、拡散部材４４を発光領域として用いることにより、使用する発光素子３０ａの数を低減することが可能となる。

また、発光領域として、導光部材を用いてもよい。図１６及び図１７に示すように、光源部１２は、複数の発光素子３０Ａ、及び垂直方向に延伸する導光部材４８を有する基板４６を備える。発光素子３０Ａは、基板４６の側面で導光部材４８の一端に配置される。導光部材４８は、発光素子３０Ａから出射される光線を導光部材４８の延伸方向に沿って一端から他端ヘ導光する。導光された光線は、導光部材４８の表面から出射される。このように、導光部材４８を発光領域として用いる場合、発光素子３０Ａの数を低減することができる。各導光部材４８間で光を分離するために、基板４６と導光部材４８の屈折率の差を大きくすることが望ましい。

更に、図１８に示すように、基板４６の一端から他端に延伸する複数の導光部材（第１導光部材）４８Ａと基板４６の他端から一端に延伸し、それぞれが導光部材４８Ａに隣接して配置された複数の導光部材（第２導光部材）４８Ｂを発光領域として用いてもよい。複数の発光素子（第１発光素子）３０Ａが、導光部材４８Ａの一端に配置され、複数の発光素子（第２発光素子）３０Ｂが、導光部材４８Ｂの他端に配置される。したがって、導光部材４８Ａ、４８Ｂ間の間隔が狭くなっても、発光素子３０Ａ、３０Ｂを容易に配置することができる。なお、基板４６を使用せずに、導光部材４８Ａ、４８Ｂ間を空洞にしてもよい。この場合、導光部材４８Ａ、４８Ｂを保持するために筐体に導光部材４８Ａ、４８Ｂを接合させることが望ましい。

（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例に係る立体画像表示装置は、図１９に示すように、バックライト部１０、バックライト部１０に対向する表示部１６、及びバックライト部１０の反対側で表示部１６に対向する視差発生部１８を備える。バックライト部１０は、光源部１２及び光線制御部１４を含む。

視差発生部１８は、互いに平行に垂直方向に延伸する半円筒形の複数のレンズを含む。光線制御部１４として、レンチキュラシート等が用いられる。

実施の形態の第１の変形例に係る立体画像表示装置は、表示部１６の前面に視差発生部１８が配置される点が実施の形態と異なる。他の構成は、実施の形態と同様であるので、重複する記載は省略する。

視差発生部１８は、表示部１６からの光線を複数の方向、例えば４方向の出射角の光線を生成する。したがって、視差発生部１８により、４視差が発生する。バックライト部１０は、図７に示したように、４つの視認角の方向に輝度ピークを有する光線ＬＢａ、ＬＢｂ、ＬＢｃ、ＬＢｄを生成する。図２０に示すように、視差発生部１８は、光線ＬＢａ、ＬＢｂ、ＬＢｃ、ＬＢｄのそれぞれから、更に４つの視認角の方向に輝度ピークを有する光線ＤＬａ、ＤＬｂ、ＤＬｃ、ＤＬｄを生成する。このように、実施の形態の第１の変形例によれば、視差数を１６に増加させることができる。

なお、視差発生部１８として、垂直方向に延伸するレンズが用いられているが、限定されない。例えば、図２１に示すように、垂直方向から傾斜したレンズを用いてもよい。この場合、垂直方向に発生する視差数を割り当てることができるので、更に視差数を増加させることが可能となる。

（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例に係る立体画像表示装置の光源部１２は、図２２に示すように、複数の発光素子３０を備える。複数の発光素子３０は、光源部１２の垂直方向から傾斜した方向に延伸する一列の発光素子３０により、互いに平行な複数の発光領域３２を形成する。

光線制御部１４は、図２３に示すように、互いに平行に垂直方向に延伸する半円筒形の複数のレンズ３６ａを含む。光線制御部１４として、レンチキュラシート等が用いられる。図２４に示すように、光線制御部１４が光源部１２と対向して配置される。複数の発光領域３２は、垂直方向に延伸する複数のレンズ３６ａのそれぞれの稜線３８に対して傾斜角θａで傾斜するように配置される。なお、表示部（図示省略）が光線制御部１４と対向して配置される。

実施の形態の第２の変形例に係る立体画像表示装置は、垂直方向から傾斜した方向に延伸する複数の発光領域３２及び垂直方向に延伸する複数のレンズ３６ａを備える点が実施の形態と異なる。他の構成は、実施の形態と同様であるので、重複する記載は省略する。

実施の形態の第２の変形例に係る立体画像表示装置によれば、発光領域３２とレンズ３６ａが傾斜角θａで傾斜して配置される。したがって、したがって、水平方向の画素だけでなく、垂直方向の画素から出射する光線にも指向性が得られる。垂直方向の画素から出射する光線を水平方向の視差に割り付けることができる。このように、各フィールドに対して割り付けられる視差数を増加させることができる。

なお、表示部（図示省略）の前面に、図１９あるいは図２１で示した視差発生部を配置してもよい。視差発生部により視差数を更に増加させることが可能となる。

（第３の変形例）
本発明の実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置は、図２５に示すように、バックライト部１０及び表示部１６を備える。バックライト部１０は、表示部１６に対向する光線制御部１４、及び表示部１６の反対側で光線制御部１４と対向する光源部１２を備える。光源部１２は、複数の発光素子３０Ｒ、３０Ｇ，３０Ｂ、及び垂直方向から傾斜して延伸する導光部材４８を有する基板４６を備える。光線制御部１４は、互いに平行に垂直方向に延伸する半円筒形の複数のレンズ３６ａを含む。表示部１６は、行列状に配列された複数の画素４０を含む。

発光素子３０Ｒ、３０Ｇ，３０Ｂは、それぞれ基板４６の側面で導光部材４８の一端に配置される。発光素子３０Ｒ、３０Ｇ，３０Ｂは、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の光の三原色の光線を出射する。水平方向において、レンズ３６ａのレンズピッチは、発光素子３０Ｒ、３０Ｇ，３０Ｂを一組とする光源群の光源ピッチに等しい。画素４０として、横長画素が用いられる。画素４０の水平方向の画素ピッチは、レンズ３６ａのレンズピッチに等しい。

なお、光源部１２として、導光部材４８を用いているが、限定されない。例えば、複数の発光素子を傾斜させて配列してもよい。あるいは、拡散部材を用いた構成であってもよい。また、光源部１２の発光領域を傾斜させるのではなく、光線制御部のレンズを傾斜させてもよい。更に、表示部１６の前面に視差発生部を配置してもよい。

実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置は、三原色の発光素子３０Ｒ、３０Ｇ，３０Ｂ、垂直方向から傾斜した方向に延伸する複数の導光部材４８、及び横長の画素４０を用いる点が実施の形態の第２の変形例と異なる。他の構成は、実施の形態の第２の変形例と同様であるので、重複する記載は省略する。

図２６に示すように、画素４０には、３個のサブ画素５０ａ、５０ｂ、５０ｃが含まれる。レンズピッチに対応する表示部１６の領域には、画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆ、・・・が配置される。図２５に示した発光素子３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ及び導光部材４８にそれぞれ対応する発光領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃは、画素に関して１／６で傾斜している。

図２７に示すように、第１フィールドの赤の発光領域３２ａを発光させると、垂直方向に６視差を表示することができる。第１フィールドでは、垂直方向の６画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆを立体画像表示の１画素群とする。赤色の６視差Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｒｅ、Ｒｆが、画素群のサブ画素に表示される。図２８に示すように、第２フィールドの緑の発光領域３２ｂを発光させて、第１フィールドと同様に６画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆを立体画像表示の１画素群とする。この場合、発光領域位置の切り替わりによって、それぞれのサブ画素に対して異なる指向性の光線が得られる。図２９に示すように、第３フィールドの青の発光領域３２ｃを発光させて、第１及び第２フィールドと同様に６画素４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆを立体画像表示の１画素群とする。発光領域位置の切り替わりによって、それぞれのサブ画素に対して第１及び第２フィールドとも異なる指向性の光線が得られる。

このように、第１〜第３フィールドで３色６視差を、垂直方向に割り振った６画素を用いて表現できる。１つの画素４０は、光線の３方向３色を表現し、垂直方向の６画素を一単位として繰り返している。例えば、図２７〜図２９に示すように、垂直方向の画素４０ａ、４０ｃ、４０ｅに、同一の指向性を有する３原色の光線を表す視差Ｒａ、Ｂａ、Ｇａが観察できる。

実施の形態の第３の変形例では、発光領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃを斜めに配置することによって、垂直方向に視差を割り振ることができる。また、画素４０を横長の形状にすることによって、画像のアスペクトを崩さず表示することができる。例えば、６視差を表示する場合、画素４０の水平方向の辺長が。垂直方向の辺長の６倍であれば、立体画像表示の1画素が１：１のアスペクトを実現できる。

図３０は、３色で９視差を表示する例を示す。レンズピッチを水平方向の画素ピッチ、発光領域のピッチを水平方向の画素ピッチの１／３、サブ画素によるアスペクトが３：１、発光領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃの傾きは垂直方向９画素に対し、水平方向1画素となっている。図３０に示すように、立体画像表示の1画素には、9サブ画素が用いられている。例えば、画素４０ａ〜４０ｉのそれぞれのサブ画素５０ａには視差Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｂａ、Ｂｂ、Ｂｃ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃが割り当てられる。

図３１は、３色で９視差を表示する例を示す。図３０に示した例と異なる点は、赤の発光領域３２ａと青の発光領域３２ｃに対し、緑の発光領域３２ｂの密度が倍になっている点である。人間は緑の画像によって物のエッジなどの解像感を得ており、緑の密度を増やすことによって解像感を増やすことができる。逆に色の解像度は半分に減るが、人間の色に対する解像度は鈍感であり、知覚されづらい。発光領域のピッチ、レンズピッチ、発光領域の傾きは、図３０に示した例と同様である。図３１に示すように、画素４０ａ〜４０ｉのそれぞれのサブ画素５０ａには視差Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃが割り当てられる。画素としては緑を基準として考えるため、デルタ配列になっている。アスペクトは１：１となっている。９サブ画素を２画素として考え、垂直方向に緑と赤の組、及び緑と青の組が入れ違いに配置される。

図３２は、３色で１２視差を表示する例を示す。図３１に示した例と異なる点は１２視差になっている点である。そのため、垂直方向に１２画素を１単位としている。図３１に示した例と同様に、緑の発光領域３２ｂの密度を赤や青の発光領域３２ａ、３２ｃに対して倍にして配置する。このように配置することによって、３サブピクセルを１画素として計算したとき、３^1/2画素で立体画像表示の１画素を表示できる。図３１に示すように、画素４０ａ〜４０ｌのそれぞれのサブ画素５０ａには視差Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ、Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃ、Ｒｄ、Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄが割り当てられる。

上記のように、実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置によれば、光源部１２の発光領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃと光線制御部１４のレンズ３６ａを傾斜させて配置し、複数の要素画像の切替えと同期させて複数の発光領域の点滅を繰り返すことで、光線の方向数を増加させ、視差数を増大させることができる。その結果、立体画像表示において、立体表示性能を向上させることが可能となる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の光源部の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の光線制御部の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の光源部と光線制御部の配置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の表示部の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の表示部の画素の配置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の輝度分布の一例を示す図である。 図６に示した立体画像表示装置のＡ−Ａ断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置のインテグラルイメージング方式の説明に用いる断面図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の視差番号の割付の一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の多眼方式の説明に用いる断面図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の他の例を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の光源部の他の例を示す図である。 図１３に示した光源部のＢ−Ｂ断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の光源部の他の例を示す図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の光源部の他の例を示す図である。 図１６に示した光源部のＣ−Ｃ断面を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る立体画像表示装置の光源部の他の例を示す図である。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係る立体画像表示装置の一例を示す図である。 図１９に示した立体画像表示装置の輝度分布の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の第１の変形例に係る立体画像表示装置の他の例を示す図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る立体画像表示装置の光源部の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る立体画像表示装置の光線制御部の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の第２の変形例に係る立体画像表示装置の光源部と光線制御部の配置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置の画素配置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置の視差割付の一例を説明する図（その１）である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置の視差割付の一例を説明する図（その２）である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置の視差割付の一例を説明する図（その３）である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置の視差割付の他の例を説明する図である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置の視差割付の他の例を説明する図である。 本発明の実施の形態の第３の変形例に係る立体画像表示装置の視差割付の他の例を説明する図である。

符号の説明

１０…バックライト部
１２…光源部
１４…光線制御部
１６…表示部
１８…視差発生部
２０…光源制御部
２２…画像制御部
２４…同期部
３０…発光素子
３２…発光領域
３６…レンズ
４０…画素
４４…拡散部材
４８…導光部材

Claims (8)

1. 行列状に配列された複数の画素のそれぞれで複数の視差に対応する複数の要素画像を表示する表示部と、
   前記表示部に対向し、互いに平行に延伸する半円筒形の複数のレンズが配列された光線制御部と、
   前記表示部の反対側で前記光線制御部と対向し、前記行列の水平方向に切った断面において前記複数のレンズそれぞれに対応する光源群領域内に前記複数のレンズの延伸方向に対して傾斜して互いに平行に延伸する複数の発光領域を有する光源部と、
   前記複数の発光領域のそれぞれを順次切り替えて点灯させる光源制御部と、
   前記複数の出光面の点灯に同期して前記複数の要素画像を表示させる画像制御部とを備え、
   前記複数のレンズ又は前記複数の発光領域の延伸方向が、前記行列の垂直方向であり、前記複数のレンズ及び前記複数の発光領域の延伸方向の傾斜角が、前記複数の画素の配列のピッチ、前記複数のレンズの水平方向のピッチ、及び前記複数の視差の数により規定されることを特徴とする立体画像表示装置。
2. 前記傾斜角が、前記複数の画素の配列のピッチをＰｘ、前記複数のレンズの水平方向のピッチをＰｌ、前記複数の視差の数をＮｖ、前記傾斜角をθａとして、
   Ｐｌ＝Ｐｘ×Ｎｖ×tanθａ
   の関係を満たす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. 前記複数の発光領域のそれぞれが、
   複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子から出射される光線を前記複数の発光領域それぞれの延伸方向に拡散させる拡散部材
   とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の立体画像表示装置。
4. 前記複数の発光領域のそれぞれが、
   前記複数の発光領域の一端に配置された第１発光素子と、
   前記第１発光素子から出射される光線を前記一端から他端へ前記延伸方向に沿って導光する第１導光部材
   とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の立体画像表示装置。
5. 前記複数の発光領域のそれぞれが、
   前記他端に配置された第２発光素子と、
   前記第１導光部材に隣接し、前記第２発光素子から出射される光線を前記他端から前記一端へ前記延伸方向に沿って導光する第２導光部材
   とを更に備えることを特徴とする請求項４に記載の立体画像表示装置。
6. 前記光線制御部の反対側で前記表示部に対向し、互いに平行に延伸する複数の光学的開口部を有する視差発生部を更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
7. 前記水平方向において、前記複数の発光領域が等間隔Ｄｓで配置され、前記複数のレンズのピッチＰｌが前記光源群のピッチＰｓに等しく、且つ、前記複数の要素画像のそれぞれを表示する画素群の水平方向のピッチＰｅが前記複数のレンズのピッチＰｌよりも大きく、前記光線制御部の前記複数のレンズの中の中央のレンズを１番として前記水平方向の端部に向かう前記複数のレンズそれぞれのレンズの番号をｎ、前記複数のレンズから前記複数の発光領域までの距離をＧｌ、前記複数のレンズから前記複数の要素画像を観察する位置までの視距離をＬｖとして、
   Ｇｌ×ｎ／Ｌｖ＞Ｄｓ
   の条件を満たす第ｎ番のレンズに関して、前記複数の光源群の中で前記端部側で隣接する光源群に含まれる発光領域からの光線を入射させ、前記第ｎ番のレンズに入射した光線により、複数の画素で複数の新たな視差に対応する複数の新たな要素画像が表示されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
8. 前記光源群に含まれる前記複数の発光領域の数が３であり、前記複数の発光領域のそれぞれが光の三原色のいずれかの光線を出射することを特長とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。

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