JP2012103502A - 立体表示装置および立体表示方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パララックスバリア方式による解像度低下を改善する立体表示装置を提供する。
【解決手段】２つの視点映像がそれぞれ時分割された２個の表示パターンを順次表示する液晶表示パネルと、この液晶表示パネルからの表示画像光を透過する複数の開口と表示画像光を遮蔽する複数の遮蔽部とを有し、それら複数の開口および複数の遮蔽部の配置状態が２つの表示パターンに対応して切り替え可能に構成され、液晶表示パネルに表示された表示パターンの各々を、２個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するスイッチ液晶パネルとを備える。ここで、液晶表示パネルは、色ごとにサブ画素が２次元的に複数配列されたものである。例えば合成映像２０Ｒは、複数の表示パターンから選択される３色のサブ画素によって一の単位画素４１Ａ，４１Ｂが構成される。
【選択図】図９

Description

本発明は、パララックスバリア方式による立体表示が可能な立体表示装置および立体表示方法に関する。

近年、立体視表示を実現できる表示装置（立体表示装置）が注目を集めている。立体視表示は、互いに視差のある（視点の異なる）左眼用映像と右眼用映像を表示するものであり、観察者が左右の目でそれぞれを見ることにより奥行きのある立体的な映像として認識することができる。また、互いに視差がある３つ以上の映像を表示することにより、観察者に対してより自然な立体映像を提供することが可能な表示装置も開発されている。

このような立体表示装置は、専用の眼鏡が必要なものと不要なものとに大別されるが、観察者にとっては専用の眼鏡は煩わしく感じるものであり、専用の眼鏡が不要なもの（すなわち裸眼で立体視が可能なもの）が望ましい。裸眼で立体視が可能な立体表示装置としては、例えばパララックスバリア（視差バリア）方式やレンチキュラーレンズ方式を採用した立体表示装置が知られている。これらの方式の立体表示装置では、互いに視差がある複数の映像（視点映像）を同時に表示し、表示装置と観察者の視点との相対的な位置関係（角度）によって見える映像が異なるようになっている。このような立体表示装置で複数の視点の映像を表示した場合には、映像の実質的な解像度が、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）や液晶表示装置などの表示装置自体の解像度を視点の数で割ったものとなり、画質が低下してしまうという問題があった。

この問題を解決するために、様々な検討がなされている。例えば、特許文献１には、パララックスバリア方式において、各バリアの透過状態および遮断状態を時分割的に切り替えて時分割表示することにより、等価的に解像度を改善する方法が提案されている。

また、画面の左右方向の解像度と上下方向の解像度とのバランスをとるための技術として、ステップバリア方式が開発されている。このようなステップバリア方式では、パララックスバリアの開口の並び方向（もしくは延在方向）、あるいはレンチキュラーレンズの軸方向が画面の斜め方向に設定され、斜め方向に隣接して一列に並ぶ複数色（例えばＲ，Ｇ，Ｂ）のサブ画素が１つの単位画素を構成するようになっている。

特開２００９−１０４１０５号公報

しかしながら上記のようなステップバリア方式では、図１９に示した液晶表示パネル１０２のように、ある視点映像における１つの単位画素１０４を構成するサブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂが斜め方向へ一列に並ぶ状態となる。このため、表示画面において１つの単位画素１０４に割り当てられる平面領域が大きくなってしまい、高精細な映像表示の妨げとなるおそれがある。なお、上記特許文献１のように時分割駆動を行う場合であっても、ステップバリア方式における上記の問題は生じ得るものである。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、パララックスバリア方式による立体表示の際の解像度低下を改善することのできる立体表示装置および立体表示方法を提供することにある。

本発明の第１の立体表示装置は、一画面内に周期配列されて互いに視差を有するｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像からそれぞれ構成されるｑ個（ｑは２以上の整数）の表示パターンを順次表示する２次元表示部と、この２次元表示部に表示されたｑ個の表示パターンを各々構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離する光学分離素子とを備える。ここで、２次元表示部は、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色ごとにサブ画素が２次元的に複数配列されたものであり、各々の視点映像において、複数の表示パターンから選択される互いに異なる色のｒ個のサブ画素によって一の単位画素が構成される。光学分離素子は、例えば、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、２次元表示部からの光または２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態がｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアである。

本発明の第２の立体表示装置は、ｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、それぞれ複数のサブ画素の配列からなるｑ個（ｑは２以上の整数）の表示パターンで順次表示する表示部と、ｐ個の視点映像を光学的に分離する光学分離素子とを備える。ここで、各々の視点映像では、複数の表示パターンから選択される複数のサブ画素によって一の単位画素が構成される。

本発明の立体表示方法は、一画面内に周期配列されて互いに視差を有するｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像からそれぞれ構成されるｑ個（ｑは２以上の整数）の表示パターンを、２次元表示部に順次表示するステップと、光学分離素子を用い、２次元表示部に表示されたｑ個の表示パターンを各々構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するステップとを含む。ここで、２次元表示部として、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色ごとにサブ画素が２次元的に複数配列されたものを用い、１つの単位画素を、各々の視点映像における複数の表示パターンから選択される互いに異なる色のｒ個のサブ画素によって構成する。

本発明の立体表示装置および立体表示方法では、一の単位画素を構成する複数のサブ画素が、時間的に異なるタイミングで順次表示される複数の表示パターン（フレーム）から選択される。このため、（２次元）表示部の画面上において相互により近接した位置に配置された複数のサブ画素の組み合わせによって一の単位画素が構成される。すなわち、一の単位画素に割り当てられる画面上の占有面積が縮小される。

本発明の立体表示装置および立体表示方法によれば、各視点映像における単位画素を、それぞれ時分割表示された複数の表示パターンから選択される複数のサブ画素の組み合わせによって構成するようにした。これにより、一の単位画素に割り当てられる画面上の占有面積を縮小することができ、解像度の向上を図ることができる。例えば、各表示パターンにおいて異なる色のサブ画素を斜め方向に配列すれば、画面垂直方向の解像度と画面水平方向の解像度とのバランスを図りつつ、高精細の立体映像を表示することができる。

本発明の第１の実施の形態としての立体表示装置の構成を示す構成図である。 第１の実施の形態としての立体表示装置における表示制御に関わる回路を示すブロック図である。 第１の実施の形態としての立体表示装置における液晶表示パネルのサブ画素配列を示す平面図である。 図１などに示した液晶表示パネルに表示される第１および第２の表示パターンの例を表す平面図である。 図１などに示したスイッチ液晶パネルに形成される第１および第２のバリアパターンの例を表す平面図である。 第１および第２の表示期間において立体視をしている状態を模式的に表す説明図である。 第１の表示期間において右眼および左眼によってそれぞれ視認されるサブ画素の配列パターンを表す平面図である。 第２の表示期間において右眼および左眼によってそれぞれ視認されるサブ画素の配列パターンを表す平面図である。 第１の実施の形態における第１の視点映像として認識される第１の合成映像を表す平面図である。 第１の実施の形態における第２の視点映像として認識される第２の合成映像を表す平面図である。 図９に示した第１の合成映像における第１の変形例を表す平面図である。 本発明の第２の実施の形態としての立体表示装置における液晶表示パネルに表示される第１から第３の表示パターンの例を表す平面図である。 第２の実施の形態に係る立体表示装置の液晶表示パネルにおいて、右眼によって視認されるサブ画素の配列パターンを表す平面図である。 第２の実施の形態に係る立体表示装置の液晶表示パネルにおいて、左眼によって視認されるサブ画素の配列パターンを表す平面図である。 第２の実施の形態における第１の視点映像として認識される第１の合成映像を表す平面図である。 第２の実施の形態における第２の視点映像として認識される第２の合成映像を表す平面図である。 本発明の立体表示装置の変形例の構成を示す構成図である。 本発明の立体表示装置におけるスイッチ液晶パネルの変形例の構成を示す平面図である。 従来のステップバリア方式の表示パターンにおける単位画素を表す平面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。なお、立体表示方法については、立体表示装置によって具現化されるので以下、併せて説明する。

＜第１の実施の形態＞
［立体表示装置の構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態としての立体表示装置の全体構成を表している。図２は、この立体表示装置の表示制御に関わる回路を示している。この立体表示装置は、図１に示したように、液晶表示パネル２と、液晶表示パネル２の背面側に配置されたバックライト３と、液晶表示パネル２の表示面側に対向するように配置されたスイッチ液晶パネル１とを備えている。この立体表示装置はまた、図２に示したように、液晶表示パネル２における表示動作を制御するためのタイミングコントローラ２１および視点映像データ出力部２３を備えている。さらに、スイッチ液晶パネル１におけるスイッチング動作を制御するためのタイミングコントローラ２２およびバリア用画素データ出力部２４を備えている。

図３は、液晶表示パネル２の画素構造の例を示している。液晶表示パネル２は、カラー表示に必要とされるＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色のサブ画素が２次元的に複数配列された画素構造を有している。図３に示したように、水平方向（Ｘ軸方向）の同一列上には各色のサブ画素が周期的に現れ、かつ、垂直方向（Ｙ軸方向）の同一列には同一色のサブ画素が配列されるような画素配列とされている。液晶表示パネル２は、このような画素構造において、バックライト３から照射された光をサブ画素ごとに変調させることで２次元的に画像表示を行うようになっている。液晶表示パネル２は、タイミングコントローラ２１の制御に基づいて、視点映像データ出力部２３から出力された立体表示用の視差画像の表示を行うようになっている。

なお、立体視を実現するためには、左眼１０Ｌと右眼１０Ｒとに異なる視点映像を見せる必要があるため、少なくとも右眼用映像と左眼用映像との２つの視点映像が必要となる。３つ以上の視点映像を用いた場合には多眼視を実現できる。本実施の形態では、４つの視点映像（第１〜第４の視点映像）を形成する（すなわち、視点数を４とする）と共に、そのうちの２つの視点映像（ここでは第１および第２の視点映像）を用いて観察する場合を説明する。

液晶表示パネル２は、２種類の表示パターンを順次表示するものである。それら２種類の表示パターンは、それぞれ、一画面内に周期配列されて互いに視差を有する４つの視点映像（第１〜第４の視点映像）が合成表示されてなるものである。すなわち、液晶表示パネル２は、２種類の表示パターンを交互に表示（時分割表示）することにより、４つの視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようになっている。各表示パターンに対応する画像データは、視点映像データ出力部２３から出力されるようになっている。各表示パターンを表示するタイミングは、タイミングコントローラ２１によって制御されるようになっている。

図４（Ａ），４（Ｂ）は、時分割表示される２種類の表示パターンの例として、表示パターン２０Ａ，２０Ｂを示している。図４（Ａ），４（Ｂ）では、例えばＲ１，Ｇ１，Ｂ１の符号を付したサブ画素からなる第１のサブ画素列と、Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２の符号を付したサブ画素からなる第２のサブ画素列と、Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３の符号を付したサブ画素からなる第３のサブ画素列と、Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４の符号を付したサブ画素からなる第４のサブ画素列とが各々斜め方向（ＸＹ平面内においてＸ軸およびＹ軸の双方と交差する方向）に平行に延在し、画面水平方向において周期的に配置されている。サブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は、第１の視点映像（例えば右眼用映像）を表示する単位画素の構成要素となり、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２は、第２の視点映像（例えば左眼用映像）を表示する単位画素の構成要素となる。なお、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３は第３の視点映像を構成し、サブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４は第４の視点映像を構成することとなる。この結果、一画面内には、斜め方向に延在するストライプ状の第１〜第４の視点映像が画面水平方向において周期的に配列されることとなる。

図４（Ａ）の表示パターン２０Ａと、図４（Ｂ）の表示パターン２０Ｂとは、第１〜第４の視点映像をそれぞれ表示するサブ画素の位置が相互に異なっている。例えば表示パターン２０Ａにおいて第１の視点映像が割り当てられていたサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１は、表示パターン２０Ｂでは第３の視点映像が割り当てられ、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３となっている。同様に、表示パターン２０Ａにおいて第２、第３または第４の視点映像が割り当てられていたサブ画素は、それぞれ、表示パターン２０Ｂでは第４、第１または第２の視点映像が割り当てられている。

スイッチ液晶パネル１は、２次元的に配列された複数の画素を有し、画素ごとに光を透過する状態と透過しない状態とに切り換えるスイッチング動作が可能なものである。スイッチ液晶パネル１は、可変式のパララックスバリアとしての機能を実現するものである。スイッチ液晶パネル１は、液晶表示パネル２に表示された各視差画像を、立体視が可能となるように光学的に分離するためのバリアパターンを形成するようになっている。スイッチ液晶パネル１は、図４（Ａ），４（Ｂ）に示した表示パターン２０Ａ，２０Ｂに各々対応する２種類のバリアパターンを周期的に２つの状態に切り換えて形成するようになっている。

図５（Ａ），５（Ｂ）は、その２つのバリアパターン（バリアパターン１０Ａ，１０Ｂ）の例を示している。バリアパターン１０Ａ，１０Ｂは、いずれも液晶表示パネル２からの表示画像光を遮蔽する遮蔽部１１と、表示画像光を透過する開口１２とからなるパターンである。図５（Ａ）は、図４（Ａ）の表示パターン２０Ａに対応するバリアパターン１０Ａを示し、図５（Ｂ）は、図４（Ｂ）の表示パターン２０Ｂに対応するバリアパターン１０Ｂを示す。すなわち、バリアパターン１０Ａは、表示パターン２０Ａで各視点映像を表示しているときに立体視が可能となるように表示画像光を光学的に分離するものである。一方、バリアパターン１０Ｂは、表示パターン２０Ｂで各視点映像を表示しているときに立体視が可能となるように表示画像光を光学的に分離するものである。バリアパターン１０Ａ，１０Ｂにおける開口１２の配置位置および形状は、この立体表示装置を所定の位置、所定の方向から観察者が見たときに、観察者の左右の眼１０Ｌ，１０Ｒに異なる視点映像の光が別々に入射されるように設定されている。

スイッチ液晶パネル１においてバリアパターン１０Ａ，１０Ｂを形成するための画素データは、バリア用画素データ出力部２４から出力されるようになっている。スイッチ液晶パネル１における各バリアパターンを形成するタイミング（各サブ画素からの光を透過する状態と透過しない状態とに切り換えるタイミング）は、タイミングコントローラ２２によって制御されるようになっている。液晶表示パネル２で表示する各表示パターンの画像データは視点映像データ出力部２３から出力されるが、このとき各表示パターンが切り替わるときに得られるフレーム信号がバリア用画素データ出力部２４を介してタイミングコントローラ２２に出力されている。タイミングコントローラ２２は、そのフレーム信号に基づいて、各バリアパターンの切り換えタイミングを、液晶表示パネル２における各表示パターンの切り換えタイミングと同期するように制御するようになっている。

［立体表示装置の動作］
この立体表示装置では、液晶表示パネル２において、それぞれ１画面内に周期配列された４つの視点映像からなる表示パターン２０Ａ，２０Ｂが周期的に時分割表示される。すなわち、各視点映像が空間的、かつ時間的に分割されて液晶表示パネル２に表示される。スイッチ液晶パネル１では、これら表示パターン２０Ａ，２０Ｂの切り換えに同期して、立体視が可能となるように周期的にバリアパターン１０Ａ，１０Ｂを形成する。

図６（Ａ）は、この立体表示装置において、第１の表示期間Ｔ１内で立体視している状態を模式的に示している。図６（Ｂ）は、第１の表示期間Ｔ１とは異なる第２の表示期間Ｔ２内で立体視している状態を模式的に示している。なお、図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、それぞれ図４（Ａ）または図４（Ｂ）において破線で囲んだ領域VIAまたは領域VIBにおける、画面（ＸＹ平面）と直交する断面構成を表す概念図である。ここで、第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２は、いずれも６０分の１秒以下（６０Ｈｚ以上）であることが望ましい。第１の表示期間Ｔ１では、液晶表示パネル２には表示パターン２０Ａ（図４（Ａ））が表示されると共に、スイッチ液晶パネル１にはバリアパターン１０Ａ（図５（Ａ））が形成される。一方、第２の表示期間Ｔ２では、液晶表示パネル２には表示パターン２０Ｂ（図４（Ｂ））が表示されると共に、スイッチ液晶パネル１にはバリアパターン１０Ｂ（図５（Ｂ））が形成される。

図６（Ａ），６（Ｂ）では、観察者の右眼１０Ｒを第１の視点、左眼１０Ｌを第２の視点としている。第１の表示期間Ｔ１では、第１〜第４の視点映像が、液晶表示パネル２上で、表示パターン２０Ａ（図４（Ａ））に従ってサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４からなるサブ画素列とに順次割り振られて表示される。このような表示を、スイッチ液晶パネル１によって形成されたバリアパターン１０Ａ（図５（Ａ））を介して観察する。こうすると、図６（Ａ）に示したように、右眼１０Ｒには第１の視点映像を形成するサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からの光のみが認識される。図７（Ａ）に、第１の表示期間Ｔ１において右眼１０Ｒによって視認できるサブ画素の配列パターン２０ＡＲを表す。配列パターン２０ＡＲは、サブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなるサブ画素列５１Ａが一定の周期で複数配列されたものである。一方、左眼１０Ｌには第２の視点映像を形成するサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からの光のみが認識される。図７（Ｂ）に、第１の表示期間Ｔ１において左眼１０Ｌによって視認できるサブ画素の配列パターン２０ＡＬを表す。配列パターン２０ＡＬは、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなるサブ画素列５２Ａが一定の周期で複数配列されたものである。これにより、第１の表示期間Ｔ１においては、第１の視点映像と第２の視点映像とに基づく立体像が知覚される。

さらに、第１の表示期間Ｔ１に続く第２の表示期間Ｔ２においては、第１〜第４の視点映像が、液晶表示パネル２上で、表示パターン２０Ｂ（図４（Ｂ））に従ってサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ３，Ｇ３，Ｂ３からなるサブ画素列と、サブ画素Ｒ４，Ｇ４，Ｂ４からなるサブ画素列とに順次割り振られて表示される。このような表示を、スイッチ液晶パネル１によって形成されたバリアパターン１０Ｂ（図５（Ｂ））を介して観察する。こうすると、図６（Ｂ）に示したように、右眼１０Ｒには第１の視点映像を形成するサブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からの光のみが認識される。図８（Ａ）に、第２の表示期間Ｔ２において右眼１０Ｒによって視認できるサブ画素の配列パターン２０ＢＲを表す。配列パターン２０ＢＲは、サブ画素Ｒ１，Ｇ１，Ｂ１からなるサブ画素列５１Ｂが一定の周期で複数配列されたものである。一方、左眼１０Ｌには第２の視点映像を形成するサブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からの光のみが認識される。図８（Ｂ）に、第２の表示期間Ｔ２において左眼１０Ｌによって視認できるサブ画素の配列パターン２０ＢＬを表している。配列パターン２０ＢＬは、サブ画素Ｒ２，Ｇ２，Ｂ２からなるサブ画素列５２Ｂが一定の周期で複数配列されたものである。これにより、第２の表示期間Ｔ２においても、第１の視点映像と第２の視点映像とに基づく立体像が知覚される。

ここで、第１および第２の表示期間Ｔ１，Ｔ２は極めて短い時間である。このため、観察者の右眼１０Ｒには、図７（Ａ）に示した配列パターン２０ＡＲと図８（Ａ）に示した配列パターン２０ＢＲとが重なり合った１つの映像として認識される。すなわち、観察者にとっては、右眼１０Ｒから得られる第１の視点映像として、図９に示したように、配列パターン２０ＡＲと配列パターン２０ＢＲとを合成してなる合成映像２０Ｒが認識される。同様に、左眼１０Ｌから得られる第２の視点映像としては、図１０に示したように、図７（Ｂ）に示した配列パターン２０ＡＬと図８（Ｂ）に示した配列パターン２０ＢＬとを合成してなる合成映像２０Ｌが認識される。この結果、観察者には、第１の視点映像としての合成映像２０Ｒ（図９）と、第２の視点映像としての合成映像２０Ｌ（図１０）とに基づく立体像が知覚される。

このとき、第１および第２の視点映像においては、２つの表示パターン２０Ａ，２０Ｂの双方から選択される３色のサブ画素の組み合わせによって一の単位画素が構成される。例えば、図９に示した合成映像２０Ｒでは、２種類の単位画素４１Ａ，４１Ｂが併存している。単位画素４１Ａは、表示パターン２０Ａのサブ画素列５１Ａに含まれるサブ画素Ｒ１，Ｇ１と、表示パターン２０Ｂのサブ画素列５１Ｂに含まれるサブ画素Ｂ１との組み合わせによって構成されるものである。これに対し、単位画素４１Ｂは、表示パターン２０Ａのサブ画素列５１Ａに含まれるサブ画素Ｂ１と、表示パターン２０Ｂのサブ画素列５１Ｂに含まれるサブ画素Ｒ１，Ｇ１との組み合わせによって構成されるものである。一方、図１０に示した合成映像２０Ｌにおいても、２種類の単位画素４２Ａ，４２Ｂが併存する。単位画素４２Ａは、表示パターン２０Ａのサブ画素列５２Ａに含まれるサブ画素Ｇ２，Ｂ２と、表示パターン２０Ｂのサブ画素列５２Ｂに含まれるサブ画素Ｒ２との組み合わせによって構成される。単位画素４２Ｂは、表示パターン２０Ａのサブ画素列５２Ａに含まれるサブ画素Ｒ２と、表示パターン２０Ｂのサブ画素列５２Ｂに含まれるサブ画素Ｇ２，Ｂ２との組み合わせによって構成される。

このように、一の単位画素を構成する複数のサブ画素は、各々の中心点が多角形の頂点に位置するように配置されることが望ましい。より具体的には、一の単位画素を構成する３色のサブ画素のうち、２色のサブ画素（例えばサブ画素Ｒおよびサブ画素Ｂ）が画面水平方向の同一列（第１の列）に存在すると共に残りの１色のサブ画素（サブ画素Ｇ）が他の２色のサブ画素（サブ画素Ｒおよびサブ画素Ｂ）の存在する第１の列と隣り合う列（第２の列）に存在する。本実施の形態では、一の単位画素を構成するサブ画素Ｒ，Ｇ，Ｂは、各々の中心点が鋭角三角形の頂点に位置するように配置される。

なお、一の単位画素を構成するサブ画素の組み合わせは、図９および図１０に示したものに限定されるものではない。例えば、合成映像２０Ｒは、図１１に示した第１の変形例のように２種類の単位画素４１Ａ，４１Ｃが併存するものとしてもよい。ここで単位画素４１Ｃは、表示パターン２０Ａのサブ画素列５１Ａに含まれるサブ画素Ｇ１，Ｂ１と表示パターン２０Ｂのサブ画素列５１Ｂに含まれるサブ画素Ｒ１との組み合わせによって構成されるものである。合成映像２０Ｌについても同様である。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態によれば、第１および第２の視点映像における単位画素を、それぞれ時分割表示された表示パターン２０Ａ，２０Ｂから選択される複数のサブ画素の組み合わせによって構成するようにした。これにより、例えば従来のステップバリア方式と比較して、一の単位画素に割り当てられる画面上の占有面積を縮小することができ、解像度の向上を図ることができる。特に、一の単位画素を、３色のサブ画素のうち、第１の列において互いに最近接の位置にある２色のサブ画素（例えばサブ画素Ｒおよびサブ画素Ｂ）と、第２の列に存在し、画面水平方向においてそれら２色のサブ画素の間に位置する残りの１色のサブ画素（サブ画素Ｇ）とによって構成するようにした。このような配置により、一の単位画素に割り当てられる画面上の占有面積をより縮小することができ、解像度のいっそうの向上を図ることができる。さらに本実施の形態では、表示パターン２０Ａ，２０Ｂにおいて異なる色のサブ画素を斜め方向に配列するようにしたので、画面垂直方向の解像度と画面水平方向の解像度とのバランスを図りつつ、高精細の立体映像を表示することができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態としての立体表示装置について説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る立体表示装置と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

上記第１の実施の形態では、液晶表示パネル２が、２種類の表示パターン（表示パターン２０Ａ，２０Ｂ）を交互に表示（時分割表示）することにより、第１および第２の視点映像の表示位置を周期的に２つの状態に切り換えるようにした。これに対し本実施の形態は、図１２に示したように、液晶表示パネル２が、３種類の表示パターンを順次表示（時分割表示）することにより、６つの視点映像（第１〜第６の視点映像）の表示位置を周期的に３つの状態に切り換えるようにしたものである。３種類の表示パターンは、液晶表示パネル２において第１の表示期間Ｔ１、第２の表示期間Ｔ２、第３の表示期間Ｔ３の順に表示される。

図１２（Ａ）〜１２（Ｃ）は、液晶表示パネル２において時分割表示される３種類の表示パターン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを表している。これらの表示パターン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃを、スイッチ液晶パネル１において各々に対応して形成される所定のバリアパターン（図示せず）を介して観察する。そうすると、観察者の右眼１０Ｒには第１の視点映像として、第１の表示期間Ｔ１では図１３（Ａ）に示した配列パターン２６ＡＲが、第２の表示期間Ｔ２では図１３（Ｂ）に示した配列パターン２６ＢＲが、第３の表示期間Ｔ３では図１３（Ｃ）に示した配列パターン２６ＣＲが認識される。同様に、観察者の左眼１０Ｌには第２の視点映像として、第１の表示期間Ｔ１では図１４（Ａ）に示した配列パターン２６ＡＬが、第２の表示期間Ｔ２では図１４（Ｂ）に示した配列パターン２６ＢＬが、第３の表示期間Ｔ３では図１４（Ｃ）に示した配列パターン２６ＣＬが認識される。これにより、第１〜第３の表示期間Ｔ１〜Ｔ３において、第１の視点映像と第２の視点映像とに基づく立体像が知覚される。

本実施の形態においても、第１〜第３の表示期間Ｔ１〜Ｔ３が極めて短い時間であるため、観察者には、時分割表示される３つの表示パターンが全て重なり合った１つの画像として認識される。すなわち、観察者にとっては、右眼１０Ｒから得られる第１の視点映像として、図１５に示したように、図１３（Ａ）〜１３（Ｃ）に示したサブ画素の配列パターン２６ＡＲ，２６ＢＲ，２６ＣＲを合成してなる合成映像２６Ｒが認識される。また、左眼１０Ｌから得られる第２の視点映像としては、図１６に示したように、図１４（Ａ）〜１４（Ｃ）に示したサブ画素の配列パターン２６ＡＬ，２６ＢＬ，２６ＣＬを合成してなる合成映像２６Ｌが認識される。この結果、観察者には、第１の視点映像と第２の視点映像とに基づく立体像が知覚される。

この際、第１の視点映像としての合成映像２６Ｒ（図１５）では、３種類の単位画素４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃが併存する。例えば単位画素４３Ａは、配列パターン２６ＡＲのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｒ１，Ｇ１と、配列パターン２６ＢＲのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｂ１との組み合わせによって構成される。また、単位画素４３Ｂは、配列パターン２６ＡＲのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｂ１と、配列パターン２６ＣＲのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｒ１，Ｇ１との組み合わせによって構成される。さらに、単位画素４３Ｃは、配列パターン２６ＢＲのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｒ１，Ｇ１と、配列パターン２６ＣＲのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｂ１との組み合わせによって構成される。一方、図１６に示した第２の視点映像としての合成映像２５Ｌにおいても、３種類の単位画素４４Ａ，４４Ｂ，４４Ｃが併存する。単位画素４４Ａは、配列パターン２６ＡＬのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｇ２，Ｂ２と、配列パターン２６ＣＬのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｒ２との組み合わせによって構成される。また、単位画素４４Ｂは、配列パターン２６ＢＬのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｒ２と、配列パターン２６ＣＬのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｇ２，Ｂ２との組み合わせによって構成される。さらに、単位画素４４Ｃは、配列パターン２６ＢＬのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｇ２，Ｂ２と、配列パターン２６ＡＬのサブ画素列に含まれるサブ画素Ｒ２との組み合わせによって構成される。

このように、本実施の形態においても、第１および第２の視点映像における単位画素を、それぞれ時分割表示された３種類の表示パターン２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃから選択される複数のサブ画素の組み合わせによって構成することで、解像度の向上を図ることができる。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、２次元表示部を、垂直方向の同一列上に同色のサブ画素が配列され、かつ、水平方向の同一列上に異色のサブ画素が順に配列されたものとしたが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、２次元表示部を、水平方向の同一列上に同色のサブ画素が配列され、かつ、垂直方向の同一列上に異色のサブ画素が順に配列されたものとしてもよい。

また、上記実施の形態では、２次元表示部において４つの視点映像を一の画面内に一括表示してなる２個の表示パターンを順次表示する場合と、６つの視点映像を一の画面内に一括表示してなる３個の表示パターンを順次表示する場合とについて説明した。しかしながら、本発明では、視点映像の数および表示パターンの数はこれに限定されず、いずれも２以上の整数個とすることができる。すなわち、本発明の２次元表示部は、一画面内に周期配列されて互いに視差を有するｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像からそれぞれ構成されるｑ個（ｑは２以上の整数）の表示パターンを順次表示するものであればよい。したがって、本発明の光学分離素子としての可変式パララックスバリアは、複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態がｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成され、２次元表示部に表示された表示パターンの各々を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するものであればよい。

また、上記実施の形態では、表示部における単位画素を、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の３色のサブ画素によって構成する場合について説明したが、本発明では４色以上のサブ画素（Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）とＷ（白色）もしくはＹ（黄色）との組み合わせ）によって構成してもよい。

また、上記実施の形態では、表示部としてバックライトを使用するカラー液晶ディスプレイを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば有機ＥＬ素子を用いたディスプレイやプラズマディスプレイであってもよい。

また、上記実施の形態では、光学分離素子として可変式パララックスバリアを用いるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、透過光に対して光学的作用を付与する液晶レンズやレンチキュラーレンズを光学分離素子として用いることができる。液晶レンズは、例えば所定間隔で対向配置された一対の透明電極基板の間に液晶層を挿入したものであり、一対の透明電極基板の間に印加される電圧の状態に応じて、レンズ効果の無い状態とレンズ効果が発生する状態とに電気的に切り替え可能なものである。ここで、表示部に表示される表示パターンに応じて面内方向における印加電圧を適宜調整することにより、可変式パララックスバリアと同様の効果を得ることができる。また、レンチキュラーレンズは、シリンドリカルレンズを一次元方向に複数並べたものである。このレンチキュラーレンズについても、表示部に対して画面水平方向の位置を変化させることで、可変式パララックスバリアと同様の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態では、観察者の側から光学分離素子としての可変式パララックスバリアと、表示部としての液晶表示パネルと、光源としてのバックライトとを順に配置するようにしたが、本発明では、例えば図１７に示したように、観察者の側から表示部（液晶表示パネル２）と光学分離素子（スイッチ液晶パネル１）と光源（バックライト３）とを順に配置するようにしてもよい。この場合であっても図１の立体表示装置と同様の効果が得られる。なお、表示部としては、例えば透過型の液晶ディスプレイを用いればよい。

また、上記実施の形態では、スイッチ液晶パネルの開口が各々分離した形状としたが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明では、同一のタイミングで同一の動作を行う複数の開口が互いに連結されていてもよい。例えば図１８に示したスイッチ液晶パネル６のように、遮蔽部６１に、同一の視点映像のサブ画素列に対応して斜め方向に延在するスリット状の開口６２を設けるようにしてもよい。このスイッチ液晶パネル６は、例えばスイッチ液晶パネル１と同様に、２次元的に配列された複数の画素を有し、画素ごとに光を透過する状態と透過しない状態とに切り換えるスイッチング動作が可能なものである。

１，６…スイッチ液晶パネル（可変式パララックスバリア）、２…液晶表示パネル、３…バックライト、１０Ａ，１０Ｂ…バリアパターン、１１，６１…遮蔽部、１２，６２…開口、２０Ａ，２０Ｂ…表示パターン、４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂ，４３Ａ，４３Ｂ，４４Ａ，４４Ｂ…単位画素、Ｒ…（赤色）サブ画素、Ｇ…（緑色）サブ画素、Ｂ…（青色）サブ画素、１０Ｌ…左眼、１０Ｒ…右眼、１１…遮蔽部、１２…開口、２１…タイミングコントローラ、２２…タイミングコントローラ、２３…視点映像データ出力部、２４…バリア用画素データ出力部。

Claims (9)

1. 一画面内に周期配列されて互いに視差を有するｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像からそれぞれ構成されるｑ個（ｑは２以上の整数）の表示パターンを順次表示する２次元表示部と、
   前記２次元表示部に表示された前記ｑ個の表示パターンを各々構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離する光学分離素子と
   を備え、
   前記２次元表示部は、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色ごとにサブ画素が２次元的に複数配列されたものであり、
   各々の前記視点映像において、複数の前記表示パターンから選択される互いに異なる色のｒ個の前記サブ画素によって一の単位画素が構成される
   立体表示装置。
2. 前記光学分離素子は、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態が前記ｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアである
   請求項１記載の立体表示装置。
3. 前記一の単位画素を構成する前記ｒ個のサブ画素は、各々の中心点が多角形の頂点に位置するように配置される
   請求項１記載の立体表示装置。
4. 前記一の単位画素は、前記複数の表示パターンから選択されるＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色の前記サブ画素からなり、そのうち、２色の前記サブ画素が画面水平方向の同一列に存在すると共に残りの１色の前記サブ画素が前記２色のサブ画素の存在する列と隣接する列に存在する
   請求項３記載の立体表示装置。
5. 前記サブ画素は、各々の中心点が鋭角三角形の頂点に位置するように配置される請求項３記載の立体表示装置。
6. ｐ／ｑ＝２であり、
   前記２次元表示部は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３色の前記サブ画素が画面水平方向へ周期配列されたものであり、
   前記一の単位画素は、前記３色のサブ画素のうち、画面水平方向に延在する第１の列において互いに最近接の位置にある２色のサブ画素と、前記第１の列と隣接する第２の列に存在し、画面水平方向において前記２色のサブ画素の間に位置する残りの１色の前記サブ画素とによって構成される
   請求項１記載の立体表示装置。
7. 一画面内に周期配列されて互いに視差を有するｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像からそれぞれ構成されるｑ個（ｑは２以上の整数）の表示パターンを、２次元表示部に順次表示するステップと、
   光学分離素子を用い、前記２次元表示部に表示された前記ｑ個の表示パターンを各々構成するｐ個の視点映像を、ｐ個の視点での立体視が可能となるように光学的に分離するステップと
   を含み、
   前記２次元表示部として、カラー映像表示に必要なｒ種（ｒは３以上の整数）の色ごとにサブ画素が２次元的に複数配列されたものを用い、
   １つの単位画素を、各々の前記視点映像における複数の前記表示パターンから選択される互いに異なる色のｒ個の前記サブ画素によって構成する
   立体表示方法。
8. 前記光学分離素子として、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を透過する複数の光透過部と、前記２次元表示部からの光または前記２次元表示部へ向かう光を遮蔽する複数の遮光部とを有し、それら複数の光透過部および複数の遮光部の配置状態が前記ｑ個の表示パターンに対応して切り替え可能に構成された可変式パララックスバリアを用いる
   請求項７記載の立体表示方法。
9. ｐ個（ｐは２以上の整数）の視点映像を、それぞれ複数のサブ画素の配列からなるｑ個（ｑは２以上の整数）の表示パターンで順次表示する表示部と、
   前記ｐ個の視点映像を光学的に分離する光学分離素子と
   を備え、
   各々の前記視点映像では、複数の前記表示パターンから選択される前記複数のサブ画素によって一の単位画素が構成される
   立体表示装置。

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