JP2018128648A - 立体像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】解像度を劣化させることなく、色モアレを低減して立体像を表示することが可能な立体像表示装置を提供する。【解決手段】立体像表示装置１は、表示面にインテグラル立体方式の要素画像を２次元配列で表示する要素画像表示部１１と、要素画像に対応付けた要素レンズを２次元配列したレンズアレイ１２と、を備える３つのインテグラル立体表示部１０と、３つのインテグラル立体表示部１０が再生する立体像を光学的に合成するクロスハーフミラー２０と、を備え、３つのインテグラル立体表示部１０の要素画像表示部１１ごとに、クロスハーフミラー２０で合成される立体像が任意の視点位置において３原色が混在するように画素構造のサブ画素の色を配置した。【選択図】図５

Description

本発明は、色モアレを抑えて立体像を表示する立体像表示装置に関する。

インテグラル立体像表示技術は、リップマンが発明した立体写真技術であるインテグラルフォトグラフィ（ＩＰ：Integral Photography）を、電子デバイスを用いることで立体的な映像表示を可能にするための技術として知られている。

図１２に示すように、インテグラル立体方式の立体像表示装置１００は、インテグラル立体像を表示するため、高精細な表示部（ディスプレイ）１０１と、要素レンズ１０２ａを２次元的に多数配列したレンズアレイ１０２とで構成される。
そして、立体像表示装置１００は、要素レンズ１０２ａに対応する位置に小さな画像（要素画像Ｅ）を２次元的に多数配列した画像群（要素画像群）として表示部１０１に表示する。これによって、観察者Ｍは、要素画像群を、レンズアレイ１０２を介して観察することで、立体像Ｔを視認することができる。
この立体像表示装置１００は、画素をサブ画素（サブピクセル）構造とし、個々のサブ画素を、例えば、ＲＧＢ（赤緑青）の３色に対応させることでカラー表示を実現している。

しかし、直視型の表示部１０１では、サブ画素の画素構造を持つ表示面をレンズアレイ１０２のレンズ配列によって再標本化するため、相互の周期性により新たな周期成分が発生し、再生される立体像Ｔに色モアレが生じるという問題がある。
この問題を解決するため、表示部１０１の表示面に光学拡散板を配置して、ＲＧＢの各色を重ねることで、色モアレを低減させる手法が開示されている（特許文献１、非特許文献１参照）。

特開２００２−２２８９７４号公報

小林，奥井，荒井，岡野，"インテグラル立体テレビの色モアレ低減手法"，映像情報メディア学会誌，Vol.59，No.3，pp.439-447(2005)

色モアレを低減させる従来の光学拡散板を用いる手法は、ＲＧＢの各色を混合させるため、立体像の解像度、特に、奥行き方向に表示面から遠い位置に再生される立体像の解像度が劣化してしまうという問題がある。
そこで、本発明は、解像度を劣化させることなく、色モアレを低減して立体像を表示することが可能な立体像表示装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る立体像表示装置は、インテグラル立体方式によりカラーの立体像を表示する立体像表示装置であって、要素画像表示部とレンズアレイと、を備える複数のインテグラル立体表示部と、光学合成部と、を備え、要素画像表示部ごとに、光学合成部で合成される立体像が任意の視点位置において少なくとも２色が混在するように画素構造のサブ画素の色を配置した。

かかる構成において、立体像表示装置は、それぞれのインテグラル立体表示部が、要素画像表示部によって、表示面にインテグラル立体方式の要素画像を２次元配列で表示する。そして、立体像表示装置は、要素画像に対応付けた要素レンズを２次元配列したレンズアレイによって、観察者に対して立体像を視認させることができる。
また、立体像表示装置は、光学合成部によって、複数のインテグラル立体表示部が再生する立体像を光学的に合成する。例えば、立体像表示装置は、光学合成部として、ハーフミラーによって、複数のインテグラル立体表示部の光路を１方向に揃えることで、立体像を合成する。

ここで、複数の要素画像表示部ごとに、光学合成部で合成される立体像が任意の視点位置において少なくとも２色が混在するようにサブ画素の色を配置した画素構造となっている。そのため、立体像表示装置は、要素レンズによりサブ画素構造の画素がサンプリングされても、複数の色が混在した色光をサブ画素単位で発光することで、観察者がサブ画素単位の色の周期性を視認し難くなる。これによって、立体像表示装置は、色モアレを低減させることができる。
また、立体像表示装置は、複数の色をサブ画素単位で発光させることができる。したがって、立体像表示装置は、従来の画素全体で複数の色を光学拡散板で混合する場合のように、画素内で色の強度が平均化されるようなことがなく、サブ画素単位で色ごとの強度を保持しているため、再生される立体像の解像度の低下を抑えることができる。

また、前記課題を解決するため、本発明に係る立体像表示装置は、インテグラル立体方式により３原色のカラーの立体像を表示する立体像表示装置であって、要素画像表示部とレンズアレイと、を備える３つのインテグラル立体表示部と、光学合成部と、を備え、要素画像表示部ごとに、光学合成部で合成される立体像が任意の視点位置において３原色が混在するように画素構造のサブ画素の色を配置した。

かかる構成において、立体像表示装置は、それぞれのインテグラル立体表示部によって、要素画像表示部の表示面にインテグラル立体方式の要素画像を２次元配列で表示し、レンズアレイを介して、観察者に対して立体像を視認させることができる。
また、立体像表示装置は、光学合成部によって、３つのインテグラル立体表示部が再生する立体像を光学的に合成する。

ここで、３つのインテグラル立体表示部の要素画像表示部ごとに、光学合成部で合成される立体像が任意の視点位置において３原色が混在するようにサブ画素の色を配置した画素構造となっている。そのため、立体像表示装置は、要素レンズによりサブ画素構造の画素がサンプリングされても、３原色が混在した色光をサブ画素単位で発光することで、観察者がサブ画素単位の色の周期性を視認し難くなる。これによって、立体像表示装置は、色モアレを低減させることができる。
また、立体像表示装置は、３原色をサブ画素で発光させることができる。したがって、立体像表示装置は、従来の画素全体で複数の色を光学拡散板で混合する場合のように、画素内で色の強度が平均化されるようなことがなく、サブ画素単位で色ごとの強度を保持しているため、再生される立体像の解像度の低下を抑えることができる。

また、前記課題を解決するため、本発明に係る立体像表示装置は、インテグラル立体方式により３原色のカラーの立体像を表示する立体像表示装置であって、要素画像表示部とレンズアレイと、を備える２つのインテグラル立体表示部と、光学合成部と、を備え、一方のインテグラル立体表示部の要素画像表示部とレンズアレイとを、当該要素画像表示部のサブ画素の配列方向において、サブ画素の１／２だけずらして配置し、要素画像表示部ごとに、光学合成部で合成される立体像が任意の視点位置において３原色のうちの２色が混在するように画素構造のサブ画素の色を配置した。

かかる構成において、立体像表示装置は、それぞれのインテグラル立体表示部によって、要素画像表示部の表示面にインテグラル立体方式の要素画像を２次元配列で表示し、レンズアレイを介して、観察者に対して立体像を視認させることができる。
また、立体像表示装置は、光学合成部によって、２つのインテグラル立体表示部が再生する立体像を光学的に合成する。

ここで、一方の要素画像表示部とレンズアレイとを、当該要素画像表示部のサブ画素の配列方向において、サブ画素の１／２だけずらして配置することで、光学合成部で合成される立体像が任意の視点位置において２原色が混在するようになる。
そのため、要素レンズによりサブ画素構造の画素がサンプリングされても、２原色が混在した色光をサブ画素単位で発光することで、観察者がサブ画素単位の色の周期性を視認し難くなる。これによって、立体像表示装置は、色モアレを防止することができる。
また、立体像表示装置は、３原色のうちの２原色をサブ画素単位で発光させることができる。したがって、立体像表示装置は、従来の画素全体で複数の色を光学拡散板で混合する場合のように、画素内で色の強度が平均化されるようなことがなく、サブ画素単位で色ごとの強度を保持しているため、再生される立体像の解像度の低下を抑えることができる。

本発明は、以下に示す優れた効果を奏するものである。
本発明によれば、立体像を観察者に視認させる場合に、少なくとも２色が混在した光を観察者に視認させることができる。
これによって、本発明は、要素レンズによってサブ画素構造の画素がサンプリングされても、周期成分を抑えることができ、色モアレを低減させることができる。
また、本発明によれば、同一のサブ画素位置で複数の色を表現するため、サブ画素単位で複数の色を混在して発光することができる。
これによって、本発明は、従来の画素内のサブ画素の色をすべて混合させる手法に比べて、解像度の劣化を防ぐことができる。

本発明の第１実施形態に係る立体像表示装置の構成を示す構成図である。 レンズアレイの要素レンズの配列を示す図であって、（ａ）は正方格子配列、（ｂ）はデルタ（俵積み）配列を示す図である。 画素構造の一例を示す図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なる要素画像表示部の画素構造を示す図である。 画素構造の他の例を示す図であって、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ異なる要素画像表示部の画素構造を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る立体像表示装置の構成を、画素構造を具体化して示す構成図である。 本発明の第２実施形態に係る立体像表示装置の構成を、画素構造を具体化して示す構成図である。 本発明の第２実施形態に係る立体像表示装置のレンズずらしを説明するための図であって、（ａ）は正方格子配列のレンズアレイをずらして配置する例を示す図、（ｂ）はレンズアレイに用いる遮蔽板の例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る立体像表示装置のレンズずらしを説明するための図であって、（ａ）はデルタ（俵積み）配列のレンズアレイをずらして配置する例を示す図、（ｂ）はレンズアレイに用いる遮蔽板の例を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る立体像表示装置の構成を、画素構造を具体化して示す構成図である。 本発明の第４実施形態に係る立体像表示装置の構成を、画素構造を具体化して示す構成図である。 本発明の第５実施形態に係る立体像表示装置の構成を示す構成図である。 従来のインテグラル立体方式の立体像表示装置の構成を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図を示す。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
［立体像表示装置の構成］
最初に、図１を参照して、第１実施形態に係る立体像表示装置１の構成について説明する。なお、図１は、立体像表示装置１を上から見た平面図である。

立体像表示装置１は、ＩＰ方式によりカラーの立体像を表示するものである。この立体像表示装置１は、３つのインテグラル立体表示部１０（１０_１，１０_２，１０_３）と、光学合成部としてのクロスハーフミラー２０と、を備える。

インテグラル立体表示部１０は、１つの表示面に要素画像群を表示して、立体像を表示するものである。このインテグラル立体表示部１０は、要素画像表示部１１と、レンズアレイ１２と、を備える。

要素画像表示部１１は、カラーの要素画像Ｅを２次元配列した要素画像群を表示するものである。この要素画像表示部１１は、液晶ディスプレイ、ＥＬディスプレイ等の直視型ディスプレイであって、カラーの画素構造を有している。
ここで、インテグラル立体表示部１０_１が表示する要素画像群とインテグラル立体表示部１０_２が表示する要素画像群とは、後記するハーフミラー２１_１の面に対して面対象の画像である。また、インテグラル立体表示部１０_２が表示する要素画像群とインテグラル立体表示部１０_３が表示する要素画像群とは、後記するハーフミラー２１_２の面に対して面対象の画像である。
なお、これらの要素画像群は、例えば、特開平１１−９８５３２号公報で開示されているような立体撮像装置で同一の被写体を、光を分割して撮像したものであってもよいし、ＣＧ等によって生成したものであっても構わない。

また、要素画像表示部１１_１，１１_２，１１_３のそれぞれの画素構造は、３原色（ＲＧＢ）のサブ画素構造を有するディスプレイである。この要素画像表示部１１_１，１１_２，１１_３は、それぞれの光路上において、画素内の同じ位置のサブ画素の発光色がすべて異なるように、要素画像表示部１１_１，１１_２，１１_３ごとにサブ画素の色の並びを変えて配置している。なお、要素画像表示部１１_１，１１_２，１１_３のサブ画素構造については、後で詳細に説明する。

レンズアレイ１２は、２次元配列された複数の要素レンズ１２ａで構成され、要素画像表示部１１に表示される要素画像群を立体像をとして結像させるものである。このレンズアレイ１２と要素画像表示部１１の表示面との距離は、要素レンズ１２ａの焦点距離とする。また、インテグラル立体表示部１０_１，１０_２，１０_３のレンズアレイ１２の構成（レンズの大きさ、配置）は同じである。
例えば、レンズアレイ１２は、図２（ａ）に示すように個々の要素レンズ１２ａを正方格子配列（１２Ｒ）で構成してもよいし、図２（ｂ）に示すように個々の要素レンズ１２ａをデルタ（俵積み）配列（１２Ｄ）で構成してもよい
このインテグラル立体表示部１０_１，１０_２，１０_３は、表示面を内側にしてコの字状に配置することで、クロスハーフミラー２０によって、光路が同一方向に揃えられる。

クロスハーフミラー（光学合成部）２０は、インテグラル立体表示部１０（１０_１，１０_２，１０_３）が出力する光を同一方向に揃え、立体像を光学的に合成するものである。このクロスハーフミラー２０は、２つのハーフミラー２１_１，２１_２を直交するように構成したものである。

ハーフミラー２１_１，２１_２は、一方の面に入射した光を反射し、他方の面に入射した光を透過するものである。ここでは、ハーフミラー２１_１は、インテグラル立体表示部１０_１の表示面とインテグラル立体表示部１０_２の表示面とに対して、それぞれ４５度傾き、インテグラル立体表示部１０_１が出力する光を反射し、インテグラル立体表示部１０_２が出力する光を透過する。また、ハーフミラー２１_２は、インテグラル立体表示部１０_３の表示面とインテグラル立体表示部１０_２の表示面とに対して、それぞれ４５度傾き、インテグラル立体表示部１０_３が出力する光を反射し、インテグラル立体表示部１０_２が出力する光を透過する。

このように、立体像表示装置１は、３つのインテグラル立体表示部１０の要素画像表示部１１ごとに、光学合成部であるクロスハーフミラー２０で合成される立体像が任意の視点位置において３原色が混在するように画素構造のサブ画素の色を配置している。

（画素構造）
ここで、図３を参照（適宜図１参照）して、要素画像表示部１１_１，１１_２，１１_３のそれぞれの画素構造について説明する。
図３（ａ）は、要素画像表示部１１_１の画素構造の例であって、サブ画素“ＲＧＢ（赤緑青）”の並びを画素Ｐ_１として構成している。
図３（ｂ）は、要素画像表示部１１_２の画素構造の例であって、サブ画素“ＧＲＢ”の並びを画素Ｐ_２として構成している。この要素画像表示部１１_２は、図３（ａ）で示したＲＧＢ順の画素構造を有する要素画像表示部１１_１の上下を逆さにし、左端のサブ画素Ｂ、右端のサブ画素ＧＲを使用せずに、サブ画素ＧＲＢで画素Ｐ_２を構成すればよい。

図３（ｃ）は、要素画像表示部１１_３の画素構造の例であって、サブ画素“ＧＢＲ”の並びを画素Ｐ_３として構成している。この要素画像表示部１１_３は、図３（ａ）で示したＲＧＢ順の画素構造を有する要素画像表示部１１_１の左端のサブ画素Ｒ、右端のサブ画素ＧＢを使用せずに、サブ画素ＧＢＲで画素Ｐ_３を構成すればよい。

これによって、面対象画像として同一画素位置に対応する画素Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３において、画素Ｐ_１のサブ画素“ＲＧＢ”の並びは、ハーフミラー２１_１によってサブ画素“ＢＧＲ”の並びとなる。また、画素Ｐ_２のサブ画素“ＧＲＢ”の並びは、ハーフミラー２１_１，２１_２によって反転しないため、サブ画素“ＧＲＢ”の並びのままである。また、画素Ｐ_３のサブ画素“ＧＢＲ”の並びは、ハーフミラー２１_２によってサブ画素“ＲＢＧ”の並びとなる。すなわち、面対象画像として同一画素位置に対応する画素Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３は、サブ画素単位では、ハーフミラー２１_１，２１_２によって、サブ画素の色がすべて異なり、観察者Ｍに到達する光は、３色が混在した光となる。

なお、厳密には、画素Ｐ_１，Ｐ_２，Ｐ_３が発光する光は要素レンズ１２ａで反転されるが、すべての画素Ｐで反転動作は共通であるため、サブ画素単位で３色が混在した色が観察者に視認されることに変わりはない。

ここでは、ＲＢＧ順の画素構造を有する要素画像表示部を用いて、サブ画素単位でＲＧＢが混在する光を出力する構成としたが、要素画像表示部１１_１，１１_２，１１_３の画素構造は、図４に示すように、固有の画素構造であっても構わない。図４（ａ）では、サブ画素“ＲＧＢ”の並びを画素Ｐ_１として構成している。図４（ｂ）では、サブ画素“ＧＲＢ”の並びを画素Ｐ_２として構成している。図４（ｃ）では、サブ画素“ＧＢＲ”の並びを画素Ｐ_３として構成している。
もちろん、要素画像表示部１１_１，１１_２，１１_３の画素構造は、出力光としてサブ画素の光がすべて混在する並びであれば、図３，図４に示した例に限定されるものではない。

［立体像表示装置の作用］
次に、図５を参照して、立体像表示装置１の作用について説明する。ここでは、具体的に、あるサブ画素の光路について説明する。

インテグラル立体表示部１０_１において、要素レンズ１２ａ_１を介して、画素として、サブ画素のＲ光を観察者が視認したとする。このサブ画素のＲ光は、要素レンズ１２ａ_１を介して、ハーフミラー２１_１で反射され、ハーフミラー２１_２を透過して、観察者に視認されたものである。

一方、観察者は、インテグラル立体表示部１０_２において、要素レンズ１２ａ_１に対応する要素レンズ１２ａ_２を介して、インテグラル立体表示部１０_１の要素画像と同じ画素位置の画素を視認することになる。このとき、同じ画素の同じサブ画素の位置であっても画素構造が異なることから、観察者は、サブ画素として、Ｂ光を視認する。このサブ画素のＢ光は、要素レンズ１２ａ_２を介して、ハーフミラー２１_１，２１_２を透過して、観察者に視認されたものである。

さらに、観察者は、インテグラル立体表示部１０_３において、要素レンズ１２ａ_１に対応する要素レンズ１２ａ_３を介して、インテグラル立体表示部１０_１の要素画像と同じ画素位置の画素を視認することになる。このとき、同じ画素の同じサブ画素の位置であっても画素構造が異なることから、観察者は、サブ画素として、Ｇ光を視認する。このサブ画素のＧ光は、要素レンズ１２ａ_３を介して、ハーフミラー２１_１を透過し、ハーフミラー２１_２で反射されて、観察者に視認されたものである。
これによって、立体像表示装置１は、サブ画素単位で、ＲＧＢのすべてが混在した色光を発光することができる。

なお、ここでは、インテグラル立体表示部１０_１の画素として視認される光をＲ光とした。しかし、ある視点位置で、観察者がインテグラル立体表示部１０_１の画素としてＧ光を視認する場合、インテグラル立体表示部１０_２，１０_３により、それぞれサブ画素ごとに観察者はＲ光とＢ光とを視認することになる。また、ある視点位置で、観察者がインテグラル立体表示部１０_１の画素としてＢ光を視認する場合、インテグラル立体表示部１０_２，１０_３により、それぞれサブ画素ごとに観察者はＧ光とＲ光とを視認することになる。

このように、立体像表示装置１は、要素画像の同じ画素位置であっても、インテグラル立体表示部１０_１，１０_２，１０_３で、それぞれサブ画素単位で色が異なることから、どの視点位置において、観察者は、ＲＧＢの３色の混在した光を視認することができる。
これによって、立体像表示装置１は、色モアレのない立体像を表示することができる。また、立体像表示装置１は、３色をサブ画素単位で発光させるため、画素全体で複数の色を混合する従来の手法に比べ、解像度の低下を抑えることができる。

＜第２実施形態＞
［立体像表示装置の構成］
次に、図６を参照して、第２実施形態に係る立体像表示装置１Ｂの構成について説明する。なお、図６は、立体像表示装置１Ｂを上から見た平面図である。

立体像表示装置１Ｂは、ＩＰ方式によりカラーの立体像を表示するものである。この立体像表示装置１Ｂは、基本的な構成は、図１で説明した立体像表示装置１と同じである。ただし、立体像表示装置１Ｂは、任意の１つのインテグラル立体表示部１０（ここでは、１０_１）を、他のインテグラル立体表示部１０（ここでは、１０_２，１０_３）に対してレンズアレイ１２の面内方向において相対的に予め定めた距離だけずらして配置している。

具体的には、立体像表示装置１Ｂは、レンズアレイ１２が正方格子配列（図２（ａ）参照）の場合、観察者Ｍがインテグラル立体表示部１０_２に正対したとき、図７（ａ）に示すように、クロスハーフミラー２０を介して、レンズアレイ１２_１の位置が、他のレンズアレイ１２_２，１２_３に対して、要素レンズ１２ａのレンズ間隔ａの１／２だけ水平および垂直方向にずれるように配置する。
この場合、インテグラル立体表示部１０_１に表示する要素画像は、インテグラル立体表示部１０_２，１０_３に対して、要素レンズ１２ａのずれに応じてずれた視点位置の要素画像を表示することとする。

すなわち、立体像表示装置１Ｂは、２つのインテグラル立体表示部１０の要素画像表示部１１ごとに、光学合成部であるクロスハーフミラー２０で合成される立体像が任意の視点位置において３原色のうちの２色が混在するように画素構造のサブ画素の色を配置している。

このとき、レンズアレイ１２_１から出力される光と、他のレンズアレイ１２_２，１２_３から出力される光とが要素画像の周辺において混在するため、再生する立体像の大きさによっては、図７（ｂ）に示すような遮蔽板Ｓを、レンズアレイ１２の前面または背面に備えることが好ましい。この遮蔽板Ｓは、要素レンズ１２ａの中心部含む所定範囲以外の光を遮光するもので、中央部には開口Ｈを有する。この開口Ｈは、要素レンズ１２ａの位置に対応し、対角線の大きさが要素レンズ１２ａの大きさと等しいひし形とする。

なお、立体像表示装置１Ｂは、レンズアレイ１２がデルタ配列（図２（ｂ）参照）であれば、観察者Ｍがインテグラル立体表示部１０_２に正対したとき、図８（ａ）に示すように、クロスハーフミラー２０を介して、レンズアレイ１２_１の位置と、レンズアレイ１２_３の位置とが、レンズアレイ１２_２に対して、要素レンズ１２ａのレンズ間隔ａの±１／√３だけ垂直方向にずれるように配置すればよい。

また、この場合、図８（ｂ）に示すような遮蔽板Ｓを、レンズアレイ１２の前面または背面に備えることが好ましい。この遮蔽板Ｓの開口Ｈは、要素レンズ１２ａの位置に対応し、各辺の長さを要素レンズ１２ａの大きさの半分とする正六角形とすればよい。

［立体像表示装置の作用］
次に、図６を参照して、立体像表示装置１Ｂの作用について説明する。ここでは、レンズアレイ１２を正方格子配列とするが、デルタ配列であってもものその作用は同じである。

インテグラル立体表示部１０_２において、要素レンズ１２ａ_２を介して、画素として、サブ画素のＢ光を観察者が視認したとする。このサブ画素のＢ光は、要素レンズ１２ａ_２を介して、ハーフミラー２１_１，２１_２を透過して、観察者に視認されたものである。

一方、観察者は、インテグラル立体表示部１０_３において、要素レンズ１２ａ_２に対応する要素レンズ１２ａ_３を介して、インテグラル立体表示部１０_２の要素画像と同じ画素を視認することになる。このとき、同じ画素の同じサブ画素の位置であっても画素構造が異なることから、観察者は、サブ画素として、Ｇ光を視認する。このサブ画素のＧ光は、要素レンズ１２ａ_３を介して、ハーフミラー２１_１を透過し、ハーフミラー２１_２で反射されて、観察者に視認されたものである。

さらに、観察者は、インテグラル立体表示部１０_１において、要素レンズ１２ａ_２からレンズ間隔の１／２だけ位置がずれた要素レンズ１２ａ_１を介して、インテグラル立体表示部１０_１の画素を視認する。このとき、インテグラル立体表示部１０_１の画素構造における色の配列は、他のインテグラル立体表示部１０_１，１０_３とは異なることから、観察者は、サブ画素として、Ｒ光を視認する。このサブ画素のＲ光は、要素レンズ１２ａ_１を介して、ハーフミラー２１_１で反射し、ハーフミラー２１_２を透過して、観察者に視認されたものである。
これによって、立体像表示装置１Ｂは、サブ画素単位で、ＲＧＢのすべてが混在した色光を発光することができる。

なお、ここでは、インテグラル立体表示部１０_２である画素として視認される光をＢ光としたが、観察者の視点位置で、Ｒ光やＧ光を視認した場合でも、インテグラル立体表示部１０_１，１０_３では、それぞれサブ画素ごとに異なる色光を視認することになるため、観察者は、ＲＧＢのすべてが混在した色を視認することができる。

このように、立体像表示装置１Ｂは、インテグラル立体表示部１０_１，１０_２，１０_３で、それぞれサブ画素単位で色が異なることから、どの視点位置において、観察者は、ＲＧＢの３色の混在した光を視認することができる。
これによって、立体像表示装置１Ｂは、色モアレのない立体像を表示することができる。さらに、立体像表示装置１Ｂは、インテグラル立体表示部１０_１のレンズアレイ１２_１を、インテグラル立体表示部１０_２，１０_３に対してずらすことで、要素レンズ１２ａの大きさを変えることなく、高解像度な立体像を表示することができる。
なお、解像度をさらに向上させるには、立体像表示装置１Ｂの出力側に、さらに、ハーフミラー（不図示）とインテグラル立体表示部（不図示）とを配置して、レンズアレイ１２のずらし量が異なる要素画像を表示することとしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、ここでは、立体像表示装置１，１Ｂとして、インテグラル立体表示部１０を３つ備える構成とした。しかし、インテグラル立体表示部１０を２つの簡易な構成としてもよい。以下、インテグラル立体表示部１０を２つとした立体像表示装置について説明する。

＜第３実施形態＞
［立体像表示装置の構成］
第１，第２実施形態の立体像表示装置１，１Ｂは、インテグラル立体表示部１０を３つ備える構成とし、それぞれの画素構造をサブ画素単位で異なる色となるように構成することで、色モアレを防止した。しかし、インテグラル立体表示部１０を２つの簡易な構成としても、簡易的に色モアレを抑制することができる。以下、インテグラル立体表示部１０を２つとした立体像表示装置について説明する。
まず、図９を参照して、第３実施形態に係る立体像表示装置１Ｃの構成について説明する。なお、図９は、立体像表示装置１Ｃを上から見た平面図である。

立体像表示装置１Ｃは、ＩＰ方式によりカラーの立体像を表示するものである。この立体像表示装置１Ｃは、２つのインテグラル立体表示部１０Ｂ_１，１０_２と、光学合成部としてのハーフミラー２１と、を備える。インテグラル立体表示部１０_２は、第１実施形態の立体像表示装置１と同じものである。

インテグラル立体表示部１０Ｂ_１は、１つの表示面に要素画像群を表示して、立体像を表示するものである。このインテグラル立体表示部１０Ｂ_１は、要素画像表示部１１_１と、レンズアレイ１２_１と、を備える。この要素画像表示部１１_１とレンズアレイ１２_１とは、それぞれ第１実施形態の立体像表示装置１と同じものである。ただし、インテグラル立体表示部１０Ｂ_１は、レンズアレイ１２_１を、要素画像表示部１１_１における画素構造のＲＧＢの配列方向に対して、予め定めた距離だけずらして配置している。

具体的には、立体像表示装置１Ｃは、インテグラル立体表示部１０Ｂ_１において、レンズアレイ１２_１を、ＲＧＢの配列方向に対して、サブ画素間隔ｂの１／２だけずらして配置する。

ハーフミラー（光学合成部）２１は、インテグラル立体表示部１０Ｂ_１，１０_２が出力する光路を同一方向に揃え、立体像を光学的に合成するものである。
このハーフミラー２１は、一方の面に入射した光を反射し、他方の面に入射した光を透過するものである。ここでは、ハーフミラー２１は、インテグラル立体表示部１０Ｂ_１の表示面とインテグラル立体表示部１０_２の表示面とに対して、それぞれ４５度傾き、インテグラル立体表示部１０Ｂ_１が出力する光を反射し、インテグラル立体表示部１０_２が出力する光を透過する。

［立体像表示装置の作用］
次に、図９を参照して、立体像表示装置１Ｃの作用について説明する。
インテグラル立体表示部１０Ｂ_１において、要素レンズ１２ａ_１を介して、画素として、サブ画素のＲ光を観察者が視認したとする。このサブ画素のＲ光は、要素レンズ１２ａ_１を介して、ハーフミラー２１で反射されて、観察者に視認されたものである。

一方、観察者は、インテグラル立体表示部１０_２において、要素レンズ１２ａ_１に対応する要素レンズ１２ａ_２を介して、インテグラル立体表示部１０Ｂ_１と要素画像の同じ画素を視認することになる。このとき、同じ画素の同じサブ画素の位置であっても画素構造が異なり、さらに、サブ画素の１／２だけずれていることから、観察者は、サブ画素として、Ｂ光またはＧ光のいずれかを視認する。このサブ画素のＢ光またはＧ光は、要素レンズ１２ａ_２を介して、ハーフミラー２１を透過して、観察者に視認されたものである。

このように、立体像表示装置１Ｃは、要素画像の同じ画素位置であっても、インテグラル立体表示部１０Ｂ_１，１０_２で、それぞれサブ画素単位で色が異なることから、どの視点位置において、観察者は、ＲＧＢの２色の混在した光を視認することができる。
これによって、立体像表示装置１Ｃは、単色のサンプリングよって発生する色モアレを低減して立体像を表示することができる。また、立体像表示装置１Ｃは、２色をサブ画素単位で発光させるため、画素全体で複数の色を混合する従来の手法に比べ、解像度の低下を抑えることができる。

また、立体像表示装置１Ｃは、第２実施形態の立体像表示装置１Ｂで説明したように、インテグラル立体表示部１０同士を、レンズアレイ１２の面内方向において相対的に予め定めた距離だけずらした立体像表示装置１Ｄ（第４実施形態；図１０参照）の構成として高解像度化を行ってもよい。なお、この場合、立体像表示装置１Ｄは、要素レンズが正方格子配列であれば、インテグラル立体表示部１０_１とインテグラル立体表示部１０_２とを、垂直方向および水平方向に要素レンズ間隔の１／２だけずらして配置すればよい。また、立体像表示装置１Ｄは、要素レンズがデルタ配列であれば、インテグラル立体表示部１０_１とインテグラル立体表示部１０_２とを、垂直方向に要素レンズ間隔の１／√３だけずらして配置すればよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
例えば、立体像表示装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、要素画像表示部１１の画素構造が、ＲＧＢの各色をサブ画素とする構造であることを前提として説明したが、本発明は、３原色に限定するものではない。例えば、画素構造が、ＲＧＢＹ（赤緑青黄）のような４色のストライプ構造を有する要素画像表示部の場合、図１１に示すように、４つのインテグラル立体表示部１０Ｃ（１０Ｃ_１，１０Ｃ_２，１０Ｃ_３，１０Ｃ_４）を、ハーフミラー２１によって、同一光路で光を合成するように立体像表示装置１Ｅ（第５実施形態）を構成すればよい。

図１１の例では、要素画像表示部１１Ｃ_１の画素構造を、“ＲＧＢＹ”のサブ画素の並びとし、要素画像表示部１１Ｃ_２を“ＧＲＢＹ”のサブ画素の並びの画素構造とし、要素画像表示部１１Ｃ_３を“ＢＹＲＧ”のサブ画素の並びの画素構造とし、要素画像表示部１１Ｃ_４を“ＲＧＢＹ”のサブ画素の並びの画素構造とすればよい。

これによって、立体像表示装置１Ｅは、再生する立体像Ｔを観察者Ｍが視認する際に、すべての視線において、サブ画素単位でＲＧＢＹのすべてが混在した色光を発光することができ、観察者Ｍに色モアレのない立体像Ｔを表示することができる。

また、ここでは、画素構造のサブ画素が縦ストライプであるものとして説明したが、画素構造は、横ストライプであっても構わない。その場合、平面図である図５，図６，図９，図１０，図１１を、側面図とみなして立体像表示装置を構成すればよい。

１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 立体像表示装置
１０ インテグラル立体表示部
１１ 要素画像表示部
１２ レンズアレイ
１２ａ 要素レンズ
２０ クロスハーフミラー（光学合成部）
２１，２１_１，２１_２ ハーフミラー（光学合成部）
Ｔ 立体像
Ｅ 要素画像
Ｐ 画素
Ｓ 遮蔽板
Ｈ 開口

Claims (8)

1. インテグラル立体方式によりカラーの立体像を表示する立体像表示装置であって、
   表示面に前記インテグラル立体方式の要素画像を２次元配列で表示する要素画像表示部と、前記要素画像に対応付けた要素レンズを２次元配列したレンズアレイと、を備える複数のインテグラル立体表示部と、
   前記複数のインテグラル立体表示部が再生する立体像を光学的に合成する光学合成部と、を備え、
   前記複数のインテグラル立体表示部の要素画像表示部ごとに、前記光学合成部で合成される立体像が任意の視点位置において少なくとも２色が混在するように画素構造のサブ画素の色を配置したことを特徴とする立体像表示装置。
2. インテグラル立体方式により３原色のカラーの立体像を表示する立体像表示装置であって、
   表示面に前記インテグラル立体方式の要素画像を２次元配列で表示する要素画像表示部と、前記要素画像に対応付けた要素レンズを２次元配列したレンズアレイと、を備える３つのインテグラル立体表示部と、
   前記３つのインテグラル立体表示部が再生する立体像を光学的に合成する光学合成部と、を備え、
   前記３つのインテグラル立体表示部の要素画像表示部ごとに、前記光学合成部で合成される立体像が任意の視点位置において前記３原色が混在するように画素構造のサブ画素の色を配置したことを特徴とする立体像表示装置。
3. 前記レンズアレイの要素レンズは、正方格子配列であって、
   一の前記インテグラル立体表示部を、他の前記インテグラル立体表示部に対して、垂直方向および水平方向に要素レンズ間隔の１／２だけずらして配置したことを特徴とする請求項２に記載の立体像表示装置。
4. 前記レンズアレイの要素レンズは、デルタ配列であって、
   一の前記インテグラル立体表示部を基準として、他の前記インテグラル立体表示部を、それぞれ、垂直方向に要素レンズ間隔の±１／√３だけずらして配置したことを特徴とする請求項２に記載の立体像表示装置。
5. インテグラル立体方式により３原色のカラーの立体像を表示する立体像表示装置であって、
   表示面に前記インテグラル立体方式の要素画像を２次元配列で表示する要素画像表示部と、前記要素画像に対応付けた要素レンズを２次元配列したレンズアレイと、を備える２つのインテグラル立体表示部と、
   前記２つのインテグラル立体表示部が再生する立体像を光学的に合成する光学合成部と、を備え、
   一方の前記インテグラル立体表示部の要素画像表示部とレンズアレイと、当該要素画像表示部のサブ画素の配列方向において、前記サブ画素の１／２だけずらして配置し、
   前記２つのインテグラル立体表示部の要素画像表示部ごとに、前記光学合成部で合成される立体像が任意の視点位置において前記３原色のうちの２色が混在するように画素構造のサブ画素の色を配置したことを特徴とする立体像表示装置。
6. 前記レンズアレイの要素レンズは、正方格子配列であって、
   一方の前記インテグラル立体表示部と、他方の前記インテグラル立体表示部とを、垂直方向および水平方向に要素レンズ間隔の１／２だけずらして配置したことを特徴とする請求項５に記載の立体像表示装置。
7. 前記レンズアレイの要素レンズは、デルタ配列であって、
   一方の前記インテグラル立体表示部と、他方の前記インテグラル立体表示部とを、垂直方向に要素レンズ間隔の１／√３だけずらして配置したことを特徴とする請求項５に記載の立体像表示装置。
8. 前記要素レンズの中心部を含む所定範囲以外の光を遮光する遮光板を、前記レンズアレイの前面または背面に備えることを特徴とする請求項３、請求項４、請求項６または請求項７のいずれか一項に記載の立体像表示装置。

Images