JP3229779B2 - 立体表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、表示画面の観測
者側にパララックスバリアを設けた立体表示装置に係
り、特にクロストーク領域を増大させることなく観察位
置で最大照度で立体視ができる範囲を拡大できるように
した立体表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１７に示すように、液晶パネルからな
る表示画面２に右目用映像２１と左目用映像２２とを形
成し、この映像をパララックスバリア３で分離して観測
する、いわゆる、パララックスバリア方式の立体表示装
置においては、水平方向の画素開口率（ｌ／Ｌ）が５０
％以上のものが多い。ここで、Ｌは表示画面２の水平方
向の画素ピッチ、ｌは画素開口幅である。

【０００３】この立体表示装置においては、左目５１と
右目用映像２１との間にパララックスバリア３の遮光部
分３１が存在するため、右目用画素から左目５１に向か
う光線５３はパララックスバリア３の遮光部分３１に遮
られ、左目５１の位置から右目用映像２１を見ることが
できない。右目５２と左目用映像２２との関係も同様で
ある。

【０００４】パララックスバリア３の開口率（ｂ／Ｂ）
は、例えば図１８に示すように、最適観察位置６１にお
いて、瞳がパララックスバリア３の各開口部３２を通し
て各画素をその開口幅ｌ全体にわたって見ることができ
るように設計される。すなわち、パララックスバリア３
の開口率（ｂ／Ｂ）は、図１８に示す（ｌ／２Ｌ）×１
００％以上とされる。ここで、Ｂはパララックスバリア
３の水平方向のバリアピッチ、ｂは開口部３２の開口幅
である。

【０００５】このようにパララックスバリア３の各開口
部３２を通して各画素をその開口幅ｌ全体にわたって見
ることができる時の瞳の位置での照度を「最大照度」と
称することにすると、この最大照度が得られる範囲はパ
ララックスバリア３の各開口部３２の開口率（ｂ／Ｂ）
によって決定され、（ｌ／２Ｌ）×１００％の場合に
は、一点６２に限定される。

【０００６】図１８中の符号６３で示される領域は、片
目で右目用映像２１と左目用映像２２との両方が観測さ
れて立体視が不可能になる領域であり、クロストーク領
域と称される。

【０００７】クロストーク領域を減少させるためには、
パララックスバリア３の開口率（ｂ／Ｂ）を小さくすれ
ばよく、例えば図１９に示すように、パララックスバリ
ア３の開口率（ｂ／Ｂ）を｛（Ｌ−ｌ）／２Ｌ｝×１０
０％とするとクロストーク領域はなくなり、立体視が可
能な範囲６４は最も大きくなるが、最適観測位置６１に
おける照度は図１８の場合に比べて小さくなり、最大照
度の（Ｌ−ｌ）／ｌとなる。

【０００８】パララックスバリア３の開口率（ｂ／Ｂ）
を｛（Ｌ−ｌ）／２Ｌ｝×１００％よりも更に小さくす
ると、最適観測位置における照度が更に小さくなるばか
りでなく、映像が全く見えない領域が現れる。

【０００９】逆に、パララックスバリア３の開口率（ｂ
／Ｂ）を（ｌ／２Ｌ）×１００％よりも大きくすると、
図２０に示すように、最大照度が得られる範囲６２は大
きくなるが、クロストーク領域６３も大きくなる。立体
視が可能な範囲と最大照度を得られる範囲とが一致する
図２０の場合、立体視が可能な範囲はもっとも大きい図
１９の場合の（Ｌ−ｌ）／Ｌと非常に小さくなる。

【００１０】従って、従来のパララックスバリア方式の
立体表示装置においては、パララックスバリア３の開口
率（ｂ／Ｂ）は｛（Ｌ−ｌ）／２Ｌ｝×１００％以上、
（ｌ／２Ｌ）×１００％以下が望ましいことが分かる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように最適観測位
置６１で最大照度が得られるパララックスバリア３の開
口率（ｂ／Ｂ）は（ｌ／２Ｌ）×１００％以上であり、
クロストークの領域が無くなるパララックスバリア３の
開口率（ｂ／Ｂ）は｛（Ｌ−ｌ）／２Ｌ｝×１００％以
下であるという２つの条件は水平方向の画素開口率（ｌ
／Ｌ）が５０％以下、即ちＬ≧２ｌでのみ同時に満たさ
れ、水平方向の画素開口率（ｌ／Ｌ）が５０％を上回る
液晶パネルを用いる場合にこれらの条件が同時に満たさ
れることはない。

【００１２】特に、最適観測位置６１から観測者が左右
に移動した場合、瞳位置において右目用映像２１の照度
と左目用映像２２の照度との和（以下、全照度という）
の変化がないようにすると立体視が可能な範囲は非常に
小さくなる。

【００１３】又、立体映像を観察するために液晶パネル
上の映像を右目用と左目用に分離するため、同じ液晶パ
ネルを用いて平面画像を観察する場合に比べて観測位置
における照度が半分になるという問題もある。

【００１４】この発明は、上記の事情を鑑みてなされた
ものであり、クロストーク領域を増大させずに最大照度
で立体視ができる範囲を拡大できるようにした立体表示
装置の提供を目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の立体表
示装置は、光源と、表示画面と、表示画面の観測者側に
設置したパララックスバリアからなり、表示画面の映像
をパララックスバリアにより分離する立体表示装置を前
提として、上記の目的を達成するため、表示画面と光源
との間に多数のスリットが並んだ格子状の入射側バリア
を設置することを特徴とするものである。

【００１６】このように構成することで、クロストーク
領域を増大させずに最大照度で立体視ができる範囲を拡
大することができる。

【００１７】さらに、この発明の第２の立体表示装置
は、光源と、表示画面と、表示画面の観測者側に設置し
たパララックスバリアと、表示画面と光源との間に配置
される多数のスリットが並んだ格子状の入射側バリアと
からなり、表示画面の映像を分離する立体表示装置であ
って、Ｎを視点数、Ｍを前記パララックスバリアの位置
によって決定される視点数より小さい自然数、Ｌを表示
画面の水平方向の画素ピッチとした場合、前記パララッ
クスバリアの開口ピッチがＮＬ／（Ｎ−Ｍ）より少し小
さく、前記入射側バリアの開口ピッチがＮＬより少し大
きく、前記パララックスバリアと表示画面の表示画素と
の距離と前記入射側バリアと表示画面の表示画素との距
離の比がほぼＭ対（Ｎ−Ｍ）であることを特徴とするも
のである。

【００１８】上記第２の立体表示装置について図９を参
照して説明する。

【００１９】この第２の立体表示装置における各パラメ
ータは、液晶パネルで構成される表示画面２の観察者側
に配置されるパララックスバリア３の開口ピッチＢ₁、
表示画面２の観察者側に配置されるパララックスバリア
３と表示画面２の表示画素との距離ｒ₁（空気中換算
値）、表示画面２の光源１側に配置される入射側バリア
４の開口ピッチＢ₂、表示画面２の光源１側に配置され
る入射側バリア４と表示画面２の表示画素との距離ｒ₂
（空気中換算値）、表示画面２の観察者側に配置したパ
ララックスバリア３と観察位置との距離Ｒ、眼間距離Ｅ
（＝６５ｍｍ）などであり、これらのパラメータ間では
図９に示すように、下記（１）から（８）式が成立す
る。

【００２０】

【数１】 Ｅ：Ｒ＋ｒ₁＋ｒ₂＝Ｂ₁：ｒ₁＋ｒ₂＝Ｌ：ｒ₂ …（１）

【００２１】

【数２】 Ｂ₂：ｒ₁＋ｒ₂＝ＭＬ：ｒ₁＝（Ｎ−Ｍ）Ｅ：Ｒ …（２）

【００２２】

【数３】∴ｒ₁ ＝ＭＬＲ／（Ｎ−Ｍ）Ｅ …（３）

【００２３】

【数４】 ∴ｒ₂ ＝Ｌ（Ｒ＋ｒ₁）／（Ｅ−Ｌ） ＝ＬＲ（Ｅ＋ＭＬ／（Ｎ−Ｍ））／Ｅ（Ｅ−Ｌ） …（４）

【００２４】また、（１）式より、Ｂ₁ は（５）式のよ
うになる。

【００２５】

【数５】Ｂ₁ ＝Ｌ（ｒ₁＋ｒ₂）／ｒ₂ …（５）

【００２６】

【数６】 ∴Ｂ₁ ＝ＮＬＥ／（（Ｎ−Ｍ）Ｅ＋ＭＬ） …（６）

【００２７】また、（２）式より、Ｂ₂ は（７）式のよ
うになる。

【００２８】

【数７】 Ｂ₂ ＝（Ｎ−Ｍ）Ｅ（ｒ₁＋ｒ₂）／Ｒ …（７）

【００２９】

【数８】∴Ｂ₂＝ＮＬＥ／（Ｅ−Ｌ） …（８）

【００３０】ここで、Ｌ《Ｅを考慮すると、パララック
スバリア３のバリアピッチＢ₁ 、距離ｒ₁及び入射側バ
リア４のバリアピッチＢ₂ 、距離ｒ₂は次のようにな
る。

【００３１】Ｂ₁ はＮＬ／（Ｎ−Ｍ）より少し小さい
値、Ｂ₂はＮＬより少し大きい値、ｒ₂はほぼＬＲ／Ｅ、
ｒ₁はＭｒ₂／（Ｎ−Ｍ）となる。

【００３２】ここで、Ｂ₁ において、ＮＬ／（Ｎ−Ｍ）
より少し小さい値とは、上記Ｌ《Ｅを考慮した結果、Ｎ
Ｌ／（Ｎ−Ｍ）と上記（６）式との差であり、双方の関
係式からその差はＮＭＬ²／（Ｎ−Ｍ）｛（Ｎ−Ｍ）Ｅ
＋ＭＬ｝となる。

【００３３】また、Ｂ₂において、ＮＬより少し大きい
値とは、上記Ｌ《Ｅを考慮した結果、ＮＬと上記（８）
式との差であり、双方の関係式からその差はＮＬ²／
（Ｅ−Ｌ）となる。

【００３４】さらに、ｒ₂はＭ，Ｎが変化してもほぼ一
定であるが、ｒ₁はＭ／（Ｎ−Ｍ）に依存する。よっ
て、Ｍ／（Ｎ−Ｍ）を小さくすれば立体表示装置を薄く
することができる。

【００３５】この第２の立体表示装置において、視点数
がＮの立体表示を得る場合に、表示画面２の光源１側に
配置される入射側バリア４はＮ個の画素に１個の開口部
が対応しているが、表示画面２の観察者側に配置したパ
ララックスバリア３はそれ以下のＮ／（Ｎ−Ｍ）個の画
素に１個の開口部が対応している。

【００３６】上記第２の立体表示装置において、表示画
面２の光源１側に配置される入射側バリア４の遮光部を
ＳＴＮやＴＮ等の液晶材料を用いて、電気的に出現、消
滅を選択可能にすると、遮光部を出現させた場合は、視
点数がＮの立体表示装置であり、遮光部を消滅させると
視点数もしくは視点数及び眼間距離の異なる立体表示装
置となる。

【００３７】更に、表示画面２の観察側のパララックス
バリア３の遮光部をＳＴＮやＴＮ等の液晶材料を用いて
電気的に出現、消滅を選択可能にすると、表示画面２の
光源１側に配置される入射側バリア４と、表示画面２の
観察者側に配置したパララックスバリア３との双方の遮
光部を消滅させれば、表示画面本来の解像度で平面画像
を観察することができる。

【００３８】また、この発明の第３の立体表示装置は、
光源と、表示画面と、表示画面の観測者側に設置したパ
ララックスバリアと、表示画面と光源との間に配置され
る多数のスリットがほぼ等ピッチで並んだ格子状の入射
側バリアとからなり、表示画面の映像を分離する立体表
示装置であって、Ｉを視点数、Ｊを前記パララックスバ
リアの位置によって決定される視点数より小さい自然
数、Ｌを表示画面の水平方向の画素ピッチとした場合、
前記パララックスバリアの開口ピッチがＩＬより少し小
さく、前記入射側バリアの開口ピッチがＩＬ／Ｊより少
し大きく、前記パララックスバリアと表示画面の表示画
素との距離と前記入射側バリアと表示画面の表示画素と
の距離の比がほぼＪ対（Ｉ−Ｊ）であることを特徴とす
るものである。

【００３９】前述した第２の立体表示装置と同様に各パ
ラメータ間では図１０に示すように、下記（９）から
（１６）式が成立する。

【００４０】

【数９】 ＪＥ：Ｒ＋ｒ₁＋ｒ₂＝Ｂ₁：ｒ₁＋ｒ₂＝（Ｉ−Ｊ）Ｌ：ｒ₂ …（９）

【００４１】

【数１０】 Ｂ₂：ｒ₁＋ｒ₂＝Ｌ：ｒ₁＝Ｅ：Ｒ …（１０）

【００４２】

【数１１】∴ｒ₁ ＝ＬＲ／Ｅ …（１１）

【００４３】

【数１２】 ∴ｒ₂ ＝（Ｉ−Ｊ）Ｌ（Ｒ＋ｒ₁）／（（ＪＥ−（Ｉ−Ｊ）Ｌ） ＝（Ｉ−Ｊ）ＬＲ（Ｅ＋Ｌ）／（ＪＥ−（Ｉ−Ｊ））Ｌ）Ｅ…（１２）

【００４４】また、（９）式より、Ｂ₁ は次のようにな
る。

【数１３】 Ｂ₁ ＝（Ｉ−Ｊ）Ｌ（ｒ₁＋ｒ₂）／ｒ₂ …（１３）

【００４５】

【数１４】∴Ｂ₁ ＝ＩＬＥ／（Ｅ＋Ｌ） …（１４）

【００４６】また、（２）式より、Ｂ₂ は次のようにな
る。

【００４７】

【数１５】Ｂ₂ ＝Ｅ（ｒ₁＋ｒ₂）／Ｒ …（１５）

【００４８】

【数１６】 ∴Ｂ₂＝ＩＬＥ／（ＪＥ−（Ｉ−Ｊ）Ｌ） …（１６）

【００４９】ここで、Ｌ《Ｅを考慮すると、パララック
スバリア３のバリアピッチＢ₁ 、距離ｒ₁及び入射側バ
リア４のバリアピッチＢ₂、距離ｒ₂は次のようになる。

【００５０】Ｂ₁ はＩＬより少し小さい値、Ｂ₂はＩＬ
／Ｊより少し大きい値、ｒ₁ ＝ＬＲ／Ｅ、ｒ₂はほぼ
（Ｉ−Ｊ）ｒ₁／Ｊとなる。

【００５１】ここで、Ｂ₁ において、ＩＬより少し小さ
い値とは、上記Ｌ《Ｅを考慮した結果、ＩＬと上記（１
４）式との差であり、双方の関係式からその差はＩＬ²
／（Ｅ＋Ｌ）となる。

【００５２】また、Ｂ₂において、ＩＬ／Ｊより少し大
きい値とは、上記Ｌ《Ｅを考慮した結果、ＩＬ／Ｊと上
記（１６）式との差であり、双方の関係式からその差は
Ｉ（Ｉ−Ｊ）Ｌ²／Ｊ（ＪＥ−（Ｉ−Ｊ）Ｌ）となる。

【００５３】さらに、ｒ₁はＩ，Ｊに依存しないが、ｒ₂
は（Ｉ−Ｊ）／Ｊに依存する。よって、（Ｉ−Ｊ）／Ｊ
を小さくすれば立体表示装置を薄くすることができる。

【００５４】この第３の立体表示装置において、視点数
がＩの立体表示を得る場合に、表示画面２の観察者側に
配置されるパララックスバリア３はＩ個の画素に１個の
開口部が対応しているが、表示画面２の光源１側に配置
した入射側バリア４はそれ以下のＩ／Ｊ個の画素に１個
の開口部が対応している。

【００５５】上記第３の立体表示装置において、表示画
面２の観察者側に配置されるパララックスバリア３の遮
光部をＳＴＮやＴＮ等の液晶材料を用いて、電気的に出
現、消滅を選択可能にすると、遮光部を出現させた場合
は、視点数がＮの立体表示装置であり、遮光部を消滅さ
せると視点数もしくは視点数及び眼間距離の異なる立体
ディスプレイとなる。

【００５６】更に、表示画面２の光源１側の入射側バリ
ア４の遮光部をＳＴＮやＴＮ等の液晶材料を用いて電気
的に出現、消滅を選択可能にすると、表示画面２の光源
１側に配置される入射側バリア４と、表示画面２の観察
者側に配置したパララックスバリア３との双方の遮光部
を消滅させれば、表示画面本来の解像度で平面画像を観
察することができる。

【００５７】この発明の第４の立体表示装置は、光源
と、表示画面と、表示画面の観測者側に設置したパララ
ックスバリアと、表示画面と光源との間に配置される多
数のスリットがほぼ等ピッチで並んだ格子状の入射側バ
リアとからなり、表示画面の映像を分離する立体表示装
置であって、視点数を２、表示画面の水平方向の画素ピ
ッチをＬとした場合、前記パララックスバリアの開口ピ
ッチが２Ｌより少し小さく、前記入射側バリアの開口ピ
ッチが２Ｌより少し大きく、前記パララックスバリアと
表示画面の表示画素との距離と前記入射側バリアと表示
画面の表示画素との距離の比がほぼ１対１であることを
特徴とする。

【００５８】又、この場合、パララックスバリアの開口
率と入射側バリアの開口率が実質的に同じであることが
好ましく、いずれかのバリアの開口率が大きくなるとク
ロストーク領域が増大するので好ましくない。

【００５９】この発明の第４の立体表示装置において、
パララックスバリア及び入射側バリアの開口率は画素開
口率を基準にして自由に選択できるが、表示画面の水平
方向の画素ピッチをＬ、画素開口幅をｌとした場合、パ
ララックスバリアの開口率と入射側バリアの開口率とが
共に｛（２Ｌ＋ｌ）／４Ｌ｝×１００％付近以下である
ことが好ましい。

【００６０】パララックスバリアの開口率と入射側バリ
アの開口率との一方又は両方が｛（２Ｌ＋ｌ）／４Ｌ｝
×１００％付近よりも大きくなると、クロストーク領域
中に左目用映像と右目用映像のいずれかの最大照度領域
で重なりあう領域が生じるので好ましくない。

【００６１】パララックスバリアの開口率と入射側バリ
アの開口率とが共に｛（２Ｌ＋ｌ）／４Ｌ｝×１００％
付近では、最大照度で立体視できる領域が十分広い上、
クロストーク領域が最大照度領域と重なりあうことな
く、しかも、左目用映像と右目用映像の一方の最大照度
から照度が低下する領域で他方の照度が高まるので、観
測者が最適観測位置から左右に移動しても全照度が一定
になる。

【００６２】パララックスバリアの開口率と入射側バリ
アの開口率とが共に｛（２Ｌ＋ｌ）／４Ｌ｝×１００％
付近以下である場合、画素開口率は５０％未満であって
もよいが、画素開口率が５０％以上である場合には、ク
ロストーク領域を増大させることなく、最大照度で立体
視が可能な領域が拡大されるので好ましい。

【００６３】この発明の第４の立体表示装置において
は、特にパララックスバリアの開口部の開口率と入射側
バリアの開口率とは共に（ｌ／Ｌ）×１００％以下であ
り、かつ、５０％以上であることが好ましい。

【００６４】パララックスバリアの開口部の開口率と入
射側バリアの開口率とのいずれか一方又は両方が５０％
を下回ると最大照度を得られる領域が減少するので好ま
しくない。又、パララックスバリアの開口部の開口率と
入射側バリアの開口率とのいずれか一方又は両方が（ｌ
／Ｌ）×１００％を上回ると、クロストーク領域が増大
するので好ましくない。

【００６５】上記発明の第１ないし第４の立体表示装置
においては、観測者の瞳の中心と、表示画面の各画素の
中心と、各画素に対応するパララックスバリアの開口部
の中心と、各画素に対応する入射側バリアの開口部の中
心との関係は特に限定されないが、光のロスを減少させ
るため、これらが全て一直線上に並ぶようにパララック
スバリア、表示画面及び格子状のバリアが設置されるこ
とが好ましい。

【００６６】また、上記第１ないし第４の発明において
は、光源から出射された光線の一部分が入射側バリアの
遮光部分によって遮断されるので、光の利用率が低下す
るという問題が生じてくるが、入射側バリアの光源側の
面をアルミニウムなどの金属、白色インクなどの反射率
の高い素材で形成する場合には、遮断された光が光源側
に反射され、更に光源に設けた反射ミラーによって反射
されることを繰り返すうちに入射側バリアの透光部分に
向かわせることができ、これにより光の利用率を高め
て、画像の照度を高めることができる。

【００６７】又、この発明においては、液晶パネルの後
面ないしは画素間の遮光部で反射した光が入射側バリア
で再び反射され、液晶パネルの画素に入射し、映像のコ
ントラストを低下させるという問題も生じるが、入射側
バリアの液晶パネル側の面を反射率が低い素材で形成す
る場合には、液晶パネルから入射側バリアに向かう光を
入射側バリアの液晶パネル側の面に吸収させ、液晶パネ
ルの画素に乱入射することを防止することにより、色の
濁りやコントラストの低下を防止することができる。

【００６８】

【発明の実施の形態】この発明の実施例を図面に基づい
て具体的に説明すれば、以下の通りである。

【００６９】図１に示すこの発明の第１の実施例に係る
立体表示装置は、視点数が２の場合の立体表示装置であ
り、光源１と、液晶パネル２と、液晶パネル２の前面、
即ち、観測者側に配置されたパララックスバリア３と、
液晶パネル２の光源１側に配置された入射側バリア４と
を備える。

【００７０】光源１から出射される光の利用率を高める
ために、観測者の瞳の中心と、パララックスバリア３の
各開口部３２の中心と、液晶パネル２の各画素の中心
と、入射側バリア４の各開口部４２の中心とが全て一直
線上に並ぶように配置される。

【００７１】図２に示すように、入射側バリア４はガラ
ス乾板４３上にストライプ状の遮光部４１を形成したも
のであり、例えば感光剤を塗布し、レーザーにより感光
させてストライプ状に黒化させ、非感光部を除去した
り、スクリーン印刷などによって形成される。

【００７２】パララックスバリア３の開口率（ｂ₁／
Ｂ₁）と入射側バリア４の開口率（ｂ₂／Ｂ₂）とは共に
５０％としてあり、又、液晶パネル２の開口率は５０％
以上にしている。ここで、Ｂ₁はパララックスバリア３
の水平方向のバリアピッチ、ｂ₁は開口部３２の開口
幅、Ｂ₂は入射側バリア４の水平方向のバリアピッチ、
ｂ₂は開口部４２の開口幅である。

【００７３】図３に示すように、観測者が最適観測位置
６１から左右方向に移動した場合の瞳の位置と照度の関
係は、例えば実線で示すように左目用映像２２が観察さ
れる範囲内で、最適観測位置６１から左右方向に最大照
度の領域があり、その両側で直線的に減少する。

【００７４】更に観測者が最適観測位置６１から左右方
向に大きく移動すると、左目用映像２２が観察される範
囲に連続してそれぞれ右目用映像２１が同じような照度
分布で観察され、従来方式と異なりクロストークの領域
なしに最大照度が得られ、しかも、最大照度が得られる
範囲が増加している。

【００７５】上記の実施例において、入射側バリア４と
しては、例えば図４に示すように、ガラス基板４３上に
アルミニウム薄膜４４とクロム薄膜４５とを積層し、エ
ッチングによりストライプ状に形成したものを用いた
り、例えば図５に示すように、ガラス基板４３上にアル
ミニウム薄膜４３と酸化クロム薄膜４６とを形成し、エ
ッチングによりストライプ状に形成したものを用いたり
することができる。

【００７６】これら図４、図５に示す入射側バリア４を
用いる場合には、アルミニウム薄膜４４側が光源１に向
くように入射側バリア４を配置し、図６に示すように、
このアルミニウム薄膜４４によって光源１から遮光部４
１に入射した光５３を光源１側に反射させ、再び光源１
内の反射面で反射させることを繰り返すうちにその光を
入射バリア４の遮光部４１の間の開口部４２に導くこと
により、光の利用率が高められ、観測位置における照度
が高められる。

【００７７】又、クロム薄膜４５や酸化クロム薄膜４６
は、光源１から出射され、液晶パネル２で反射された光
線８１を吸収し、この光線８１が再び液晶パネル２に乱
入射することを防止し、これにより、色の濁りやコント
ラストの低下、映像の乱れ（左右映像のまざり）などの
悪影響が生じることを防止している。

【００７８】なお、アルミニウム薄膜４４に代えて、白
色インクの印刷を用いても光の利用率を高める効果を得
ることができる。また、白インクの印刷の上に黒インク
を印刷すると、さらに映像への悪影響を防ぐことができ
る。ただし、白インクの印刷と黒インクの印刷を完全に
重ね合わせることは困難であるので、黒インクのストラ
イプ幅を白インクのストライプ幅よりも細くしても、効
果が著しく低下しない範囲内ならば良い。

【００７９】図７に示すこの発明の第２の実施例に係る
立体表示装置では、パララックスバリア３の開口率（ｂ
₁／Ｂ₂）と入射側バリア４の開口率（ｂ₂／Ｂ₂）とは共
に液晶パネル２の水平方向の画素ピッチをＬとし、画素
開口幅をｌとすれば、（ｌ／Ｌ）×１００％としてあ
り、液晶パネル２の開口率（ｌ／Ｌ）は５０％以上にし
ている。

【００８０】この実施例のその他の構成、作用ないし効
果は上記の第１の実施例のそれらと同様であるので、重
複を避けるためこれらの説明は省略する。

【００８１】この実施例においては、パララックスバリ
ア３の開口率と入射側バリア４の開口率が共に５０％よ
りも大きいので、図７に示すように、観測者が最適観測
位置６１から左右方向に移動すると、例えば左目用映像
２２の照度が減少する領域で右目用映像２１とのクロス
トーク領域６３が生じるが、クロストーク領域６３を従
来と同じ大きさにすれば、最大照度が得られる領域６２
は従来よりも大きくなる。

【００８２】図８に示すこの発明の第３の実施例では、
パララックスバリア３の開口率（ｂ ₁／Ｂ₂）と入射側バ
リア４の開口率（ｂ₂／Ｂ₂）とは共に液晶パネル２の水
平方向の画素ピッチをＬとし、画素開口幅をｌとすれ
ば、｛（ｌ＋２Ｌ）／４Ｌ）｝×１００％付近にしてあ
り、液晶パネル２の開口率は５０％以上にしている。

【００８３】この実施例のその他の構成、作用ないし効
果は上記の各実施例のそれらと同様であるので、重複を
避けるためこれらの説明は省略する。

【００８４】この実施例においては、観測者が最適観測
位置６１から左右方向に移動すると、従来例よりも左目
（右目）で最大照度の左目用映像２２（右目用映像２
１）が観察できる範囲が大きく、しかも、左目用映像２
２（右目用映像２１）の照度が減少する領域全体が右目
用映像２１（左目用映像２２）の照度が増加する領域と
クロストークするので、観測者が最適観測位置６１から
左右方向に移動しても瞳位置における全照度、即ち、左
目用映像２２の照度と右目用映像２１の照度との和が全
く変化しない。

【００８５】なお、上記の各実施例では、パララックス
バリア３の開口率と入射側バリア４の開口率とを同じに
しているが、これは光利用率を高める上で最も好ましい
からであり、パララックスバリア３の開口率と入射側バ
リア４の開口率とを異ならせることは妨げない。

【００８６】図１１に示すこの発明の第４の実施例に係
る立体表示装置は、液晶パネルを用いた視点数が４であ
る立体表示装置であり、光源１と、液晶パネル２と、液
晶パネル２の前面、即ち、観測者側に配置されたパララ
ックスバリア３と、液晶パネル２の光源１側に配置され
た入射側バリア４とを備える。

【００８７】この 液晶パネル２上には各視点Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄに対応する画素列１、２、３、４が表示されてい
る。この実施例では視点数Ｎは４、Ｍは２としている。
従って、パララックスバリア３のバリアピッチＢ₁ は４
Ｌ／（４−２）＝２Ｌより少し小さい値、入射側バリア
４のバリアピッチＢ₂ は４Ｌより少し大きい値、距離ｒ
₂はほぼＬＲ／Ｅ、距離ｒ₁はｒ₂、すなわち、ｒ₁：ｒ₂
＝１：１となる。

【００８８】この実施例のように、視点数が４個の立体
表示装置の場合には、液晶パネル２の光源１側に配置さ
れる入射側バリア４は４個の画素（１、２、３、４）に
１つの開口部４２が対応しているが、液晶パネル２の観
察者側に配置したパララックスバリア３はそれ以下の２
個の画素に１つの開口部３２が対応している。

【００８９】ここで、液晶パネル２の光源１側に配置さ
れる入射側バリア４の遮光部４１をＳＴＮ液晶を用い
て、電気的に出現、消滅を選択可能にすると、遮光部４
１を出現させた場合は、視点数が４の立体表示装置であ
り、遮光部４１を消滅させると図１２示すように、視点
数が２の立体表示装置となる。

【００９０】更に、表示画面の観察側のパララックスバ
リア３の遮光部３１をＳＴＮ液晶を用いて電気的に出
現、消滅を選択可能にすると、表示画面の光源１側に配
置される入射側バリア４と、表示画面の観察者側に配置
したパララックスバリア３との双方の遮光部を消滅させ
れば、表示画面本来の解像度で平面画像を観察すること
ができる。

【００９１】図１３に示すこの発明の第５の実施例に係
る立体表示装置は、液晶パネルを用いた視点数Ｎが４で
ある立体表示装置の異なる例を示し、Ｍは１とした。第
４の実施例と同じく液晶パネル２上には各視点Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄに対応する画素列１、２、３、４が表示されてい
る。この実施例では、Ｎは４、Ｍは１としている。従っ
て、パララックスバリア３のバリアピッチＢ₁ は４Ｌ／
（４−１）＝４Ｌ／３より少し小さい値、入射側バリア
４のバリアピッチＢ₂ は４Ｌより少し大きい値、距離ｒ
₂はほぼＬＲ／Ｅ、距離ｒ₁はｒ₂／３、すなわち、ｒ₁：
ｒ₂＝１：３となる。この実施例では立体表示装置を薄
くすることができる。

【００９２】この実施例においても、視点数が４個の立
体表示装置の場合には、液晶パネル２の光源１側に配置
される入射側バリア４は４個の画素（１、２、３、４）
に１つの開口部４２が対応し、液晶パネル２の観察者側
に配置したパララックスバリア３はそれ以下の４／３個
の画素に１つの開口部３２が対応している。

【００９３】図１４に示すこの発明の第６の実施例に係
る立体表示装置は、液晶パネルを用いた視点数Ｉが４で
ある立体表示装置であり、液晶パネル２上には各視点
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する画素列１、２、３、４が表示
されている。尚、この第６の実施例は前述の第４、第５
の実施例とは画素列１、２、３、４の並び方が逆になっ
ている。また、この実施例では視点数Ｉは４、Ｊは２と
している。従って、パララックスバリア３のバリアピッ
チＢ₁ は４Ｌより少し小さい値、入射側バリア４のバリ
アピッチＢ₂は２Ｌより少し大きい値、距離ｒ₁はＬＲ／
Ｅ、距離ｒ₂はほぼｒ₁、すなわち、ｒ₁：ｒ₂＝１：１と
なる。

【００９４】この第６の実施例のように、視点数が４個
の立体表示装置の場合に、液晶パネル２の観察者側に配
置されるパララックスバリア３は４個の画素（１、２、
３、４）に１つの開口部４２が対応しているが、液晶パ
ネル２の光源１側に配置した入射側バリア４はそれ以下
の２個の画素に１つの開口部３２が対応している。

【００９５】ここで、表示画面の観察者側に配置される
パララックスバリア３の遮光部３１をＳＴＮ液晶を用い
て、電気的に出現、消滅を選択可能にすると、遮光部３
１を出現させた場合は、視点数が４の立体表示装置であ
り、遮光部３１を消滅させると図１５に示すように、視
点数が２の立体表示装置となる。

【００９６】更に、液晶パネル２の光源１側の入射側バ
リア４の遮光部４１をＳＴＮ液晶を用いて電気的に出
現、消滅を選択可能にすると、表示画面の光源１側に配
置される入射側バリア４と、表示画面の観察者側に配置
したパララックスバリア３との双方の遮光部を消滅させ
れば、表示画面本来の解像度で平面画像を観察すること
ができる。

【００９７】図１６に示すこの発明の第７の実施例に係
る立体表示装置は、液晶パネルを用いた視点数Ｉが４で
ある立体表示装置の異なる例を示し、Ｊは３とした。第
６の実施例と同じく液晶パネル２上には各視点Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄに対応する画素列１、２、３、４が表示されてい
る。この実施例では、Ｉは４、Ｊは３としている。従っ
て、パララックスバリア３のバリアピッチＢ₁ は４Ｌよ
り少し小さい値、入射側バリア４のバリアピッチＢ₂ は
４Ｌ／３より少し大きい値、ｒ₁：ｒ₂＝３：１となる。
この実施例では立体表示装置を薄くすることができる。

【００９８】上記各実施例においては、光源１から出射
された光線の一部分が入射側バリア４の遮光部分（遮光
部４１）によって遮断されるので、光の利用率が低下す
るという問題が生じてくるが、入射側バリア４の光源１
側の面をアルミニウムなどの金属、白色インクなどの反
射率の高い素材で形成する場合には、遮断された光が光
源側に反射され、更に光源に設けた反射ミラーによって
反射されることを繰り返すうちに入射側バリア４の透光
部分（開口部４２）に向かわせることができ、これによ
り光の利用率を高めて、画像の照度を高めることができ
る。

【００９９】又、上記各実施例においては、液晶パネル
２の後面ないしは画素間の遮光部で反射した光が入射側
バリア４で再び反射され、液晶パネル２の画素に入射
し、映像のコントラストを低下させるという問題も生じ
るが、入射側バリア４の液晶パネル２側の面を反射率が
低い素材で形成する場合には、液晶パネル２から入射側
バリア４に向かう光を入射側バリア４の液晶パネル２側
の面に吸収させ、液晶パネル２の画素に乱入射すること
を防止することにより、色の濁りやコントラストの低下
を防止することができる。

【０１００】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明は、表
示画面の観察者側にパララックスバリアを設置するとと
もに、表示画面と光源との間に多数のスリットが並んだ
格子状の入射側バリアを設置することで、クロストーク
を増大させずに立体視ができる範囲を拡大することがで
きる。

【０１０１】そして、表示画面の前面のパララックスバ
リアの開口率と入射側バリアの開口率とを適宜設計する
ことにより、横方向の画素開口率が５０％以上の液晶パ
ネルを用いる場合でも、最大照度が得られる条件とクロ
ストークの領域がない条件とを同時に満たすことができ
る。

【０１０２】又、従来よりもクロストークの領域を同じ
かそれよりも小さくすると同時に最大照度で立体視がで
きる領域を大きくすることができる。

【０１０３】更に、最大照度で立体視ができる範囲外で
左右の目に対応する映像が見える範囲を全てクロストー
ク領域とすることにより、観測者が左右方向に移動した
時に全照度の変化がないようにした場合の最大照度で立
体視ができる領域を従来より大きくすることができる。

【０１０４】この発明において、特に入射側バリアの遮
光部の光源側の面を反射率の高い素材で構成する場合に
は、遮光部に入射した光を光源側に反射し、更に光源の
反射面で反射させること繰り返して入射側バリアの透光
部に導き、光の利用率を高めて観測位置における照度を
高めることができる。

【０１０５】また、この発明において、特に入射側バリ
アの遮光部の液晶パネル側の面を反射率の低い素材で構
成する場合には、液晶パネル面で反射した光が遮光部の
液晶パネル側の面で更に反射して液晶パネルの画素に乱
入射することを防止でき、色を濁らせたり、コントラス
トが低下したりする等の悪影響を防止できるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施例の構成図である。

【図２】この発明の第１の実施例の入射側バリアの斜視
図である。

【図３】上記第１の実施例の特性説明図である。

【図４】この発明の他の入射側バリアの斜視図である。

【図５】この発明の又他の入射側バリアの斜視図であ
る。

【図６】この発明の他の入射側バリア及び又他の入射側
バリアの作用の説明図である。

【図７】この発明の第２の実施例の特性説明図である。

【図８】この発明の第３の実施例の特性説明図である。

【図９】この発明における多眼式立体表示装置の原理を
説明する構成図である。

【図１０】この発明における多眼式立体表示装置の原理
を説明する構成図である。

【図１１】この発明の第４の実施例の構成図である。

【図１２】上記の第４の実施例の異なる実施例の構成図
である。

【図１３】この発明の第５の実施例の構成図である。

【図１４】この発明の第６の実施例の構成図である。

【図１５】上記の第６の実施例の異なる実施例の構成図
である。

【図１６】この発明の第７の実施例の構成図である。

【図１７】従来例の構成図である。

【図１８】従来例の特性説明図である。

【図１９】他の従来例の特性説明図である。

【図２０】又他の従来例の特性説明図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ 表示画面 ３ パララックスバリア ４ 入射側バリア

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、表示画面と、表示画面の観測者
   側に設置したパララックスバリアとからなり、表示画面
   の映像をパララックスバリアにより分離する立体表示装
   置において、 表示画面と光源との間に多数のスリットが並んだ格子状
   の入射側バリアを設置することを特徴とする立体表示装
   置。
2. 【請求項２】 光源と、表示画面と、表示画面の観測者
   側に設置したパララックスバリアと、表示画面と光源と
   の間に配置される多数のスリットが並んだ格子状の入射
   側バリアとからなり、表示画面の映像を分離する立体表
   示装置であって、 Ｎを視点数、Ｍを前記パララックスバリアの位置によっ
   て決定される視点数より小さい自然数、Ｌを表示画面の
   水平方向の画素ピッチとした場合、前記パララックスバ
   リアの開口ピッチがＮＬ／（Ｎ−Ｍ）より少し小さく、
   前記入射側バリアの開口ピッチがＮＬより少し大きく、
   前記パララックスバリアと表示画面の表示画素との距離
   と前記入射側バリアと表示画面の表示画素との距離の比
   がほぼＭ対（Ｎ−Ｍ）であることを特徴とする立体表示
   装置。
3. 【請求項３】 光源と、表示画面と、表示画面の観測者
   側に設置したパララックスバリアと、表示画面と光源と
   の間に配置される多数のスリットが並んだ格子状の入射
   側バリアとからなり、表示画面の映像を分離する立体表
   示装置であって、 Ｉを視点数、Ｊを前記パララックスバリアの位置によっ
   て決定される視点数より小さい自然数、Ｌを表示画面の
   水平方向の画素ピッチとした場合、前記パララックスバ
   リアの開口ピッチがＩＬより少し小さく、前記入射側バ
   リアの開口ピッチがＩＬ／Ｊより少し大きく、前記パラ
   ラックスバリアと表示画面の表示画素との距離と前記入
   射側バリアと表示画面の表示画素との距離の比がほぼＪ
   対（Ｉ−Ｊ）であることを特徴とする立体表示装置。
4. 【請求項４】 前記パララックスバリア及び入射側バリ
   アの少なくとも一方の遮光部は出現、消滅が選択自在に
   構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のい
   ずれかに記載の立体表示装置。
5. 【請求項５】 光源と、表示画面と、表示画面の観測者
   側に設置したパララックスバリアと、表示画面と光源と
   の間に配置される多数のスリットがほぼ等ピッチで並ん
   だ格子状の入射側バリアとからなり、表示画面の映像を
   分離する立体表示装置であって、 視点数を２、表示画面の水平方向の画素ピッチをＬとし
   た場合、前記パララックスバリアの開口ピッチが２Ｌよ
   り少し小さく、前記入射側バリアの開口ピッチが２Ｌよ
   り少し大きく、前記パララックスバリアと表示画面の表
   示画素との距離と前記入射側バリアと表示画面の表示画
   素との距離の比がほぼ１対１であることを特徴とする立
   体表示装置。
6. 【請求項６】 表示画面の水平方向の画素開口率が５０
   ％以上であることを特徴とする請求項５に記載の立体表
   示装置。
7. 【請求項７】 表示画面の水平方向の画素ピッチをＬ、
   画素開口幅をｌとした場合、パララックスバリアの開口
   率と入射側バリアの開口率とが共に（ｌ／Ｌ）×１００
   ％以下であり、かつ、５０％以上であることを特徴とす
   る請求項５に記載の立体表示装置。
8. 【請求項８】 表示画面の水平方向の画素ピッチをＬ、
   画素開口幅をｌとした場合、パララックスバリアの開口
   率と入射側バリアの開口率とが共に｛（２Ｌ＋ｌ）／４
   Ｌ｝×１００％付近であることを特徴とする請求項５に
   記載の立体表示装置。
9. 【請求項９】 パララックスバリアの開口率と入射側バ
   リアの開口率が実質的に同じであることを特徴とする請
   求項５ないし８のいずれかに記載の立体表示装置。
10. 【請求項１０】 観測者の瞳の中心と、表示画面の各画
    素の中心と、各画素に対応するパララックスバリアの開
    口部の中心と、各画素に対応する入射側バリアの開口部
    の中心とが全て一直線上に並ぶようにパララックスバリ
    ア、表示画面及び格子状のバリアが設置されることを特
    徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の立体
    表示装置。
11. 【請求項１１】 前記パララックスバリアの遮光部分
    が、反射率の高い素材で形成されていることを特徴とす
    る請求項１ないし１０のいずれかに記載の立体表示装
    置。
12. 【請求項１２】 前記入射側バリアの遮光部分の光源側
    が反射率の高い素材で形成され、表示画面側が反射率の
    低い素材で形成されていることを特徴とする請求項１な
    いし１１のいずれかに記載の立体表示装置。