JP3595645B2

JP3595645B2 - 立体画像表示装置

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Publication number: JP3595645B2
Application number: JP5100997A
Authority: JP
Inventors: 英樹森島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-02-18
Filing date: 1997-02-18
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JPH10232368A; US6462871B1

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し、特に、テレビ、ビデオ、コンピュータモニタ、ゲームマシン等のディスプレイデバイス（ディスプレイ）において画像情報の立体表示を行い、所定の観察領域から画像情報の立体観察を行う際に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より立体画像の観察方法としては、例えば偏光めがねを用いて互いに異なった偏光状態に基づく視差画像を観察する方法や、レンチキュラーレンズを用いて複数の視差画像（視点画像）のうちから所定の視差画像を観察者の眼球に導光する方法等が提案されている。
【０００３】
立体画像の観察方法として、前述の偏光めがねを利用した立体画像表示装置では、ディスプレイに観察者の左右の眼に異なった視点からの視差画像を表示して、立体認識を行う為に右眼用画像と左眼用画像に対して偏光状態を異ならせて表示している。そして右眼用画像と左眼用画像を偏光めがねを介して左右眼用の画像を分離して観察している。このときの偏光状態を異ならせる為の方法としては、ディスプレイ側に液晶シャッターを設け、ディスプレイの表示画像のフィールド信号に同期させて偏光状態を切り替え、偏光めがねをかけた観察者は時分割で片目づつ左右画像を分離して観察し、これによって立体視を可能にする方式が実用化されている。しかし、この方式を利用した立体画像表示装置では、観察者は常に偏光めがねをかけねばならないという欠点があった。
【０００４】
それに対して、偏光めがねを用いないで立体画像を観察するレンチキュラーレンズを用いた立体画像表示装置では、ディスプレイの前面にレンチキュラーレンズを設け、空間的に観察者の左右眼に入る画像を分離している為に立体画像を容易に観察することができるという特徴がある。
【０００５】
図２０はレンチキュラーレンズを用いて立体画像を観察する為の従来の立体画像表示装置の一部分の要部概略図である。同図は観察者の頭上方向からの要部断面図を表している。
【０００６】
同図において１０１は液晶ディスプレイを示しており、ガラス基板、カラーフィルタ、電極、偏光板、バックライト等は省略して示している。１０１ａは液晶ディスプレイの表示画像である。表示画素部１０１ａは画素を形成するカラーフィルタを配置した開口部１０２と画素間を分離するブラックマトリクス１０３からなっている。液晶ディスプレイ１０１の表面には、断面が図示のように半円状で各々紙面に直角方向に延びるシリンドリカルレンズからなるレンチキュラーレンズ１０４が設けられており、その焦点面に液晶ディスプレイ１０１の表示画素部１０１ａが位置するようになっている。
【０００７】
表示画素部１０１ａには図示のようにレンチキュラーレンズ１０４の１つのピッチに対応して右眼用画像（Ｒ）と左眼用画像（Ｌ）がストライプ状に対となるよう交互に配置されており、レンチキュラーレンズ１０４により観察者の右眼Ｅ_Ｒと左眼Ｅ_Ｌに光学的に分離して結像させ、これによって立体視を可能としている。
【０００８】
図中には液晶ディスプレイ１０１の中央部分のレンチキュラーレンズ１０４ａにより、右眼用画像と左眼用画像の各々を観察できる空間的領域を示してあり、他の各レンチキュラーレンズについても同様に左右に分離した空間的領域が観察者の左右眼の位置で重なり、画面全面にわたって一様に左右の視差画像が分離して観察されるようになっている。この方式では、観察領域において左右の視差画像の観察される位置が交互に多数回繰り返して現れる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
立体画像を観察する立体画像表示装置として偏光めがねなど眼鏡等を必要としない立体画像表示装置においては、観察領域において左右の眼に対応する各々の画像が観察される領域の水平方向の幅がおよそ眼間間隔に等しくなっている。
【００１０】
このような構成においては、観察者の顔の位置によっては左右の視差画像が、左右の眼に反対に入り所謂逆立体視を起こすという問題があった。この為、観察者は正しい観察位置から頭を最大でも眼間間隔にあたる６５ｍｍ程度しか水平方向に移動することができないという問題があった。
【００１１】
本発明はレンチキュラーレンズを利用して立体画像を観察する際に互いに直交する方向に屈折力を有する２つのレンチキュラーレンズと、開口部と遮光部を一定のピッチで配列したマスクパターンと複数の視差画像を各々多数の横ストライプ状の視差画像に分割し、該複数の横ストライプ視差画像を垂直方向に所定のピッチで表示するディスプレイ等の各要素を適切に設定することによって、複数の立体画像を複数の位置から良好に観察することができる立体画像表示装置の提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の立体画像表示装置は、光源手段からの光束で開口部と遮光部を複数個、所定のピッチで市松状に配列したマス
クパターンを照明し、該複数の開口部を通過した光束を水平方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、水平方向に所定のピッチで配列した第１レンチキュラーレンズと、垂直方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に所定のピッチで配列した第２レンチキュラーレンズを通過させて画像情報を表示したディスプレイを照明し、該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する際、該画像情報は３以上でＮ個の視点に対応する視差画像を各々多数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横ストライプ視差画像を該Ｎ個の視差画像に対応して所定の順序で垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列して合成した横ストライプ合成画像より成り、該マスクパターンの水平方向は１つの開口部に対してＮ−１又はＮ個の遮光部を繰り返して配列したラインパターンより成り、垂直方向はＮ個のラインパターンを該開口部の幅だけ水平方向に互いにずらして配置した組が垂直方向に繰り返して配列するようにしており、
前記第２レンチキュラーレンズの複数のシリンドリカルレンズの垂直方向の配列ピッチをＶＬ、前記ディスプレイに表示する複数の横ストライプ視差画像の垂直方向の配列ピッチをＶｄ、前記マスクパターンの複数のラインパターンの垂直方向の配列ピッチをＶｍ、前記ディスプレイから前記第２レンチキュラーレンズまでの距離をＬ１、前記第２レンチキュラーレンズから該マスクパターンまでの距離をＬ２、該第２レンチキュラーレンズの垂直方向の焦点距離をｆｖとしたとき、
０．９５＜（Ｖｄ／Ｖｍ）／（Ｌ１／Ｌ２）＜１．０５０．９６＜（Ｎ×Ｖｄ／ＶＬ）／
｛（Ｌ１＋Ｌ２）／２×Ｌ２｝＜１．０４
０．９＜（１／ｆｖ）／（１／Ｌ１＋１／Ｌ２）＜１．１
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１３】
請求項２の発明の立体画像表示装置は、光源手段からの光束で開口部と遮光部を複数個、所定のピッチで市松状に配列したマスクパターンを照明し、該複数の開口部を通過した光束を水平方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、水平方向に所定のピッチで配列した第１レンチキュラーレンズと、垂直方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に所定のピッチで配列した第２レンチキュラーレンズを通過させて画像情報を表示したディスプレイを照明し、該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する際、該画像情報は３以上でＮ個の視点に対応する視差画像を各々多数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横ストライプ視差画像を該Ｎ個の視差画像に対応して所定の順序で垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列して合成した横ストライプ合成画像より成り、該マスクパターンの水平方向は１つの開口部に対してＮ−１又はＮ個の遮光部を繰り返して配列したラインパターンより成り、垂直方向はＮ個のラインパターンを該開口部の幅だけ水平方向に互いにずらして配置した組が垂直方向に繰り返して配列するようにしており、前記第１レンチキュラーレンズから前記マスクパターンまでの光学的距離をＬｈ１、該第１レンチキュラーレンズから予め設定された観察面までの光学的距離をＬｈ０、該第１レンチキュラーレンズの複数のシリンドリカルレンズの水平方向の配列ピッチをＨＬ、該マスクパターンの開口部の水平方向のピッチをＨｍ、該マスクパターンの各開口部を通過したＮ個の視差画像に基づく光束が該観察面に集光するときの該Ｎ個の視差画像の集光点の各分離距離をＤとしたとき、
０．９＜（Ｄ／Ｈｍ）／（Ｌｈ０／Ｌｈ１）＜１．１
０．９＜（Ｎ×Ｈｍ／ＨＬ）／｛（Ｌｈ０＋Ｌｈ１）／Ｌｈ０｝＜１．１
なる条件を満足することを特徴としている。
請求項３の発明の立体画像表示装置は、光源手段からの光束で開口部と遮光部を複数個、所定のピッチで市松状に配列したマスクパターンを照明し、該複数の開口部を通過した光束を水平方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、水平方向に所定のピッチで配列した第１レンチキュラーレンズと、垂直方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に所定のピッチで配列した第２レンチキュラーレンズを通過させて画像情報を表示したディスプレイを照明し、該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する際、該画像情報は３以上でＮ個の視点に対応する視差画像を各々多数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横ストライプ視差画像を該Ｎ個の視差画像に対応して所定の順序で垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列して合成した横ストライプ合成画像より成り、該マスクパターンの水平方向は１つの開口部に対してＮ−１又はＮ個の遮光部を繰り返して配列したラインパターンより成り、垂直方向はＮ個のラインパターンを該開口部の幅だけ水平方向に互いにずらして配置した組が垂直方向に繰り返して配列するようにしており、該視点数Ｎの内、該マスクパターン上の開口位置が光を遮蔽するように設定された視点数Ｎ２とし、前記第２のレンチキュラーレンズの垂直方向のピッチＶＬ、前記透過型のディスプレイの垂直方向のピッチＶｄ、前記自発型表示光素子の発光パターン或は前記市松状の開口部・遮光部を有するマスクパターンの垂直方向のピッチＶｍおよび前記透過型のディスプレイと前記パターン化された微細構造を持つ光学系の距離Ｌ１、前記パターン化された微細構造を持つ光学系と前記自発型表示光素子の市松状の発光パターン或は前記市松状の開口部・遮光部を有するマスクパターンの距離Ｌ２、前記パターン化された微細構造を持つ光学系を構成する水平方向に長い所定の光学ユニットの垂直方向の焦点距離ｆｖ、該視点の数ＮおよびＮ２の間に
０．９６＜（Ｖｄ／Ｖｍ）／（Ｌ１／Ｌ２）＜１．０５
０．９６＜｛（Ｎ−Ｎ２）×Ｖｄ／ＶＬ｝／｛（Ｌ１＋Ｌ２）／２×Ｌ２｝＜１．０４
０．９＜（１／ｆｖ）／（１／Ｌ１＋１／Ｌ２）＜１．１
なる条件が成り立っていることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態１の要部斜視図である。本実施形態では複数の視差画像として画像数Ｎを３とした場合を示している。
【００１５】
６は画像表示用の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ，ディスプレイデバイス）であり、カバーガラス、偏光板、電極等を有している。１０は照明光源としてのバックライトである。バックライト１０の前方には光を透過する開口部（開口）８を市松状に所定のピッチで配列したマスクパターン９を形成したマスク基板７が配置されている。マスクパターン９はクロム等の金属蒸着膜または光吸収材からなり、ガラスまたは樹脂からなるマスク基板７上にパターニングにより製作している。
【００１６】
３は水平方向Ｈに屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、水平方向に配列した第１レンチキュラーレンズ（縦レンチキュラーレンズ）、４は垂直方向Ｖに屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に配列した第２レンチキュラーレンズ（横レンチキュラーレンズ）である。第１、第２レンチキュラーレンズ３，４は、マスク基板７と画像表示用の液晶ディスプレイ６との間に任意の順に配置されている。
【００１７】
画像表示用の液晶ディスプレイ６には３視点に対応する３つの視差画像（３画像）が後述するように水平方向に順番に横ストライプ状に配列して表示されている。１はディスプレイ駆動回路であり、ディスプレイ６に横ストライプ合成画像を表示している。５は画像処理回路であり、複数視点からの立体物の複数の視差画像から多数の横ストライプ視差画像（視差画像）を切り出して、所定の順序で垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列して合成し、これによって横ストライプ合成画像を生成し、ディスプレイ駆動回路１に入力している。
【００１８】
バックライト１０からの光はマスク基板７の各々の開口部８を透過し、第１、第２レンチキュラーレンズ３，４を通して画像用液晶のディスプレイ６を照明し、ディスプレイ６に表示した複数の視差画像を予め設定されたディスプレイ６の前方の観察位置Ｅ_Ｌ，Ｅ_Ｒで分離し、これによって立体視の観察を行っている。
【００１９】
図２〜図４は図１のディスプレイ６前方の観察位置において３視点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に対応する視差画像が水平方向に分離して観察される原理を示した説明図であり、図１の立体画像表示装置を上から見た断面を示している。図５はディスプレイ６に表示する複数の視差画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３の説明図である。図２は第１視点Ｅ１、図３は第２視点Ｅ２、図４は第３視点Ｅ３における視差画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３に基づく照明光が集まるようなマスクパターン９の開口部８を有する水平方向Ｈの１つのラインパターンを含む水平面についての断面図となっている。
【００２０】
図２においては、バックライト１０からの光束によりマスク基板７は照明され、１つのラインパターンに配列される複数の開口８−１から光が出射する。マスク基板７とＬＣＤ６の間には第１レンチキュラーレンズ３（第２レンチキュラーレンズ４は水平方向に屈折力を有していないので平板として示している。）が配置され、その各々のシリンドリカルレンズ３−１の略焦点位置にマスクパターン９が位置するようにレンズ曲率は設計されている。マスクパターン９の一対の開口部（８−１）と遮光部が第１レンチキュラーレンズ３のシリンドリカルレンズ３−１の略１ピッチに対応するようになっている。図２に示したマスク基板７上の開口部８−１と遮光部とからなる１行（水平方向）の開口アレイ（ラインパターン）からの照明光束は第１レンチキュラーレンズ３により、上述したようにある方向を指向する略平行光束に変換され、画像表示用の液晶ディスプレイ６に表示された垂直方向に循環的に配列した横ストライプ状の３視差画像（横ストライプ視差画像）のうち第１視差画像ＩＭ１を照明し、第１視点Ｅ１付近に集光する。
【００２１】
同様に、図３に示したマスク基板７上の開口部８−２と遮光部とからなる１行の開口アレイは、先の図２での開口アレイの行から図面上で１行下方向（Ｖ方向）にずれた位置での開口アレイであり、図２の開口部と遮光部のパターンを空間的に水平方向Ｈに１／３ピッチずらしたパターンより成っている。即ち１つの開口部の幅だけずらしたものとなっている。開口部８−２からの照明光束は、同様に第１レンチキュラーレンズ３により先の図２とは異なるある方向を指向する略平行光束に変換され、画像表示用の液晶ディスプレイ６に表示された垂直方向に循環的に配列した横ストライプ状の３視差画像のうち第２視差画像ＩＭ２を照明し、第２視点Ｅ２へ集光している。図４についても同様である。
【００２２】
つまりマスク基板７上の開口部８から出射した光束は第１レンチキュラーレンズ３を通して略平行光束となり、画像表示用の液晶ディスプレイ６の各々第１，２，３視差画像を図中の実線で示すような範囲に指向性をもって照明した後、視点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３へ集光している。
【００２３】
本実施形態においては、画面の全幅にわたって、開口部８（８−１，８−２，８−３）からの光が一様にある視点Ｅｉ（ｉ＝１，２，３）に集まるように、第１レンチキュラーレンズ３のピッチ（水平方向のピッチ）がマスクパターン９の３視点に対する水平方向の３本のライン状の開口部と遮光部のピッチよりも僅かに小さくしてある。
【００２４】
具体的には、マスクパターン９と第１レンチキュラーレンズ３との光学的距離をＬｈ１、第１レンチキュラーレンズ３から観察面までの光学的距離をＬｈ０、第１レンチキュラーレンズ３の水平方向のピッチＨＬ（本実施形態においてピッチとは１つの要素の所定方向の長さで定義している。以下同様である。）、マスクパターン９の水平方向のピッチＨｍ、観察面での各視点間の分離距離Ｄとするとき、

を満たすように各パラメータが決められている。
【００２５】
分離距離Ｄとしては標準眼間間隔である６５ｍｍを選んでいる。本実施形態では、各視点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に対応する照明領域の水平方向の幅ＨＤは分離距離Ｄと等しくなるので、分離距離Ｄとして両眼間隔を取れば、各視点に対応する照明領域の水平方向の幅は人間の両眼が共に入らない大きさとなり、各視点に対応する照明領域に観察者の頭部が位置すれば、観察者は対応する２つの視点画像を観察することができることになる。
【００２６】
図５は３視点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に対応する３つの視差画像をストライプ状に合成する方法を説明する為の方法を示した説明図である。３視点の画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３の各々をＬＣＤ６のライン幅で水平方向に多数の横ストライプ視差画像に分解し、例えば図５（Ａ）の第１視差画像ＩＭ１からは第１，４，７…のように３^＊ｎ＋１（ｎ＝０，１，２…）ラインの画像をとり、図５（Ｂ）の第２視差画像ＩＭ２からは第２，５，８…のように３^＊ｎ＋２（ｎ＝０，１，２…）ラインの画像をとり、図５（Ｃ）の第３視差画像ＩＭ３からは第３，６，９…のように３^＊ｎ（ｎ＝１，２…）ラインの画像をとって、図５（Ｄ）の如く１枚の横ストライプ合成画像として合成している。
【００２７】
図６は３視差画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３に対応するマスクパターン９のパターン状態を表す説明図である。各視点に対応する開口部８−１と遮光部を水平方向に繰り返して配列したラインパターンを循環的に垂直方向に繰り返して配置している。横方向の１列が１つのラインパターンを形成している。
【００２８】
図７は本発明の立体画像表示装置の上下方向（Ｖ方向）の断面の側面概略図である。次に図７を用いて上下方向の観察領域の説明を行う。
【００２９】
図７には、この断面においては光学作用を持たない第１レンチキュラーレンズ３及び光学作用に直接関係しない平面ガラスによる基板を省略しており、第２レンチキュラーレンズ４についても概念的に示している。マスク基板７のマスクパターン９の開口は、図１のようなパターンになっており、上下方向には画像表示用の液晶ディスプレイ６に表示された垂直方向に循環的に配列した横ストライプ視差画像の３視差画像に対応して、各行が互いに１／３ピッチずつ水平方向にずれている。
【００３０】
図７中のマスクパターン９のラインパターンは３視差画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３のうちどれか１視点用の視差画像ラインを照明する為のものである。図７では例として第１視点に対応する視差画像ＩＭ１のラインパターンを表示するものを示している。開口８−１以外の黒く塗りつぶされた部分は光を通さない遮光部である。ＬＣＤ６の第１視点に対応するストライプ状の第１視差画像ＩＭ１を表示している領域を白、第２、第３視差画像ＩＭ２，ＩＭ３に対応するストライプ状の視差画像を表示している領域を黒く塗りつぶして表している。
【００３１】
ここで、上下方向のマスクパターン９の開口８−１のピッチをＶｍ、第２レンチキュラーレンズ４のピッチをＶＬ、第２レンチキュラーレンズ４を構成する個々のシリンドリカルレンズの図７の紙面内の方向の焦点距離ｆｖとし、画像表示用の液晶ディスプレイ６の上下方向（Ｖ方向）の画素ピッチをＶｄ，画像表示用の液晶ディスプレイ６の表示面から第２レンチキュラーレンズ４までの距離をＬ１、第２レンチキュラーレンズ４からマスクパターン９までの距離をＬ２とするとき、

の関係を満たすように各々が設定されている。
【００３２】
このときマスクパターン９の開口８の一点からの光束は、それぞれ対応する画素ラインＩＭ１に図７の紙面に垂直な焦線として集光している。マスクパターン９の第１視点に対応したラインパターンの開口８−１のうちの１つの開口に注目すると、図７中の中央の開口８−１−０の中心の点Ａから発せられ、第２レンチキュラーレンズ４の対応するシリンドリカルレンズ４−１に入射する光束は、ＬＣＤ６の対応する画素列６−１の中央の点Ａ′上の焦線に集光される。中央の開口８−１−０の中心の点Ａから発せられシリンドリカルレンズ４−１以外のレンチキュラーレンズ４を構成するシリンドリカルレンズに入射する光束はＬＣＤ６の第１視差画像ＩＭ１を表示する他の画素ラインの中心に焦線として集光される。
【００３３】
また開口８−１−０の端の点Ｂ，Ｃから発せられ、第２レンチキュラーレンズ４の対応するシリンドリカルレンズ４−１に入射する光束は、画素列６−１の端の点Ｂ′，Ｃ′上の焦線にそれぞれ集光される。同様に開口８−１−０のその他の点から発せられシリンドリカルレンズ４−１に入射した光束はＬＣＤ６の画素列６−１上に焦線として集光される。また開口８−１を発してシリンドリカルレンズ４−１以外のシリンドリカルレンズに入射した光束も全てＬＣＤ６の第１視差画像を表示する画素ライン上に集光される。
【００３４】
市松状の開口８−１−０以外の開口部から発せられる光束も、同様に全てＬＣＤ６の第１視差画像を表示する画素ラインＩＭ１上に集光されてＬＣＤ６の第１視差画素ラインＩＭ１を照明し、その後、これを透過して上下方向にのみ集光時の各光束のＮＡに応じて発散し、観察者の所定の眼の高さから画面の上下方向の全幅にわたって第１視差画像が一様に分離して見えるような観察領域が得られるようになっている。ここでは観察位置での第１視差画像ＩＭ１について説明したが、第２、第３視点に対応する視差画像ＩＭ２，ＩＭ３についても同様の働きがある。
【００３５】
本実施形態の実際の構成例として、上下方向のマスクパターン９の開口８のピッチをＶｍ、レンチキュラーレンズ４のシリンドリカルレンズのピッチをＶＬ、画像表示用の液晶ディスプレイ６の上下方向の画素ピッチをＶｄ、画像表示用の液晶ディスプレイ６の表示面から第２レンチキュラーレンズ４の観察者側の主平面までの距離をＬ１、第２レンチキュラーレンズ４のマスク基板７側の主平面からマスクパターン９までの距離をＬ２、第２レンチキュラーレンズ４を構成する個々のシリンドリカルレンズの図７の紙面内の方向の焦点距離ｆｖとするとき、（１ａ），（２ａ），（３ａ）式の関係を満たすようにしている。
【００３６】
例えば、３・Ｖｄ＝３・Ｖｍ＝ＶＬ，Ｌ１＝Ｌ２，ｆｖ＝Ｌ１／２と設定して、既に図７を使って説明したように、観察者の所定の眼の高さから画面の上下方向の全幅にわたって各視点に対応する画像が一様に分離して見えるような観察領域が得られるようにしている。図２〜図４に示したように３視点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３においては、各々視差画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３のうちの２つが観察できるようにしている。
【００３７】
本実施形態では説明の為に視差画像のライン数を１５として示しているが、実際は５００ラインを越える表示を行うことが普通であり、各視点で各々の画像を視認することが可能である。
【００３８】
本実施形態では観察者側から見て、ＬＣＤ６、第２レンチキュラーレンズ４、第１レンチキュラーレンズ３、マスクパターン９の順に配置して画像表示装置を構成したが、第１レンチキュラーレンズ３と第２レンチキュラーレンズ４の順番を入れ替えても、第１レンチキュラーレンズ３、第２レンチキュラーレンズ４のピッチと焦点距離及びマスクパターン９の開口８の縦横のピッチを、今まで述べた条件を全て満たすように設定し直せば同様に立体画像表示装置を構成することができる。
【００３９】
尚、本実施形態においては、光源１とマスクパターン９を用いて指向性を有した光束パターン化された光束を形成したが、ＣＲＴなどの自発光素子によりパターン化された光束を用いても、同様に本実施形態の立体画像表示装置を構成することができる。
【００４０】
また本実施形態では、視点の数Ｎを３としたが、表示の解像度が実際の使用において問題のない範囲で視点数を増やすことができる。
【００４１】
本実施形態においては、第１，２，３視点に対応して立体物の３視点から視た視差画像を水平ライン状に分解し、垂直方向に循環に合成した横ストライプ合成画像を用いている。そして本実施形態においては、図２〜図４における分離距離Ｄを人の眼間距離に等しい６５ｍｍにとっている。そして前述の（４ａ），（５ａ）式に従ってマスクパターン９の水平方向のピッチＨｍ、及び第１レンチキュラーレンズ３の水平方向のピッチＨＬを設定している。
【００４２】
図８は３台のＴＶカメラ５１〜５３で立体物５０を異なった視点から撮影し、３つの画像を３視点の視差画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３とし、水平ライン状に分解し、多数の横ストライプ視差画像とした後に合成する方法を説明するものである。
【００４３】
立体物５０を第１，２，３の視点に対応するＴＶカメラ５１，５２，５３で撮影し、各々の視差画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３を得る。３つの視差画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３を図５と同じ方法で横ストライプ合成画像を生成しＬＣＤ６に表示する。
【００４４】
図９は本実施形態の立体画像表示装置を用いて、立体画像を観察する際の観察者の頭部位置と立体画像の見え方を説明する為の図である。マスクパターン９の第１，２，３の視点に対応する開口８−１，８−２，８−３を便宜上同一の平面に示しているが、実際は各々の開口列は紙面の垂直方向に分離されて循環的に配置されている。
【００４５】
各視点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の照明領域は、図９に示すように循環的に繰り返し生じ、各々の分離距離Ｄは６５ｍｍに設定されている。観察者が観察位置Ｐ１に頭を置くときは左眼で第１の視点に対応する画像ＩＭ１、右眼に第２の視点に対応する画像ＩＭ２が照射され、図８中で観察者がＴＶカメラ５１と５２の間に頭を置いたのと同様な立体画像を観察者が視認する。また観察者が観察位置Ｐ２に頭を置くときは、左眼で第２の視点に対応する画像ＩＭ２、右眼に第３の視点に対応する画像ＩＭ３が照射され、図８中で観察者がＴＶカメラ５２と５３の間に頭を置いたのと同様な立体画像を観察者が視認される。
【００４６】
観察者は左眼が視点Ｅ１の左端にあり、右眼が視点Ｅ２の左端にある位置から、左眼が視点Ｅ２の右端にあり、右眼が視点Ｅ３の右端にある位置までの間の水平２^＊６５ｍｍにわたって移動しても逆立体視を起こすことなく立体画像を観察することができる。観察者が観察位置Ｐ３及びＰ４に頭を置くと両眼に入る画像が左右逆転し、逆立体視が起こるが、更に移動して観察位置Ｐ５，Ｐ６においてはまた正常な立体画像を観察することができる。
【００４７】
本実施形態においては、視点数Ｎを３としたが、視点数Ｎを増やし、各視点の分離間隔Ｄを６５ｍｍに保てば、（Ｎ−１）^＊６５ｍｍまでの水平方向の頭の移動に対しては逆立体視が起こることはない。
【００４８】
尚、本実施形態においてディスプレイ６に３つの視差画像ＩＭ１，ＩＭ２，ＩＭ３を横ストライプ視差画像として表示して立体観察を行ったが、３つの視差画像の代わりに単に異なる３つの平面画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を横ストライプ画像として同様に表示するとともに、図２〜図４に示した分離距離Ｄを眼幅より大きくして、例えばＤ＝８０ｍｍ程度にして各視点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３からの光束のうち１つの視点からの光束のみが観察者の両眼球に入射するようにしても良い。これによればディスプレイ６面上で眼を振ることによって異なった平面画像Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を観察することができる。
【００４９】
例えば各視点Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３は、図２〜図４に示すように循環的に繰り返し生じ、その分離距離Ｄは、Ｄ＝８０ｍｍとする。この構成によれば、画像表示用の液晶ディスプレイ６に表示された横ストライプ上の第１視点Ｅ１に対応する第１画像Ｇ１は第１視点Ｅ１付近の範囲のみで観察され、第２視点Ｅ２に対応する第２画像Ｇ２は第２視点Ｅ２付近の範囲のみで観察され、第３視点Ｅ３に対応する第３画像Ｇ３は第３視点Ｅ３付近の範囲のみで観察される。
【００５０】
図１０は本発明の実施形態２の要部斜視図である。本実施形態は立体画像を表示する際、観察者の頭の位置によって観察者の左右の眼に左右逆の視差画像が入射して発生する逆立体視を防ぐ為の構成となっている。多くの部分で実施形態２と同一であるので異なる部分を重点的に説明し、共通する部分については説明を簡略化するか又は省略する。
【００５１】
図９の実施形態１において観察位置Ｐ３，Ｐ４で逆立体視が起こるが、これを防ぐ為には観察者が位置Ｐ３（Ｐ４）にあるとき左眼（右眼）が位置する視点Ｅ３ａ（Ｅ１ａ）に光が来なければ良い。即ち視点数Ｎに対応するＮ個一連の視点照明領域が繰り返される部分に、例えば視点（Ｅ１ａ）や（Ｅ３ａ）の領域に照明光が来ない暗部を設ければ良い。又このときの暗部の水平方向の幅は人間の両眼幅の平均値である６５ｍｍより大きいことが望ましい。
【００５２】
図１０は３視点の視差画像を異なる３つの観察位置に表示し、更に両眼に左右が逆転した視差画像が入射することを防ぐ為の構成となっている。
【００５３】
図１１は本実施形態の立体画像表示装置を上から見た断面を示しており、第１レンチキュラーレンズ３とマスクパターン９のピッチは、先の実施形態４において視点数を３から４に増やした場合と同様の構成になっている。つまり眼間距離Ｅ＝６５ｍｍとしたとき、第１レンチキュラーレンズ３の水平方向のピッチＨＬは、マスクパターン９と第１レンチキュラーレンズ３との光学的距離をＬｈ１、第１レンチキュラーレンズ３から観察面までの光学的距離をＬｈ０、第１レンチキュラーレンズ３の水平方向のピッチＨＬ、マスクパターン９の水平方向のピッチＨｍ、観察面での各視点間の分離距離Ｄとするとき、前述の（４ａ），（５ａ）式で決められ、Ｄ＝Ｅとした構成でマスクパターン９の４視点の開口ラインのうち３視点、例えば第１，２，３視点用の開口ライン（ラインパターン）を垂直方向に繰り返したマスクパターンとなっている。
【００５４】
また図１１は図９と同様に、便宜上第１，２，３，４視点に対応するマスクパターン９上の開口位置である８−１，８−２，８−３，８−４を同一図面状に示している。実際は、第４視点に対応する開口８−４は遮光部であり、また第１，２，３視点に対応する開口列８−１，８−２，８−３は、紙面に垂直方向に交互に配置される。
【００５５】
図１２はこのときのマスクパターン９の説明図である。透過型ＬＣＤ６に表示される横ストライプ合成画像は、視点Ｅ１に対応する視差画像ＩＭ１と視点Ｅ２に対応する視差画像ＩＭ２と視点Ｅ３に対応する視差画像ＩＭ３を多数の横ストライプ視差画像に分割して垂直方向に循環的に並べて合成されるものである。
【００５６】
第２レンチキュラーレンズ４及びマスク基板７のマスクパターン９との関係は、図７の実施形態１と同様であり、上下方向には画像表示用の液晶ディスプレイ６に表示された垂直方向の第１，２，３視点用のラインパターンが循環的に配列した横ストライプ視差画像の３視差画像に対応している。ここで上下方向のマスクパターンの開口のピッチをＶｍ、第２レンチキュラーレンズ４のピッチをＶＬ、第２レンチキュラーレンズ４を構成する個々のシリンドリカルレンズの図７の紙面内の方向の焦点距離ｆｖとし、画像表示用の液晶ディスプレイ６の上下方向の画素ピッチをＶｄ、画像表示用の液晶ディスプレイの表示面から第２レンチキュラーレンズ４までの距離をＬ１、第２レンチキュラーレンズ４からマスクパターン９までの距離をＬ２とするとし、視点数をＮ、そのうち暗部を設ける視点数をＮ２としたとき、以下の（１ｂ），（２ｂ），（３ｂ）式の関係を満たすように各々が設定されている。
【００５７】

このように設定すると、第１の視点用のラインパターンの開口部８−１からでた光束は全てＬＣＤ６上の第１の視点用の画像ラインＩＭ１を照明し、第２の視点の用ラインパターンの開口部８−２からでた光束は全てＬＣＤ６上の第２の視点用の画像ラインＩＭ２を照明し、第３の視点用のラインパターンの開口部８−３からでた光束は全てＬＣＤ６上の第３の視点用の画像ラインＩＭ３を照明した後、各々集光のＮＡに応じて上下方向に発散し、観察面の垂直方向について広がって垂直方向の広い範囲で各視点の視差画像を観察することを可能としている。
【００５８】
本実施形態においては、第１，２，３の視点の観察面上での照明部は照明光の来ない第４の視点に対応する水平方向で６５ｍｍの幅の暗部を挟んで繰り返し位置することになり、観察者が頭をどこに置いても逆立体視は起こらないようにしている。
【００５９】
図１３は本発明の実施形態３の要部斜視図である。
【００６０】
先の実施形態１では開口パターンとして所定の開口のマスクパターン９を有するマスク基板７を用いていたが、本実施形態ではその代わりに透過型の液晶素子などの透過型の空間光変調素子７１を用いている点が異なっており、その他の部分については前記実施形態１と同様の構成である。
【００６１】
画像処理装置７４は不図示の複数画像から立体物の横ストライプ視差画像を切り出して合成した横ストライプ合成画像のデータを生成し、ディスプレイ駆動回路７３を通して画像表示用の液晶ディスプレイ６の表示画素部に表示させ、同時にその画像データに対応した開口パターンデータを空間光変調素子駆動回路７２を通して空間光変調素子７１に表示させている。
【００６２】
次に本実施形態の視差画像の表示方法について図１４，図１５を用いて説明する。
【００６３】
図１４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は空間光変調素子７１の透光部・遮光部のパターンを示しており、図１５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は画像表示用の液晶ディスプレイ６の表示画素部に表示した視差画像を示している。表示画素部には３つの視差画像が横ストライプ視差画像として垂直方向に循環的に合成表示されている。
【００６４】
図１４において、空間光変調素子７１のパターンが図１４（Ａ）であるとき、画像表示用のＬＣＤ６には図１５（Ａ）のように第１走査線に第１視点画像ＩＭ１、第２走査線には第２視点画像ＩＭ２、第３走査線には第３視点画像ＩＭ３、・・・・となるよう合成された第１の横ストライプ合成画像が表示されている。
【００６５】
次に図１４において、空間光変調素子７１のパターンが図１４（Ｂ）であるときには画像表示用のＬＣＤ６には図１５（Ｂ）のように第１走査線に第２視点画像ＩＭ２、第２走査線には第３視点画像ＩＭ３、第３走査線には第１視点画像ＩＭ１、・・・・となるよう合成された第２の横ストライプ合成画像を表示し、図１４において空間光変調素子７１のパターンが図１４（Ｃ）であるときには画像表示用のＬＣＤ６には図１５（Ｃ）のように第１走査線に第３視点画像ＩＭ３、第２走査線には第１視点画像ＩＭ１、第３走査線には第２視点画像ＩＭ２、・・・・となるよう合成された第３の横ストライプ合成画像を表示している。
【００６６】
これによって各々の視点位置では対応して視差画像が分離して観察している。この状態を時分割で循環的に表示することにより各視差画像の上下方向の空間解像度がストライプ合成により１／３に落ちていたものが、上下方向の解像度を落とすことなく高解像で表示することができるようにしている。
【００６７】
また、画像表示用の液晶ディスプレイ６の表示画素部と空間光変調素子７１の書き換えスピードに違いがある場合、画像の書き換えと開口パターンの書き換えのタイミングを一致させて観察者にその境が見えないようにする為に、ディスプレイ駆動回路７３と空間光変調素子駆動回路７２の同期をとり書き換えるようにしている。
【００６８】
その際、画像表示用の液晶ディスプレイ６の表示画素部と空間光変調素子７１の対応する走査線上で１画素毎に同期させて書き換えても良いし、対応する走査線毎に同期をとって書き換えても良い。
【００６９】
第１，２，３の３枚の視差画像を画面毎に時分割で表示する通常の立体表示方式では、フリッカを防止する為にフレーム周波数を１８０Ｈｚ程度にあげる必要があるが、本実施形態の方式では３視差画像が横ストライプ視差画像として合成表示された画面なので、フレーム周波数が６０Ｈｚであってもフリッカを感ずることなく高解像で観察することができる。
【００７０】
本実施形態は実施形態１と同様に上下方向のマスクパターン９の開口８のピッチをＶｍ、第２レンチキュラーレンズ４のピッチＶＬ、第２レンチキュラーレンズ４を構成する個々のシリンドリカルレンズのＶＺ断面内の方向の焦点距離ｆｖ、画像表示用の液晶ディスプレイ６の上下方向（Ｖ方向）の画素ピッチをＶｄ、画像表示用の液晶ディスプレイ６の表示面から第２レンチキュラーレンズ４までの距離をＬ１、第２レンチキュラーレンズ４からマスクパターン９までの距離をＬ２に対し、Ｖｄ＝Ｖｍ＝ＶＬ／３，Ｌ１＝Ｌ２，ｆｖ＝Ｌ１／２の関係を満たすように構成されている。Ｖｄ＝Ｖｍであるため空間光変調素子として画像表示用の液晶ディスプレイと同様の画素ピッチからなるＬＣＤを用いることができる。
【００７１】
本実施形態においても実施形態１と同様に図９において観察者が観察位置Ｐ１に頭を置くときは、左眼で第１の視点に対応する画像ＩＭ１、右眼に第２の視点に対応する画像ＩＭ２が照射され、図８中で観察者がＴＶカメラ５１と５２の間に頭を置いたのと同様な立体画像を観察者が視認し、観察者が観察位置Ｐ２に頭を置くときは、左眼で第２の視点に対応する画像ＩＭ２、右眼に第３の視点に対応する画像ＩＭ３が照射され、図８中で観察者がＴＶカメラ５２と５３の間に頭を置いたのと同様な立体画像を観察者が視認される。
【００７２】
また本実施形態において２つのレンチキュラーレンズ、空間光変調素子７１の透光部・遮光部のパターンを実施形態２と同様にして、画像及び透光部・遮光部のパターンを切り換えれば、実施形態２と同様に逆立体視を防ぐ構成をとることができる。
【００７３】
図１６は本発明の実施形態４の要部斜視図である。本実施形態は図１に示す実施形態１の基本構成を利用して立体画像ではなく複数の異なった平面画像（２Ｄ画像）を観察する場合を示している。
【００７４】
本実施形態では、ディスプレイに複数の２Ｄ画像を表示する際、観察者の頭の位置によって観察者の左右の眼に異なる画像が入射して発生する違和感を防ぐ為の構成となっている。多くの部分で前述した実施形態１と同一であるので、実施形態１と異なる部分を重点的に説明し、共通する部分については説明を簡略化するか又は省略する。
【００７５】
図２〜図４において観察者の左右の眼が異なる視点対応の照明領域に位置する場合がある。このとき観察者は左右の眼に異なる視点画像を見ることになる。このとき各視点画像が全く関係のない複数の画像である場合は、立体画像ではなく２重像として認識され、不快感を覚える。
【００７６】
本実施形態ではこれを防ぎ、良好なる２Ｄ画像を観察する為の各視点照明領域間に照明光が来ない暗部を設けている。このときの暗部の水平方向の幅は人間の両眼幅の平均値である６５ｍｍより大きいことが望ましい。
【００７７】
図１６は２種類の２Ｄ画像Ｇ１，Ｇ３を異なる２観察位置で別々に観察でき、両眼に該２種類の２Ｄ画像Ｇ１，Ｇ３が同時に入射することを防ぐ為の構成となっている。
【００７８】
図１７は図１６の実施形態４の画像表示装置を上方（Ｖ方向）から見た断面（ＨＺ断面）を示している。同図において第１レンチキュラーレンズ３とマスクパターン９の開口８のピッチは、実施形態１において視点数を３から４に増やした場合と同様の構成になっている。つまり眼間距離Ｅ＝６５ｍｍとしたとき、第１レンチキュラーレンズ３の水平方向のピッチＨＬは、マスクパターン９と第１レンチキュラーレンズ３との光学的距離をＬｈ１、第１レンチキュラーレンズ３から観察面までの光学的距離をＬｈ０、第１レンチキュラーレンズ３の水平方向のピッチＨＬ、マスクパターン９の水平方向のピッチＨｍ、観察面での各視点間の分離距離Ｄとするとき、
Ｄ：Ｈｍ＝Ｌｈ０：Ｌｈ１
Ｈｍ・Ｎ：ＨＬ＝Ｌｈ０＋Ｌｈ１：Ｌｈ０
で決められ、Ｄ＝Ｅとした構成で、マスクパターンの４視点の開口８−１〜８−４のうち隣り合わない２視点、例えば第１と第３視点用の開口８−１，８−３を垂直方向に繰り返したラインパターンとなっている。
【００７９】
また図１７は便宜上第１，２，３，４に対応するマスクパターン９上の開口位置８−１，８−２，８−３，８−４を同一図面上に示している。実際は第２，４視点に対応する開口８−２，８−４は遮光部であり、また第１，３視点に対応する開口８−１，８−３のラインパターンは紙面に垂直方向に交互に配置されている。
【００８０】
図１８は、このときのマスクパターン９の説明図である。透過型のＬＣＤ６に表示される合成ストライプ画像は、視点Ｅ１に対応する画像Ｇ１と視点Ｅ３に対応する画像Ｇ３を水平ライン状に交互に並べて合成されるものである。
【００８１】
次に、図１９に本実施形態の画像表示装置の上下方向の断面（ＶＺ断面）の側面略図を示し、上下方向の観察領域の説明を行う。図１９にはこの断面においては光学作用を持たない第１レンチキュラーレンズ３及び光学作用に直接関係しない平面ガラスによる基板を省略しており、第２レンチキュラーレンズ４についても概念的に表現している。マスク基板７のマスクパターン９の開口８−１は図１８のようなパターンになっており、上下方向には画像表示用の液晶ディスプレイ６に表示された垂直方向の第１視点と第３視点用の画像ラインＧ１，Ｇ３が交互に配列した横ストライプ状の２つの画像に対応している。ここで上下方向のマスクパターン９の開口８のピッチをＶｍ、レンチキュラーレンズ４のピッチをＶＬ、第２レンチキュラーレンズ４を構成する個々のシリンドリカルレンズの図１９の紙面内の方向の焦点距離ｆｖとし、画像表示用の液晶ディスプレイ６の上下方向の画素ピッチをＶｄ、画像表示用の液晶ディスプレイ６の表示面から第２レンチキュラーレンズ４までの距離をＬ１、第２レンチキュラーレンズ４からマスクパターン９までの距離をＬ２とするとき、式（１ｂ），（２ｂ），（３ｂ）のＮ＝４，Ｎ２＝２としたとき、

の関係を満たすように各々が設定されている。
【００８２】
このように設定して、第１視点用の開口ラインの開口部８−１からでた光束は全てＬＣＤ６上の第１視点用の画像ラインＧ１を照明し、第３の視点用の開口ラインの開口部８−３からでた光束は全てＬＣＤ６上の第３視点用の画像ラインＧ３を照明した後、各々集光のＮＡに応じて上下方向に発散し、観察面の垂直方向について広がった垂直方向の広い範囲で各視点の画像を観察することを可能としている。
【００８３】
本実施形態においては、第１視点と第３視点の観察面上での照明部は照明光の来ない第２、第４の視点に対応する水平方向で６５ｍｍの幅の暗部を挟んで交互に位置することになり、第１視点用の画像Ｇ１と第３視点用の画像Ｇ３を左右の眼で同時に観察する状況は起こらない。これによって２つの平面画像を異なる位置で別々に観察することができるようにしている。
【００８４】
【発明の効果】
本発明によれば以上のように、レンチキュラーレンズを利用して立体画像を観察する際に互いに直交する方向に屈折力を有する２つのレンチキュラーレンズと、開口部と遮光部を一定のピッチで配列したマスクパターンと複数の視差画像を各々多数の横ストライプ状の視差画像に分割し、該複数の横ストライプ視差画像を垂直方向に所定のピッチで表示するディスプレイ等の各要素を適切に設定することによって、複数の立体画像を複数の位置から良好に観察することができる立体画像表示装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部斜視図
【図２】図１のＨＺ断面の説明図
【図３】図１のＨＺ断面の説明図
【図４】図１のＨＺ断面の説明図
【図５】本発明の実施形態１の横ストライプ合成画像の化成方法の説明図
【図６】図１のマスクパターンの説明図
【図７】図１のＶＺ断面の説明図
【図８】本発明の実施形態１における立体物の撮影方法の説明図
【図９】本発明の実施形態１における立体物の観察の説明図
【図１０】本発明の実施形態２の要部斜視図
【図１１】図１０のＨＺ断面の説明図
【図１２】図１０のマスクパターンの説明図
【図１３】本発明の実施形態３の要部斜視図
【図１４】図１３のマスクパターンの説明図
【図１５】図１３のディスプレイの説明図
【図１６】本発明の実施形態４の要部斜視図
【図１７】本発明の実施形態４の観察の説明図
【図１８】図１６のマスクパターンの説明図
【図１９】図１６のＨＺ断面の説明図
【図２０】従来の立体画像表示装置の要部概略図
【符号の説明】
１ディスプレイ駆動回路
３第１レンチキュラーレンズ
４第２レンチキュラーレンズ
５画像処理回路
６ディスプレイ
７マスク基板
８開口部
９マスクパターン
１０光源手段

Claims

光源手段からの光束で開口部と遮光部を複数個、所定のピッチで市松状に配列したマスクパターンを照明し、該複数の開口部を通過した光束を水平方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、水平方向に所定のピッチで配列した第１レンチキュラーレンズと、垂直方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に所定のピッチで配列した第２レンチキュラーレンズを通過させて画像情報を表示したディスプレイを照明し、該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する際、該画像情報は３以上でＮ個の視点に対応する視差画像を各々多数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横ストライプ視差画像を該Ｎ個の視差画像に対応して所定の順序で垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列して合成した横ストライプ合成画像より成り、該マスクパターンの水平方向は１つの開口部に対してＮ−１又はＮ個の遮光部を繰り返して配列したラインパターンより成り、垂直方向はＮ個のラインパターンを該開口部の幅だけ水平方向に互いにずらして配置した組が垂直方向に繰り返して配列するようにしており、
前記第２レンチキュラーレンズの複数のシリンドリカルレンズの垂直方向の配列ピッチをＶＬ、前記ディスプレイに表示する複数の横ストライプ視差画像の垂直方向の配列ピッチをＶｄ、前記マスクパターンの複数のラインパターンの垂直方向の配列ピッチをＶｍ、前記ディスプレイから前記第２レンチキュラーレンズまでの距離をＬ１、前記第２レンチキュラーレンズから該マスクパターンまでの距離をＬ２、該第２レンチキュラーレンズの垂直方向の焦点距離をｆｖとしたとき、
０．９５＜（Ｖｄ／Ｖｍ）／（Ｌ１／Ｌ２）＜１．０５０．９６＜（Ｎ×Ｖｄ／ＶＬ）／｛（Ｌ１＋Ｌ２）／２×Ｌ２｝＜１．０４
０．９＜（１／ｆｖ）／（１／Ｌ１＋１／Ｌ２）＜１．１
なる条件を満足することを特徴とする立体画像表示装置。
光源手段からの光束で開口部と遮光部を複数個、所定のピッチで市松状に配列したマスクパターンを照明し、該複数の開口部を通過した光束を水平方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、水平方向に所定のピッチで配列した第１レンチキュラーレンズと、垂直方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に所定のピッチで配列した第２レンチキュラーレンズを通過させて画像情報を表示したディスプレイを照明し、該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する際、該画像情報は３以上でＮ個の視点に対応する視差画像を各々多数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横ストライプ視差画像を該Ｎ個の視差画像に対応して所定の順序で垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列して合成した横ストライプ合成画像より成り、該マスクパターンの水平方向は１つの開口部に対してＮ−１又はＮ個の遮光部を繰り返して配列したラインパターンより成り、垂直方向はＮ個のラインパターンを該開口部の幅だけ水平方向に互いにずらして配置した組が垂直方向に繰り返して配列するようにしており、前記第１レンチキュラーレンズから前記マスクパターンまでの光学的距離をＬｈ１、該第１レンチキュラーレンズから予め設定された観察面までの光学的距離をＬｈ０、該第１レンチキュラーレンズの複数のシリンドリカルレンズの水平方向の配列ピッチをＨＬ、該マスクパターンの開口部の水平方向のピッチをＨｍ、該マスクパターンの各開口部を通過したＮ個の視差画像に基づく光束が該観察面に集光するときの該Ｎ個の視差画像の集光点の各分離距離をＤとしたとき、
０．９＜（Ｄ／Ｈｍ）／（Ｌｈ０／Ｌｈ１）＜１．１
０．９＜（Ｎ×Ｈｍ／ＨＬ）／｛（Ｌｈ０＋Ｌｈ１）／Ｌｈ０｝＜１．１
なる条件を満足することを特徴とする立体画像表示装置。
光源手段からの光束で開口部と遮光部を複数個、所定のピッチで市松状に配列したマスクパターンを照明し、該複数の開口部を通過した光束を水平方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、水平方向に所定のピッチで配列した第１レンチキュラーレンズと、垂直方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、垂直方向に所定のピッチで配列した第２レンチキュラーレンズを通過させて画像情報を表示したディスプレイを照明し、該ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察する際、該画像情報は３以上でＮ個の視点に対応する視差画像を各々多数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横ストライプ視差画像を該Ｎ個の視差画像に対応して所定の順序で垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列して合成した横ストライプ合成画像より成り、該マスクパターンの水平方向は１つの開口部に対してＮ−１又はＮ個の遮光部を繰り返して配列したラインパターンより成り、垂直方向はＮ個のラインパターンを該開口部の幅だけ水平方向に互いにずらして配置した組が垂直方向に繰り返して配列するようにしており、
該視点数Ｎの内、該マスクパターン上の開口位置が光を遮蔽するように設定された視点数Ｎ２とし、前記第２のレンチキュラーレンズの垂直方向のピッチＶＬ、前記透過型のディスプレイの垂直方向のピッチＶｄ、前記自発型表示光素子の発光パターン或は前記市松状の開口部・遮光部を有するマスクパターンの垂直方向のピッチＶｍおよび前記透過型のディスプレイと前記パターン化された微細構造を持つ光学系の距離Ｌ１、前記パターン化された微細構造を持つ光学系と前記自発型表示光素子の市松状の発光パターン或は前記市松状の開口部・遮光部を有するマスクパターンの距離Ｌ２、前記パターン化された微細構造を持つ光学系を構成する水平方向に長い所定の光学ユニットの垂直方向の焦点距離ｆｖ、該視点の数ＮおよびＮ２の間に
０．９６＜（Ｖｄ／Ｖｍ）／（Ｌ１／Ｌ２）＜１．０５
０．９６＜｛（Ｎ−Ｎ２）×Ｖｄ／ＶＬ｝／｛（Ｌ１＋Ｌ２）／２×Ｌ２｝＜１．０４
０．９＜（１／ｆｖ）／（１／Ｌ１＋１／Ｌ２）＜１．１
なる条件が成り立っていることを特徴とする立体画像表示装置。