JP4098612B2 - 3D image display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元画像を表示可能な表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
三次元画像を表示する技術の1つとして、インテグラル・フォトグラフィ方式(以下、IP方式という)が知られている。IP方式では、二次元的に配列した複数の二次元画像表示用ピクセルで個々の三次元画像表示用ピクセルを構成し、その前面側に、三次元画像表示用ピクセルに対応して窓部が設けられたマスクを配置する。
【0003】
このような構成によると、1つの三次元画像表示用ピクセルに含まれる二次元画像表示用ピクセルの数が十分に多く且つ窓部の寸法が十分に小さければ、二次元画像表示用ピクセル(または、ピクセル群)から発せられる表示光は画面前面側で概略均一に分布し、観察者は自然に右眼と左眼とで異なる二次元画像表示用ピクセルからの表示光を見ることから三次元画像が視認できる。また、表示光が均一に分布していることにより、自然な運動視差も得られ、これが三次元画像の視認を助ける。
【0004】
さらに、三次元画像表示用ピクセルをより高精細にし、光線数を十分増やすことができれば、二次元画像表示用ピクセルからの表示光は原理的には実空間に三次元画像を再構成するに至る。
【0005】
したがって、互いに異なる方向から対象物を撮影することにより得られる二次元画像を見る位置に応じて切り替わるように全ての二次元画像表示用ピクセルを駆動して三次元画像表示用ピクセルを構成すれば、光線数が少ない場合は両眼視差と運動視差とに基づいて、光線数が多い場合には実空間に三次元画像を再構成することで、観察者に三次元画像を視認させることができる。
【0006】
また、三次元画像を表示する他の技術として、多眼式が知られている。多眼式は、視距離に集光点を設けることにおいてIP方式とは異なっている。集光点を設けることで、二次元画像表示用ピクセルの数が少ない場合でも、効率的に二次元画像表示用ピクセルを視認することができるが、観察者は基本的に両眼視差のみに基づいて三次元画像を認識し、見る位置に応じた二次元画像の切り替わりが不連続になる。集光点の間隔を十分狭くすることで、より自然な三次元画像を視認を可能とすることともに運動視差を付与する検討も行われているが、現状の画素数ではIP方式に比較して自然な三次元画像を実現できているとはいえない。このように多眼式では、IP式と同様の構成を採用するが、光線の設計指針が異なる。
【0007】
上記の通り、IP方式や多眼式によると、現状の画素数でも極めて単純な構造の表示装置でより自然な三次元画像を表示することができる。また、IP方式や多眼式では、観察者は特殊な眼鏡を装着する必要がない。但し、これら三次元画像表示方式には、幾つかの問題がある。
【0008】
IP方式や多眼式では、視域(正しい三次元画像を視認可能な視野角)が一定である場合、同時に表示する二次元画像の数(以下、視差数という)が多いほど、観察位置の移動に伴う三次元画像の変化が滑らかになる。
【0009】
しかしながら、視差数を多くするには、個々の三次元画像表示用ピクセルに含まれる二次元画像表示用ピクセルの数を増加させねばならない。また、配線技術や開口率の問題から、二次元画像表示用ピクセルの寸法の縮小には限界がある。さらに、表示装置全体の寸法も様々な要因から制限される。そのため、視差数の増加に伴い、三次元画像表示用ピクセルの数を減らさねばならず、高精細な表示が困難となる。なお、この問題は、モノクロ表示を行う場合に比べ、赤・緑・青色のサブピクセルの平面配置による混色によりフルカラー表示を行う場合において遥かに深刻である。
【0010】
ところで、IP方式や多眼式の三次元画像表示装置は、先の説明から分かるように、二次元画像表示装置と上記のマスクとで構成することができる。一般に、二次元画像表示装置では、液晶表示装置やプラズマ表示装置などに代表されるように、横幅が縦幅の1/3の縦長形状の赤・緑・青色のサブピクセルが3つ横に並んで1つの二次元画像表示用ピクセルを構成するとともに、赤・緑・青色の縦縞状のストライプ状パターンが形成されるように二次元画像表示用ピクセルを縦横に配列している。赤・緑・青色のサブピクセルは水平方向に繰り返し配列していることから、サブピクセルレベルでは、水平方向の解像度が垂直方向の3倍になっている。
【0011】
一般に人間の両眼を結ぶ線は水平方向に平行であることから、三次元画像の認識には、水平方向の視差画像を増やすことが効果的である。よって既に、サブピクセル毎に視差画像を配置する方法が検討されている。しかしながら、それでも水平視差数が不足していることから、それぞれの三次元画像表示用ピクセルにおいて、先に説明した窓部として、赤・緑・青色のサブピクセルに対応するとともに階段状に配列した3つの開口部を設けることが提案されている。この方式(以下、斜めバリア方式という)によれば、水平方向の視差数の増加に伴う解像度の低下を垂直方向に振り分けることで,水平方向の解像度の低下を抑制することができる。(非特許文献1を参照のこと。)
しかしながら、本発明者らは、上記の斜めバリア方式によると、斜め方向にモアレが現れることを見出している。
【0012】
【非特許文献1】
“SANYO ニュースリリース 50型メガネなし3Dディスプレイを開発”、[online]、2002年9月10日、[2002年10月4日検索]、インターネット<URL : http://www.sanyo.co.jp/koho/hypertext4/0209news-j/0910-1.html>
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、水平方向の視差数の増加に伴う解像度の低下を抑制することができ且つモアレが現れ難い三次元画像表示装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の側面によると、各々が複数の二次元画像表示用ピクセルを横方向に配列して含み、縦横に配列された複数の三次元画像表示用ピクセルであって、前記複数の二次元画像表示用ピクセルの各々は、表示色が互いに異なる第1乃至第3サブピクセルを斜め方向に配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向するとともに、前記斜め方向に順次配列した第1乃至第3窓部を各々が含んだ複数の組が前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられたマスクとを備え、前記複数の三次元画像表示用ピクセルが含んでいる複数の前記第1乃至第3サブピクセルは前記横方向に繰り返し配列してなるストライプ状パターンを形成し、前記横方向に対して前記斜め方向と同じ側に傾いた方向に沿って隣接した2つの前記三次元画像表示用ピクセルの内、一方の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられた前記第1乃至第3窓部の前記組と他方の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられた前記第1乃至第3窓部の前記組との間の前記横方向の中心間距離Dと、前記ストライプ状パターンのピッチPとは、不等式:D≠n×P(nは自然数)に示す関係を満足することを特徴とする三次元画像表示装置が提供される
【0015】
本発明の第2の側面によると、各々が複数の二次元画像表示用ピクセルを横方向に配列して含み、縦横に配列された複数の三次元画像表示用ピクセルであって、前記複数の二次元画像表示用ピクセルの各々は、表示色が互いに異なる第1乃至第3サブピクセルを斜め方向に配列してなる複数の三次元画像表示用ピクセルと、前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向するとともに、前記斜め方向に延びた形状の複数の窓部が前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられたマスクとを備え、前記複数の三次元画像表示用ピクセルが含んでいる複数の前記第1乃至第3サブピクセルは前記横方向に繰り返し配列してなるストライプ状パターンを形成し、前記横方向に対して前記斜め方向と同じ側に傾いた方向に沿って隣接した2つの前記三次元画像表示用ピクセルの内、一方の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられた前記窓部と他方の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられた前記窓部との間の前記横方向の中心間距離Dと、前記ストライプ状パターンのピッチPとは、不等式:D≠n×P(nは自然数)に示す関係を満足することを特徴とする三次元画像表示装置が提供される。
【0016】
ここで、「縦方向」及び「横方向」は、互いにほぼ直交する関係にあるが、重力方向とは無関係である。但し、典型的には、「縦方向」は「垂直方向」にほぼ平行な方向を意味し、「横方向」は「水平方向」または「観察者の両眼を結ぶ線」にほぼ平行な方向を意味する。また、用語「斜め方向」は、「縦方向」及び「横方向」の双方に対して交差する方向を意味する。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同様または類似する機能を有する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【0018】
図1は、本発明の第1の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す斜視図である。
図1に示す三次元画像表示装置1は、液晶表示装置、プラズマ表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置、及び陰極線管表示装置などのような二次元画像表示装置2を備えている。二次元画像表示装置2の前面側には、マスク装置3が配置されている。なお、二次元画像表示装置2として透過型の液晶表示装置を使用する場合、通常、その背面側に光源を配置する。
【0019】
図2(a)は、図1に示す二次元画像表示装置2の表示面を概略的に示す平面図である。また、図2(b)は、図1に示すマスク装置3を概略的に示す平面図である。
【0020】
図2(a)に示す二次元画像表示装置2は、赤・緑・青色のサブピクセル21R,21G,21Bで表示領域を構成している。サブピクセル21R,21G,21Bは、それぞれ、縦方向に延在したサブピクセル群22R,22G,22Bを構成しており、サブピクセル群22R,22G,22Bは横方向に繰り返し配列してストライプ状パターンを形成している。
【0021】
図2(b)に示すマスク装置3は、例えば、遮光性の板状体31にサブピクセル21R,21G,21Bに相似した形状の窓部32a乃至32cを設けた構造を有している。なお、マスク装置3には、様々な変形が可能である。例えば、マスク装置3として透過型の液晶表示装置を利用してもよい。この場合、窓部32a乃至32cの形状や位置などを任意に変更可能である。
【0022】
図3は、図1の三次元画像表示装置1を概略的に示す平面図である。図3では、簡略化のため、マスク装置3については、その窓部32a乃至32cのみを描いている。また、図中、参照符号Dは、或る三次元画像表示用ピクセル24の窓部32a乃至32cの中心位置と、そのピクセル24に対して斜め方向に隣り合う三次元画像表示用ピクセル24の窓部32a乃至32cの中心位置との間の横方向の距離を示している。さらに、図中、参照符号Pは、サブピクセル群22R,22G,22Bの何れかが横方向に形成する配列のピッチを示している。
【0023】
図3に示す三次元画像表示装置1では、点線24で囲まれた領域が1つの三次元画像表示用ピクセルに相当している。マスク装置3には、1つの三次元画像表示用ピクセル24に対応して、図中、左上から右下に向けて配列した3つの窓部32a乃至32cが設けられている。そのため、1つの二次元画像表示用ピクセル23は、図中、左上から右下に向けて配列した3つのサブピクセル21R,21G,21Bで構成されることとなる。また、ここでは、1つの三次元画像表示用ピクセル24は、横方向に配列した4つの二次元画像表示用ピクセル23を含んでいる。したがって、この三次元画像表示装置1の横方向の視差数は4個であり、縦方向の視差数は1個である。
【0024】
1つの三次元画像表示用ピクセル24につき、斜め方向に配列した3つの窓部32a乃至32cを設ける代わりに、横方向に配列した3つのサブピクセル21R,21G,21Bに相似した形状の1つの窓部を設けた場合、横方向の視差数をA個増加させるには、1つの三次元画像表示用ピクセル24内でサブピクセル21R,21G,21Bを横方向に3×A個増加させる必要がある。これに対し、図3に示す構造によると、横方向の視差数をA個増加させるには、1つの三次元画像表示用ピクセル24内ではそれぞれの行でサブピクセル21R,21G,21Bを横方向にA個増加させるだけでよい。したがって、本実施形態によると、水平方向の視差数の増加に伴う解像度の低下を抑制することが可能である。
【0025】
なお、図3に示す構造では、縦方向の視差数をB個増加させるには、1つの三次元画像表示用ピクセル24内ではサブピクセル21R,21G,21Bを縦方向に3×B個増加させなければならない。しかしながら、観察者の両眼を結ぶ線に垂直な方向の視差数は、通常、運動視差にのみ影響を与えるので、観察者の両眼を結ぶ線に水平な方向の視差数(これは、両眼視差と運動視差との双方に影響を与える)ほど重要ではない。したがって、解像度の低下を抑制する方向を水平方向に一致させれば、良好な三次元画像表示が可能となる。
【0026】
さて、本実施形態に係る三次元画像表示装置1では、上記の構成に加え、さらに、距離DとピッチPとが不等式:D≠n×P(nは自然数)に示す関係を満足している。このような構成によると、以下に説明するように、モアレの出現を抑制することができる。
【0027】
図4は、図3の三次元画像表示装置1の全てのサブピクセル21R,21G,21BをON状態として一眼で観察を行った場合に見られる表示色パターンの一例を示す平面図である。また、図5は、D=n×Pとしたこと以外は図3と同様の構造を有する三次元画像表示装置の全てのサブピクセルをON状態として一眼で観察を行った場合に見られる表示色パターンの一例を示す平面図である。
【0028】
図5の構造は、先の非特許文献1が開示する構造に相当していると考えられる。図5に示すように、D=n×Pである場合、マスク装置3に設けた窓部32a乃至32cを介して観察される赤,緑,青色のサブピクセル21R,21G,21Bは、それぞれ、斜め方向に一列に配列した赤,緑,青色のサブピクセル群25R,25G,25Bを形成する。これらサブピクセル群25R,25G,25Bは、ストライプ状のパターンを形成するように配列しているため、モアレとして視覚され易い。
【0029】
これに対し、図4に示すように、D≠n×Pである場合、赤,緑,青色のサブピクセル群25R,25G,25Bは、それぞれ、3つのサブピクセル21R,21G,21Bのみで構成される。すなわち、サブピクセル群25R,25G,25Bの長さが極めて短くなる。加えて、サブピクセル群25R間の距離、サブピクセル群25G間の距離、及びサブピクセル群25B間の距離の全てが、図5に示す構造に比べて短くなる。したがって、モアレが現れるのを抑制することができる。
【0030】
なお、第1の実施形態では、横方向の視差数を4個としたが、横方向の視差数は2個以上であればよい。また、本実施形態では、縦方向の視差数を1個としたが、縦方向の視差数は2個以上であってもよい。
【0031】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
第1の実施形態では、1つの三次元画像表示用ピクセル24につき、斜め方向に配列した3つの窓部32a乃至32cを設けた。これに対し、第2の実施形態では、1つの三次元画像表示用ピクセル24につき、斜め方向に延びた形状の1つの窓部を設ける。第2の実施形態は、そのような構造を採用すること以外は、第1の実施形態とほぼ同様である。
【0032】
図6は、本発明の第2の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す平面図である。図6に示すように、本実施形態では、1つの三次元画像表示用ピクセル24につき1つの窓部32を設ける。この窓部32は、1つの二次元画像表示用ピクセル23を構成しているサブピクセル21R,21G,21Bの配列方向に平行な方向に延びた形状を有している。
【0033】
なお、ここでは、1つの三次元画像表示用ピクセル24は、横方向に配列した7つの二次元画像表示用ピクセル23を含んでいるが、窓部32と二次元画像表示用ピクセル23とは完全な相似形ではない。よって、実施例3に示した窓部の形状と比較して各々の2次元画像を観察する位置が形状の変化の分ずれるはずであるが、観察距離や窓部の大きさを考慮するとその差は誤差範囲の変化に留まる。よって、視差数の数え方は実施例3に示した窓部の形状の場合と同様、この三次元画像表示装置1の縦方向の視差数は1個、横方向の視差数は7個となる。
【0034】
本実施形態によると、第1の実施形態と同様に、水平方向の視差数の増加に伴う解像度の低下を抑制することが可能である。また、本実施形態に係る三次元画像表示装置1では、第1の実施形態と同様に、距離DとピッチPとが不等式:D≠n×P(nは自然数)に示す関係を満足している。そのため、モアレが現れるのを抑制することができる。
【0035】
なお、第2の実施形態では、横方向の視差数を7個としたが、横方向の視差数は2個以上であればよい。また、本実施形態では、縦方向の視差数を1個としたが、縦方向の視差数は2個以上であってもよい。
【0036】
第1及び第2の実施形態では、サブピクセル群22R,22G,22Bと窓部32a乃至32cまたは窓部32との相対位置に起因してモアレが現れるのを抑制することについて説明したが、先の構造は、液晶表示装置などの二次元画像表示装置2で一般に設けるブラックマトリクスと窓部32a乃至32cまたは窓部32との相対位置に起因してモアレが現れるのを抑制するうえでも有用である。
【0037】
第1及び第2の実施形態において、二次元画像表示装置2として透過型の液晶表示装置のように光シャッタとしての役割を果たすものを使用する場合、三次元画像表示装置1は、二次元画像表示装置2と光源との間にマスク装置3を配置した構造、或いは、二次元画像表示装置2の前面側にマスク装置3を配置した構造をとり得る。また、自発光型の二次元画像表示装置2を使用した場合、三次元画像表示装置1は、二次元画像表示装置2の前面側にマスク装置3を配置した構造をとり得る。
【0038】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
本例では、図1及び図3に示す三次元画像表示装置1(横方向の視差数は4個、縦方向の視差数は1個)を作製した。
ここでは、二次元画像表示装置2として液晶表示装置(XGA:ピクセル数=1024×768)を使用し、液晶表示装置2の背面側にはバックライトを配置した。なお、この液晶表示装置2は、赤・緑・青色の縦長状の着色層を横方向に繰り返し配列させてなるカラーフィルタ層を備えている。
【0039】
液晶表示装置2の赤・緑・青色のサブピクセル21R,21G,21Bのそれぞれの縦横の寸法は150μm×50μmとし、ピッチPは150μmとした。また、マスク装置3は、ガラス板上にクロム膜と酸化クロム膜とを順次成膜し、これらをパターニングすることにより作製した。なお、クロム膜と酸化クロム膜と除去した部分が窓部32a乃至32cに相当しており、ここでは、それら窓部32a乃至32cのそれぞれの縦横の寸法は150μm×75μmとし、距離Dは200μmとした。以上のように各種寸法を設定することにより、三次元画像表示用ピクセル24の縦方向の配列数を256(=768÷3)個とするとともに横方向の配列数を768(=1024×3÷4)個とした。
【0040】
この三次元画像表示装置1で実際に表示を行い、両眼を結ぶ線を横方向に対してほぼ平行とした状態で画像を観察した。その結果、モアレが現れることはなく、良好な表示が可能であった。
【0041】
(比較例1)
図7は、比較例1に係る三次元画像表示装置を概略的に示す平面図である。本例では、窓部32a乃至32cを図7に示す位置に設けた。すなわち、距離Dは150μmと、Pの整数倍に設定した。この窓部の位置に応じて三次元画像表示用ピクセル24の配置を変更した以外は実施例1で説明したのと同様の構造を有する三次元画像表示装置1を作製した。
この三次元画像表示装置1で実際に表示を行い、両眼を結ぶ線を横方向に対してほぼ平行とした状態で画像を観察した。その結果、モアレが現れた。
【0042】
(比較例2)
図8は、比較例2に係る三次元画像表示装置を概略的に示す平面図である。本例では、窓部32a乃至32cを図7に示す位置に設けた。すなわち、三次元画像表示用ピクセル24の縦方向の配列数を256(=768÷3)個とするとともに横方向の配列数を384(=1024×3÷8)個とした以外は実施例1で説明したのと同様の構造を有する三次元画像表示装置1を作製した。
この三次元画像表示装置1で実際に表示を行い、両眼を結ぶ線を横方向に対してほぼ平行とした状態で画像を観察した。その結果、モアレが現れた。
【0043】
(実施例2)
図9は、実施例2に係る三次元画像表示装置を概略的に示す平面図である。本例では、窓部32a乃至32cを図9に示す位置に設けた。すなわち、距離Dは250μmと、Pの整数倍にならないように設定した。この窓部の位置に応じて三次元画像表示用ピクセル24の配置を変更した以外は比較例2で説明したのと同様の構造を有する三次元画像表示装置1を作製した。
この三次元画像表示装置1で実際に表示を行い、両眼を結ぶ線を横方向に対してほぼ平行とした状態で画像を観察した。その結果、モアレが現れることはなく、良好な表示が可能であった。
【0044】
(実施例3)
本例では、図6に示す三次元画像表示装置1(横方向の視差数は7個、縦方向の視差数は1個)を作製した。
ここでは、二次元画像表示装置2として、実施例1で使用したのと同様の液晶表示装置(XGA:ピクセル数=1024×768)を使用した。また、液晶表示装置2の背面側にはバックライトを配置した。
【0045】
マスク装置3は、実施例1で説明したのと同様の方法により作製した。但し、ここでは、窓部32の短辺の長さは85μmとし、縦方向の高さは150μmとした。また、距離Dは350μmとした。以上のように各種寸法を設定することにより、三次元画像表示用ピクセル24の縦方向の配列数を256(=768÷3)個とするとともに横方向の配列数を438(=1024×3÷7)個とした。
【0046】
この三次元画像表示装置1で実際に表示を行い、両眼を結ぶ線を横方向に対してほぼ平行とした状態で画像を観察した。その結果、モアレが現れることはなく、良好な表示が可能であった。
【0047】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、水平方向の視差数の増加に伴う解像度の低下を抑制することができ且つモアレが現れ難い三次元画像表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す斜視図。
【図2】(a)は図1に示す二次元画像表示装置の表示面を概略的に示す平面図、(b)は図1に示すマスク装置を概略的に示す平面図。
【図3】図1の三次元画像表示装置を概略的に示す平面図。
【図4】図3の三次元画像表示装置の全てのサブピクセルをON状態として一眼で観察を行った場合に見られる表示色パターンの一例を示す平面図。
【図5】D=n×Pとしたこと以外は図3と同様の構造を有する三次元画像表示装置の全てのサブピクセルをON状態として一眼で観察を行った場合に見られる表示色パターンの一例を示す平面図。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る三次元画像表示装置を概略的に示す平面図。
【図7】比較例1に係る三次元画像表示装置を概略的に示す平面図。
【図8】比較例2に係る三次元画像表示装置を概略的に示す平面図。
【図9】実施例2に係る三次元画像表示装置を概略的に示す平面図。
【符号の説明】
1…三次元画像表示装置
2…二次元画像表示装置
3…マスク装置
21R,21G,21B…サブピクセル
22R,22G,22B…ストライプパターン
23…二次元画像表示用ピクセル
24…三次元画像表示用ピクセル
25R,25G,25B…スリットを経由して1眼で観察されるサブピクセル群
32,32a,32b,32c…窓部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a display device capable of displaying a three-dimensional image.
[0002]
[Prior art]
As one of techniques for displaying a three-dimensional image, an integral photography system (hereinafter referred to as an IP system) is known. In the IP system, a plurality of two-dimensional image display pixels arranged two-dimensionally constitute individual three-dimensional image display pixels, and a window portion is provided on the front side corresponding to the three-dimensional image display pixels. Place the specified mask.
[0003]
According to such a configuration, if the number of two-dimensional image display pixels included in one three-dimensional image display pixel is sufficiently large and the size of the window is sufficiently small, the two-dimensional image display pixel (or The display light emitted from the pixel group is distributed almost uniformly on the front side of the screen, and the observer naturally sees the display light from the two-dimensional image display pixels for the right and left eyes, so that the 3D image is displayed. Visible. In addition, since the display light is uniformly distributed, natural motion parallax is also obtained, which helps to visually recognize the three-dimensional image.
[0004]
Furthermore, if the 3D image display pixels can be made higher in definition and the number of light rays can be increased sufficiently, the display light from the 2D image display pixels will in principle reconstruct a 3D image in real space. .
[0005]
Therefore, if the two-dimensional image display pixels are configured to drive all the two-dimensional image display pixels so as to switch according to the position of viewing the two-dimensional image obtained by photographing the object from different directions, When the number of light rays is small, based on binocular parallax and motion parallax, when the number of light rays is large, a three-dimensional image is reconstructed in real space, thereby allowing the observer to visually recognize the three-dimensional image.
[0006]
As another technique for displaying a three-dimensional image, a multi-view type is known. The multi-view system differs from the IP system in providing a condensing point at the viewing distance. By providing a condensing point, even when the number of 2D image display pixels is small, the 2D image display pixels can be viewed efficiently, but the observer is basically based only on binocular parallax. Thus, the 3D image is recognized, and the switching of the 2D image according to the viewing position becomes discontinuous. Although it is possible to view a more natural three-dimensional image by making the interval between the condensing points sufficiently narrow and to add motion parallax, the current number of pixels is compared with the IP method. It cannot be said that natural three-dimensional images have been realized. As described above, the multi-lens system adopts the same configuration as that of the IP system, but the design guidelines for light rays are different.
[0007]
As described above, according to the IP method or the multi-view method, a more natural three-dimensional image can be displayed with a display device having a very simple structure even with the current number of pixels. In addition, in the IP system and the multi-view system, the observer does not need to wear special glasses. However, these three-dimensional image display methods have several problems.
[0008]
In the IP method and the multi-view method, when the viewing area (viewing angle at which a correct three-dimensional image can be viewed) is constant, the larger the number of two-dimensional images displayed simultaneously (hereinafter referred to as the number of parallaxes), The change in the three-dimensional image accompanying the movement becomes smooth.
[0009]
However, in order to increase the number of parallaxes, the number of two-dimensional image display pixels included in each three-dimensional image display pixel must be increased. In addition, there is a limit to reducing the size of the two-dimensional image display pixel due to the problem of the wiring technology and the aperture ratio. Furthermore, the overall dimensions of the display device are also limited by various factors. Therefore, as the number of parallaxes increases, the number of three-dimensional image display pixels must be reduced, and high-definition display becomes difficult. Note that this problem is much more serious in the case of performing full color display by color mixture due to the planar arrangement of red, green, and blue subpixels, compared to the case of performing monochrome display.
[0010]
By the way, as can be seen from the above description, the IP-type or multi-view type three-dimensional image display device can be constituted by the two-dimensional image display device and the mask. In general, in a two-dimensional image display device, as represented by a liquid crystal display device, a plasma display device, etc., three vertically long red, green, and blue subpixels having a horizontal width of 1/3 are arranged side by side. The two-dimensional image display pixels are arranged vertically and horizontally so as to form one two-dimensional image display pixel and to form a stripe pattern of red, green, and blue vertical stripes. Since the red, green, and blue subpixels are repeatedly arranged in the horizontal direction, the resolution in the horizontal direction is three times that in the vertical direction at the subpixel level.
[0011]
In general, since the line connecting both human eyes is parallel to the horizontal direction, increasing the number of parallax images in the horizontal direction is effective for recognizing a three-dimensional image. Therefore, a method of arranging a parallax image for each subpixel has already been studied. However, since the number of horizontal parallaxes is still insufficient, each of the three-dimensional image display pixels corresponds to the red, green, and blue sub-pixels and is arranged in a staircase pattern as the window portion described above. It has been proposed to provide two openings. According to this method (hereinafter, referred to as an oblique barrier method), a decrease in resolution in the horizontal direction can be suppressed by allocating a decrease in resolution accompanying the increase in the number of parallaxes in the horizontal direction in the vertical direction. (See Non-Patent
However, the present inventors have found that moire appears in an oblique direction according to the above oblique barrier system.
[0012]
[Non-Patent Document 1]
“SANYO News Release 50D 3D Display without Glasses” [online], September 10, 2002, [October 4, 2002 Search], Internet <URL: http://www.sanyo.co.jp /koho/hypertext4/0209news-j/0910-1.html>
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a three-dimensional image display device that can suppress a decrease in resolution associated with an increase in the number of parallaxes in the horizontal direction and that moire is less likely to appear.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, each of the plurality of two-dimensional image display pixels includes a plurality of two-dimensional image display pixels arranged in the horizontal direction, and is arranged in the vertical and horizontal directions. Each of the three-dimensional image display pixels is opposed to a plurality of three-dimensional image display pixels in which first to third sub-pixels having different display colors are arranged in an oblique direction, and the plurality of three-dimensional image display pixels. And a plurality of sets each including first to third windows sequentially arranged in the oblique direction includes a mask provided corresponding to the plurality of three-dimensional image display pixels . a plurality of said containing a three-dimensional image display pixel first to third sub-pixels form a striped pattern formed by repeatedly arranged in the horizontal direction, on the same side as the oblique direction with respect to the transverse direction Lean And the two of the three-dimensional image display pixels that are adjacent to each other in the direction, the set and the other of said of said first, second and third window portion provided corresponding to one of said three-dimensional image display pixels a center distance D of said transverse direction between said pair of said provided corresponding to the three-dimensional image display pixel first to third windows, and the pitch P before kissing stripe-like pattern, There is provided a three-dimensional image display device characterized by satisfying a relationship represented by an inequality: D ≠ n × P (n is a natural number).
According to the second aspect of the present invention, each of the plurality of three-dimensional image display pixels includes a plurality of two-dimensional image display pixels arranged in the horizontal direction, and arranged in the vertical and horizontal directions. Each of the three-dimensional image display pixels is opposed to a plurality of three-dimensional image display pixels in which first to third sub-pixels having different display colors are arranged in an oblique direction, and the plurality of three-dimensional image display pixels. In addition, the plurality of windows extending in the oblique direction include a mask provided corresponding to the plurality of 3D image display pixels, and the plurality of 3D image display pixels include the plurality of 3D image display pixels. a plurality of said first to third sub-pixels form a striped pattern formed by repeatedly arranged in the horizontal direction, two adjacent along a direction inclined on the same side as the oblique direction with respect to the transverse direction Of the three-dimensional image display pixel, and the window portion provided corresponding to the window portion and the other of said three-dimensional image display pixels provided corresponding to one of said three-dimensional image display pixels a center distance D the lateral between, the pitch P before kissing stripe-like pattern, the inequality: D ≠ (n is a natural number) n × P three-dimensional to satisfies the relationship shown in An image display device is provided.
[0016]
Here, the “longitudinal direction” and the “lateral direction” are substantially orthogonal to each other, but are independent of the direction of gravity. However, typically, “vertical direction” means a direction substantially parallel to “vertical direction”, and “lateral direction” means a direction substantially parallel to “horizontal direction” or “line connecting both eyes of the observer”. Means. The term “oblique direction” means a direction intersecting both the “vertical direction” and the “lateral direction”.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In each figure, the same reference numerals are given to components having the same or similar functions, and redundant description is omitted.
[0018]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a three-dimensional image display apparatus according to the first embodiment of the present invention.
A three-dimensional
[0019]
FIG. 2A is a plan view schematically showing a display surface of the two-dimensional
[0020]
In the two-dimensional
[0021]
The
[0022]
FIG. 3 is a plan view schematically showing the three-dimensional
[0023]
In the three-dimensional
[0024]
Instead of providing three
[0025]
In the structure shown in FIG. 3, in order to increase the number of parallaxes in the vertical direction by B, the number of
[0026]
In the three-dimensional
[0027]
FIG. 4 is a plan view showing an example of a display color pattern seen when one-eye observation is performed with all the subpixels 21R, 21G, and 21B of the three-dimensional
[0028]
The structure in FIG. 5 is considered to correspond to the structure disclosed in
[0029]
On the other hand, as shown in FIG. 4, when D ≠ n × P, the red, green, and blue
[0030]
In the first embodiment, the number of parallaxes in the horizontal direction is four, but the number of parallaxes in the horizontal direction may be two or more. In the present embodiment, the number of parallaxes in the vertical direction is one, but the number of parallaxes in the vertical direction may be two or more.
[0031]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, three
[0032]
FIG. 6 is a plan view schematically showing a three-dimensional image display device according to the second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in this embodiment, one
[0033]
Here, one three-dimensional
[0034]
According to the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to suppress a decrease in resolution due to an increase in the number of parallaxes in the horizontal direction. In the 3D
[0035]
In the second embodiment, the number of parallaxes in the horizontal direction is seven, but the number of parallaxes in the horizontal direction may be two or more. In the present embodiment, the number of parallaxes in the vertical direction is one, but the number of parallaxes in the vertical direction may be two or more.
[0036]
In the first and second embodiments, description has been given of suppressing the appearance of moire due to the relative positions of the
[0037]
In the first and second embodiments, when a two-dimensional
[0038]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
Example 1
In this example, the three-dimensional image display device 1 (the number of parallaxes in the horizontal direction is four and the number of parallaxes in the vertical direction is one) shown in FIGS.
Here, a liquid crystal display device (XGA: number of pixels = 1024 × 768) is used as the two-dimensional
[0039]
The vertical and horizontal dimensions of the red, green, and
[0040]
Images were actually displayed on the three-dimensional
[0041]
(Comparative Example 1)
FIG. 7 is a plan view schematically showing a three-dimensional image display device according to Comparative Example 1. In this example, the
Images were actually displayed on the three-dimensional
[0042]
(Comparative Example 2)
FIG. 8 is a plan view schematically showing a three-dimensional image display apparatus according to Comparative Example 2. In this example, the
Images were actually displayed on the three-dimensional
[0043]
(Example 2)
FIG. 9 is a plan view schematically illustrating the three-dimensional image display apparatus according to the second embodiment. In this example, the
Images were actually displayed on the three-dimensional
[0044]
(Example 3)
In this example, the three-dimensional image display device 1 (the number of parallaxes in the horizontal direction is 7 and the number of parallaxes in the vertical direction is 1) shown in FIG.
Here, as the two-dimensional
[0045]
The
[0046]
Images were actually displayed on the three-dimensional
[0047]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a three-dimensional image display device that can suppress a decrease in resolution accompanying an increase in the number of parallaxes in the horizontal direction and hardly cause moiré.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a three-dimensional image display apparatus according to a first embodiment of the present invention.
2A is a plan view schematically showing a display surface of the two-dimensional image display device shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a plan view schematically showing a mask device shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view schematically showing the three-dimensional image display device of FIG. 1;
4 is a plan view showing an example of a display color pattern seen when one-eye observation is performed with all the subpixels of the three-dimensional image display device of FIG. 3 turned on.
FIG. 5 shows display color patterns that can be seen when one-eye observation is performed with all sub-pixels of a three-dimensional image display apparatus having the same structure as in FIG. 3 except that D = n × P. The top view which shows an example.
FIG. 6 is a plan view schematically showing a three-dimensional image display device according to a second embodiment of the present invention.
7 is a plan view schematically showing a three-dimensional image display device according to Comparative Example 1. FIG.
8 is a plan view schematically showing a three-dimensional image display device according to Comparative Example 2. FIG.
9 is a plan view schematically showing a three-dimensional image display apparatus according to
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向するとともに、前記斜め方向に順次配列した第1乃至第3窓部を各々が含んだ複数の組が前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられたマスクとを備え、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルが含んでいる複数の前記第1乃至第3サブピクセルは前記横方向に繰り返し配列してなるストライプ状パターンを形成し、
前記横方向に対して前記斜め方向と同じ側に傾いた方向に沿って隣接した2つの前記三次元画像表示用ピクセルの内、一方の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられた前記第1乃至第3窓部の前記組と他方の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられた前記第1乃至第3窓部の前記組との間の前記横方向の中心間距離Dと、前記ストライプ状パターンのピッチPとは、
不等式:D≠n×P(nは自然数)
に示す関係を満足することを特徴とする三次元画像表示装置。 Each of the plurality of two-dimensional image display pixels includes a plurality of two-dimensional image display pixels arranged in a horizontal direction, and a plurality of three-dimensional image display pixels arranged in a vertical and horizontal direction. A plurality of three-dimensional image display pixels in which first to third sub-pixels having different colors are arranged in an oblique direction ;
A plurality of sets each of which includes first to third windows that are arranged in the oblique direction and face each of the plurality of 3D image display pixels correspond to the plurality of 3D image display pixels. Provided with a mask,
It said plurality of said plurality of three-dimensional image display pixel contains first to third sub-pixels form a striped pattern formed by repeatedly arranged in the horizontal direction,
Of the two three-dimensional image display pixels adjacent to each other along the direction inclined to the same side as the oblique direction with respect to the horizontal direction, the one provided for the one three-dimensional image display pixel the first to center distance D above the transverse direction between the third window portion of said set and the other of said first or provided corresponding to the three-dimensional image display pixel third window portion of said set and, the pitch P of the previous kiss stripe-like pattern,
Inequality: D ≠ n × P (n is a natural number)
A three-dimensional image display device satisfying the relationship shown in FIG.
前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対向するとともに、前記斜め方向に延びた形状の複数の窓部が前記複数の三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられたマスクとを備え、
前記複数の三次元画像表示用ピクセルが含んでいる複数の前記第1乃至第3サブピクセルは前記横方向に繰り返し配列してなるストライプ状パターンを形成し、
前記横方向に対して前記斜め方向と同じ側に傾いた方向に沿って隣接した2つの前記三次元画像表示用ピクセルの内、一方の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられた前記窓部と他方の前記三次元画像表示用ピクセルに対応して設けられた前記窓部との間の前記横方向の中心間距離Dと、前記ストライプ状パターンのピッチPとは、
不等式:D≠n×P(nは自然数)
に示す関係を満足することを特徴とする三次元画像表示装置。 Each of the plurality of two-dimensional image display pixels includes a plurality of two-dimensional image display pixels arranged in a horizontal direction, and a plurality of three-dimensional image display pixels arranged in a vertical and horizontal direction. A plurality of three-dimensional image display pixels in which first to third sub-pixels having different colors are arranged in an oblique direction ;
A plurality of windows that are opposed to the plurality of 3D image display pixels and have a plurality of windows extending in the oblique direction, corresponding to the plurality of 3D image display pixels,
It said plurality of said plurality of three-dimensional image display pixel contains first to third sub-pixels form a striped pattern formed by repeatedly arranged in the horizontal direction,
Of the two three-dimensional image display pixels adjacent to each other along the direction inclined to the same side as the oblique direction with respect to the horizontal direction, the one provided for the one three-dimensional image display pixel a center distance D of the transverse direction between the window portion provided corresponding to the window portion and the other of said three-dimensional image display pixels, the pitch P before kissing stripe pattern,
Inequality: D ≠ n × P (n is a natural number)
A three-dimensional image display device satisfying the relationship shown in FIG.
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