JP6020552B2 - 画像表示装置及び光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示装置及び光学装置に関する。

隣接した２つのカメラで撮影された画像の視差を利用して立体視が可能な画像を生成する立体画像生成装置がある。立体視画像生成装置は、例えば、隣接した２つのカメラで撮影した画像のうち、一方のカメラによる画像を左眼用画像として、他方のカメラによる画像を右眼用画像として、生成して表示する。
同一の対象物に対して、左眼用画像における位置と、右眼用画像における位置との差を、視差という。画像内に存在する２つの対象物で、視差量が異なることにより、一方の対象物が他方の対象物に対して手前又は奥に存在するように見える。視差量は、視差の大きさである。

また、立体画像生成装置には、液晶ディスプレイ等の表示装置にレンチキュラー状のレンズ（レンチキュラーレンズ）を設置することにより、専用の眼鏡を使用することなく、左眼及び右眼にそれぞれ異なった映像を認識させるものもある。具体的には、表示装置と視聴者との間に、レンチキュラーレンズを連続して並べて構成したレンズシートを配置する。

すなわち、表示装置上に左眼用の映像と右眼用の映像を交互に表示し、レンチキュラーレンズを通して見ることによって、左眼には左眼用の画像だけが、又、右眼には右眼の画像だけが見えるようになり、立体映像として認識できる。
また、解像度の劣化を表示画像の縦方向と横方向とに分散させることで、高い画質を得る斜めレンチキュラーレンズ方式も知られている。

図１１は従来の立体画像生成装置における表示装置の画素配列とレンチキュラーレンズとの関係を例示する図である。なお、この図１１中においては、便宜上、レンズシートを構成する複数のレンチキュラーレンズ５１１のうち、一のレンチキュラーレンズ５１１のみを示している。又、この図１１中においては、レンチキュラーレンズ５１１を破線で示している。

この図１１に示す例においては、レンチキュラーレンズ５１１を表示装置の表示面５１０ａの表示素子の配列の方向に対して斜めに配置している。表示面５１０ａ上では、色画素の表示素子は、表示面５１０ａに対して横方向（配列方向）及び、横方向に対して直交する縦方向に配列される。図１１の例では、表示面５１０ａの表示素子の配列の縦方向に対して、斜め方向（非平行の方向）にレンチキュラーレンズ５１１を配置する。

これにともなって、表示面５１０ａで表示する各画素は、斜め方向に並んだ表示素子を用いて表示する。この図１１に示す例においては、便宜上、一の画素を形成する表示素子に対して、同一のアルファベットを識別符号として付している。
例えば、この図１１に示す例においては、表示素子であるＢ１２、Ｇ２２、Ｒ３２が、１つの画素（画素Ｄ）を形成する。又、他の表示素子についても同様である。各画素における表示素子の並び方向と各レンチキュラーレンズ５１１の方向とは平行である。図１１の例では、斜め方向に１つの画素が配置される。

ここで、画素Ｄを表示する３つの表示素子から出た光は、そのほとんどが同一のレンチキュラーレンズ５１１に入射され、当該レンズにより利用者の、予め規定された左右いずれかの眼の位置で結像される。他の画素についても同様である。又、左眼用画像の画素と右眼用画像の画素とは、交互に配置される。
図１１のように、レンチキュラーレンズ５１１を表示素子の配列に対して斜めに配置し、１つの画素を斜め方向に配置することにより、縦方向と横方向とで均等に解像度の劣化が生じる。すなわち、縦方向もしくは横方向のいずれか一方においてのみ解像度が下がることを防ぐことができる。縦方向と横方向との両方向で解像度の低下が生じる方が、縦方向もしくは横方向の一方のみで解像度の低下が生じた場合に比べて、視聴者において画質の劣化が少なく見える。
特開２００５−１７６００４号公報 特開平０６−３０１０３３号公報 特開平０４−０３５１９２号公報

しかしながら、例えば、図１１に例示した従来の立体映像生成装置において、レンチキュラーレンズ５１１には、例えば、色画素Ｇ１２，Ｂ２２，Ｒ２２，Ｇ３２等の、画素Ｄ以外の画素を形成する色画素から出力される光も進入し、クロストークが生じる。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、斜めレンチキュラーレンズ方式におけるクロストークの発生を阻止することを目的とする。

なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための最良の形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の１つとして位置付けることができる。

上記の目的を達成するために、この画像表示装置は、表示素子を配列方向及び当該配列方向と直行する方向に並べることにより、前記表示素子をマトリクス状に配置した表示部と、前記表示部において、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて、当該斜列表示素子群に沿って配置され、前記斜列表示素子群を成す各表示素子からの出力光を結像させるレンズを複数並べて配置したレンズユニットと、前記レンズに対応する前記斜列表示素子群を成す表示素子以外の表示素子である不要成分出力素子からの出力光が、当該レンズから出射することを阻止する遮光部とをそなえ、前記遮光部が、前記複数の表示素子の内、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて形成され、前記不要成分出力素子における当該レンズと対向する領域である遮光対象領域と同一形状を有する。

また、この光学装置は、表示素子を配列方向及び当該配列方向と直行する方向に並べることにより、前記表示素子をマトリクス状に配置した表示部に取り付けられる光学装置であって、前記表示部において、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて、当該斜列表示素子群に沿って配置され、前記斜列表示素子群を成す各表示素子からの出力光を結像させるレンズを複数並べて配置したレンズユニットと、前記レンズに対応する前記斜列表示素子群を成す表示素子以外の表示素子である不要成分出力素子からの出力光が、当該レンズから出射することを阻止する遮光部とをそなえ、前記遮光部が、前記複数の表示素子の内、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて形成され、前記不要成分出力素子における当該レンズと対向する領域である遮光対象領域と同一形状を有する。

開示の技術によれば、クロストークの発生を阻止することができる。

第１実施形態の一例としての立体画像表示装置の構成を模式的に示す図である。 第１実施形態の一例としての立体画像表示装置における表示装置の表示素子の配列の例を示す図である。 第１実施形態の一例としての立体画像表示装置の液晶ディスプレイの構成を模式的に例示する図である。 第１実施形態の一例としての立体画像表示装置の表示制御部のハードウェア構成を模式的に示す図である。 表示装置に対するレンズシートの取り付けの例を示す図である。 第１実施形態の一例としての立体画像表示装置における液晶ディスプレイと平凸面レンズと遮光部との位置関係を模式的に示す断面図である。 第１実施形態の一例としての立体画像表示装置におけるレンズシートの遮光部の形状を説明するための図である。 第１実施形態の一例としての立体画像表示装置におけるレンズシートの遮光部の形状を説明するための図である。 第１実施形態の一例としての立体画像表示装置における表示制御部の処理を説明するフローチャートである。 第２実施形態の一例としての立体画像表示装置の構成を模式的に示す図である。 従来の立体画像生成装置における表示装置の画素配列とレンチキュラーレンズとの関係を例示する図である。

以下、図面を参照して本立体画像表示装置及び光学装置に係る実施の形態を説明する。ただし、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、実施形態で明示しない種々の変形例や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（実施形態及び各変形例を組み合わせる等）して実施することができる。又、各図は、図中に示す構成要素のみを備えるという趣旨ではなく、他の機能等を含むことができる。

（Ａ）第１実施形態
図１は第１実施形態の一例としての立体画像表示装置１の構成を模式的に示す図、図２はその表示装置１０の表示素子の配列の例を示す図である。
本立体画像表示装置（画像表示装置）１においては、表示面１０ａにレンズシート１１を取り付けた表示装置１０に対向するように視聴者が位置し、その表示面１０ａに表示対象物の立体表示用画像（立体画像）を表示させることにより、視聴者に表示対象物が立体的に視認される。

立体表示用画像は、例えば、隣接した２つのカメラで撮影した画像であり、これらの２つのカメラのうち、一方のカメラによる画像を左眼用画像として、他方のカメラによる画像を右眼用画像として用いる。これらの視差を有する２つの画像により立体視が可能となる。なお、立体表示用画像は、既知の種々の手法を用いて作成することができ、その詳細な説明は省略する。又、本立体画像表示装置１で表示される立体表示用画像（３Ｄ映像）は、動画であっても静止画像であってもよい。

第１実施形態の一例としての立体画像表示装置１は、図１に示すように、表示装置１０，レンズシート（光学装置）１１及び表示制御部１２をそなえる。
表示装置１０は、例えば、液晶ディスプレイであり、表示制御部１２からの制御に従って、その表示面１０ａに画像を表示する。すなわち、本立体画像表示装置１においては、この表示装置１０に立体表示用画像が表示される。又、立体表示用画像には左眼用画像及び右眼用画像を含む。以下、表示装置１０が液晶ディスプレイの例について示し、表示装置１０を液晶ディスプレイ１０と示す場合がある。

液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａは平面として形成され、この表示面１０ａには複数の色画素の素子（表示素子）が、表示面１０ａの横方向（図１や図２の横方向；配列方向）及び、横方向に対して直交する縦方向（図１や図２の縦方向）に配列される。すなわち、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａは、表示素子を配列方向及びこの配列方向と直行する方向に並べることにより、表示素子をマトリクス状に配置している。

そして、表示面１０ａに表示される画像（立体画像）を構成する複数の画素は、それぞれ表示素子（表示エレメント）によって表現される。
具体的には、各画素は複数の色画素を含む。色画素の例は、例えば、赤（Ｒ；Ｒｅｄ），緑（Ｇ；Ｇｒｅｅｎ）及び青（Ｂ；Ｂｌｕｅ）の光の三原色をなす色画素である。表示面１０ａにおいては、図２に例示するように、これらの色画素の表示素子が配列方向に所定の順序で繰り返し配置されている。又、配列方向に直行する方向には、同種類の表示素子が連続して配置されている。各表示素子の境界部分には、ブラックマトリクスを配置してもよい。そして、表示面１０ａにおいて、連続するＲ，Ｇ，Ｂの３つの色画素の表示素子によって一つの画素が表される。

また、本第１実施形態において、各色画素の表示素子は発光部分が矩形形状をそなえる矩形表示エレメントである。
本立体画像表示装置１においては、図２に例示するような表示面１０ａの表示素子の配列の縦方向に対して、斜め方向（非平行の方向）に並ぶ（連続する）Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色画素の表示素子によって一つの画素を表す。すなわち、斜め方向に１つの画素が配置される。図１や図２に示す例においては、便宜上、同一の画素を形成する色画素の表示素子に対して、同一のアルファベットを識別符号として付している。

例えば、図２に示す例においては、色画素の表示素子であるＢ１２、Ｇ２２、Ｒ３２が、１つの画素（画素Ｄ）を形成する。又、他の色画素の表示素子についても同様である。
図２中において、横方向（配列方向）をｘ方向、縦方向をｙ方向とした場合に、例えば、表示素子Ｇ２２の位置を座標（ｍ，ｎ）と表した場合に、表示素子Ｂ１２の位置は座標（ｍ＋１，ｎ＋１）で表される。同様に表示素子Ｒ３２の位置は座標（ｍ−１，ｎ−１）で表される。

本立体画像表示装置１は、これらの、座標（ｍ−１，ｎ−１），（ｍ，ｎ）及び（ｍ＋１，ｎ＋１）の斜め方向に位置する３つの表示素子により、一の画素を形成する。以下、液晶ディスプレイ１０において、一の画素を形成する、斜め方向に位置する３つの表示素子を斜列表示素子群という。
図３は第１実施形態の一例としての立体画像表示装置１の液晶ディスプレイ１０の構成を模式的に例示する図である。

液晶ディスプレイ１０は、例えば、図３に示すように、バックライト１０ｇ及び液晶パネル１０ｂをそなえる。なお、図３においては、液晶ディスプレイ１０の一例として、一般的な透過型液晶パネルをそなえる液晶ディスプレイ１０を示す。
バックライト１０ｇは、光源であり、液晶パネル１０ｂに光を照射する。
液晶パネル１０ｂは、バックライト１０ｇから照射された光を、部分的に遮ったり透過させたりすることによって表示素子による表示を行なう。液晶パネル１０ｂは、拡散板１０ｃ，偏光板１０ｄ，１０ｅ及び液晶セル１０ｆをそなえる。

拡散板１０ｃは、バックライト１０ｇから照射された光を拡散させ、偏光板１０ｄ，１０ｅや液晶セル１０ｆに均一に光が当るようにする。
偏光板１０ｄ，１０ｅは、バックライト１０ｇから照射された光のうち、特定の方向に振幅成分を持つ光（偏光）だけを通過させる偏光フィルタである。これらの偏光板１０ｄ，１０ｅは、互いに異なる（例えば、互いに直交する）方向の振幅成分の光を通過させる。

偏光板１０ｄと偏光板１０ｅとの間には液晶セル１０ｆが配置されている。液晶セル１０ｆは、電極や配向膜，スペーサ，カラーフィルタ等をそなえ、配向膜やスペーサ等で構成される枠内に液晶材料を封入したセルが形成されている。これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色画素の表示素子が形成される。
液晶パネル１０ｂには、後述するレンズシート１１が、その平面１１０ｂ側を偏光板１０ｅに対向させて配置される。又、レンズシート１１における平面１１０ｂには、後述する遮光部１０１が部分的に形成されている。

バックライト１０ｇから照射された光は、拡散板１０ｃ，偏光板１０ｄ，液晶セル１０ｆ及び偏光板１０ｅの順に通過し、レンズシート１１に進入する。この際、レンズシート１１において遮光部１０１が配置された部分では、この遮光部１０１が液晶パネル１０ｂから照射される光の進入を阻止する。すなわち、レンズシート１１において、遮光部１０１が不在の部分にバックライト１０ｇから照射された光が進入し、この進入した光が平凸面レンズ１１０を通過する。

そして、この平凸面レンズ１１０を通過した光は、凸レンズ１１０ａから出射され、視聴者の眼で結像される。
本第１実施形態においては、液晶ディスプレイ１０が、例えば、２３インチのモニタサイズであり、1600×900（ドット）程度の解像度をそなえる。このような一般的な液晶ディスプレイ１０においては、Ｒ，Ｇ，Ｂの各表示素子のサイズは、水平方向（図２中の横方向）に0.418mm、垂直方向（図２の縦方向）に0.705mm程度である。

なお、液晶ディスプレイ１０の解像度やサイズ、表示素子のサイズは、これらに限定されるものではなく、適宜変更して実施することができる。又、図３においては、透過型液晶パネルをそなえる液晶ディスプレイ１０を示しているが、液晶ディスプレイ１０としては、他の種々の方式の液晶ディスプレイ１０を用いることができる。
図４は第１実施形態の一例としての立体画像表示装置１の表示制御部１２のハードウェア構成を模式的に示す図である。

表示制御部１２は、図４に示すように、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３１，ＬＡＮ（Local Area Network）カード１３２，チューナ１３３，グラフィック・アクセラレータ１３４，チップセット１３５，メモリ１３６，オーディオコントローラ１３７，ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１３８，ブルーレイディスク（Blu-ray Disc）ドライブ１３９及びキーボードコントローラ１４０をそなえる情報処理装置（コンピュータ）として構成される。

グラフィック・アクセラレータ１３４は、液晶ディスプレイ１０が接続され、この液晶ディスプレイ１０に対して画像表示を行なわせるための画像表示制御インタフェースである。なお、このグラフィック・アクセラレータ１３４としての機能をチップセット１３５に持たせてもよい。ＬＡＮカード１３２はインターネット等のネットワークに接続するためのインタフェースカードであり、チューナ１３３は外部アンテナ１４２が接続され、ＴＶ番組を受信し、デコード等の処理を行ない映像データとして表示装置１０に表示させる。

メモリ１３６は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶装置であり、ＣＰＵ１３１が実行もしくは使用する各種プログラムやデータを格納する。
オーディオコントローラ１３７は、スピーカ１４３が接続され、このスピーカ１４３に対する音声データの出力を制御する。

ＨＤＤ１３８は記憶装置であり、ＣＰＵ１３１が実行もしくは使用するＯＳ（Operating System）や各種プログラム、データ等を格納する。又、このＨＤＤ１３８やメモリ１３６には、表示装置１０に表示される各種画像データ（映像データ，立体画像データ）も格納される。
そして、このＨＤＤ１３８には、立体表示対象（表示対象）について予め作成された立体画像データが格納されている。すなわち、ＨＤＤ１３８は、表示対象についての視差点毎の立体表示用画像を複数視点毎に格納する格納部として機能する。

ブルーレイディスクドライブ１３９は、ブルーレイディスクを再生する。なお、このブルーレイディスクに、液晶ディスプレイ１０に表示される各種画像データ（映像データ，立体画像データ）を格納してもよい。又、ブルーレイディスク以外の記録媒体（例えば、ＤＶＤ等）を再生可能な再生装置をそなえ、この記録媒体に格納された各種画像データを再生してもよい。

キーボードコントローラ１４０はキーボード１４４やマウス１４５等の入力装置が接続され、これらのキーボード１４４やマウス１４５とＣＰＵ１３１と間のデータのやり取りを制御する。チップセット１３５には、これらの各部がバス等を介して接続され、ＣＰＵ１３１とこれら各部との通信を制御する。
ＣＰＵ１３１は、ＨＤＤ１３８やメモリ１３６に格納されたプログラムを実行することにより各種機能を実現する処理装置である。

ＣＰＵ１３１は、例えば、画像再生アプリケーションを実行することにより、動画像や静止画像等のコンテンツを液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａに表示させ、表示制御部１２としての画像表示機能を実現する。
例えば、表示制御部１２は、液晶ディスプレイ１０の表示面を構成する複数の斜列表示素子群（表示素子）のうち、右眼用画像の表示に用いる特定の斜列表示素子群に右眼用画像を表示させる。同様に、表示制御部１２は、液晶ディスプレイ１０の表示面を構成する複数の斜列表示素子群（表示素子）のうち、左眼用画像の表示に用いる特定の斜列表示素子群に左眼用画像を表示させる。表示制御部１２は、これらの制御を行なうことにより、液晶ディスプレイ１０に立体画像を表示させる。

そして、表示制御部１２は、表示する立体画像の一の画素に対応させて、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａにおける、斜列表示素子群を成す３つの表示素子の輝度値等をそれぞれ制御することにより、液晶ディスプレイ１０に立体画像を表示させる。具体的には、表示制御部１２は、例えば、バックライト１０ｇや液晶パネル１０ｂを制御して、バックライト１０ｇの光源によって画素光を発生させる。

また、表示制御部１２は、表示する画像の一の画素に対応させて、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａにおいて、配列方向に並ぶＲ，Ｇ，Ｂの３つの表示素子の輝度値等をそれぞれ制御することにより、液晶ディスプレイ１０に画像を表示させてもよい。
液晶ディスプレイ１０に表示する画像は、例えば、ＨＤＤ１３８やメモリ１３６，ブルーレイディスク等に記録されていてもよく、又、ＬＡＮカード１３２やチューナ１３３を介して受信してもよく、種々変形して実施することができる。

なお、このような画像表示機能等の各種機能を実現するためのプログラム（画像再生アプリケーション）は、例えばフレキシブルディスク，ＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ等），ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ＋Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ，ＤＶＤ＋ＲＷ等），ブルーレイディスク，磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスク等の、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。そして、コンピュータはその記録媒体からプログラムを読み取って内部記憶装置または外部記憶装置に転送し格納して用いる。又、そのプログラムを、例えば磁気ディスク，光ディスク，光磁気ディスク等の記憶装置（記録媒体）に記録しておき、その記憶装置から通信経路を介してコンピュータに提供するようにしてもよい。

画像表示機能等の各種機能を実現する際には、内部記憶装置（本実施形態ではメモリ１３６）に格納されたプログラムがコンピュータのマイクロプロセッサ（本実施形態ではＣＰＵ１３１）によって実行される。このとき、記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータが読み取って実行するようにしてもよい。
なお、本実施形態において、コンピュータとは、ハードウェアとオペレーティングシステムとを含む概念であり、オペレーティングシステムの制御の下で動作するハードウェアを意味している。又、オペレーティングシステムが不要でアプリケーションプログラム単独でハードウェアを動作させるような場合には、そのハードウェア自体がコンピュータに相当する。ハードウェアは、少なくとも、ＣＰＵ等のマイクロプロセッサと、記録媒体に記録されたコンピュータプログラムを読み取るための手段とをそなえており、本実施形態においては、立体画像表示装置１がコンピュータとしての機能を有しているのである。

表示制御部１２としての機能は既知の種々の手法により実現することができ、その詳細な説明は省略する。
レンズシート（レンズユニット）１１は、レンチキュラーレンズであり、カマボコ状の複数の平凸面レンズ（レンズ）１１０を、各平凸面レンズ１１０の母線を平行に連続して並べたレンズアレイとして構成されている。

レンズシート１１は、図３に示すように、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａ側において、各平凸面レンズ１１０において突出する凸レンズ１１０ａとは反対側の平面１１０ｂを表示装置１０の表示面１０ａに対向させて配置される。
図５は表示装置１０に対するレンズシート１１の取り付けの例を示す図である。レンズシート１１は、この図５に示すように、表示装置１０の表示面１０ａの前方（視聴者側）の所定位置に固定して取り付けられる。液晶ディスプレイ１０へのレンズシート１１の取り付けは、例えば、図示しないフック等に固定することにより行なう。このようにレンズシート１１を液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａから脱着自在に構成することにより、レンズシート１１を液晶ディスプレイ１０から取り外した状態で、当該液晶ディスプレイ１０を一般的な２次元画像表示装置としても用いることができる。なお、レンズシート１１を液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａに貼着してもよい。

そして、レンズシート１１において、各平凸面レンズ１１０の凸レンズ１１０ａの光軸は、互いに平行に配置されており、これにより、各平凸面レンズ１１０が同一方向を向いて形成されている。
各平凸面レンズ１１０は、同一の材質で形成されるとともに、凸レンズ１１０ａの曲率や凸レンズ１１０ａの頂部から平面１１０ｂまでの距離等、互いに同じ形状をそなえ、それぞれのｆ値が等しい。

また、このレンズシート１１は、図１に示すように、各平凸面レンズ１１０が、前述した液晶ディスプレイ１０における、一の画素を形成する斜列表示素子群と平行に、これらの斜列表示素子群に重なるように配置される。すなわち、レンズシート１１は、各平凸面レンズ１１０の母線が表示面１０ａにおける表示素子の並列方向に対して斜めになるように配置される。

具体的には、レンズシート１１を構成する平凸面レンズ１１０は、液晶ディスプレイ１０における、座標（ｍ−１，ｎ−１），（ｍ，ｎ），（ｍ＋１，ｎ＋１）の、斜め方向に位置する３つの表示素子（斜列表示素子群）の並びに沿って、これらの３つの表示素子と重なるように配設される。すなわち、平凸面レンズ１１０は、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａにおける表示素子の並列方向に対して斜めに配置される。

これにより、表示面１０ａ側において斜列表示素子群を構成する３つの表示素子から照射される光が、それぞれ同一の各平凸面レンズ１１０の平面１１０ｂ（裏面）に入射される。
すなわち、一の斜列表示素子群を構成する３つの表示素子から出力される光は、同じ平凸面レンズ１１０に入射される。又、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａにおける各斜列表示素子群は、それぞれ一の平凸面レンズ１１０に対応する。以下、斜列表示素子群と、当該斜列表示素子群に対応する平凸面レンズ１１０との組み合わせを出力対という。平凸面レンズ１１０には、この出力対を構成する斜列表示素子群から出力される光が入射される。

一の画素を成す斜列表示素子群（例えば、Ｒ３２，Ｇ２２，Ｂ１２）からそれぞれ出力された光（３原色）は、平凸面レンズ１１０を透過した後、それぞれ凸レンズ１１０ａから出射される。そして、これらの光は、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａから所定定距離だけ離れた位置において交差し結像する。具体的には、平凸面レンズ１１０を透過した光は、視聴者の左右いずれかの眼だけに結像される。

このように、平凸面レンズ１１０は、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａにおいて、斜列表示素子群に対応させて、この斜列表示素子群に沿って配置され、斜列表示素子群を成す各表示素子からの出力光を結像させる。
なお、出力光の結像位置は、例えば、平凸面レンズ１１０の焦点距離や、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａと平凸面レンズ１１０との距離等に応じて規定される。従って、視聴者の位置や姿勢等に基づいて、これらの焦点距離等を、出力光が視聴者の眼の位置に結像するよう、予め最適な値に設定しておく。これらの焦点距離の設定手法等は既知の種々の手法により実現され、その詳細な説明は省略する。

本立体画像表示装置１においては、前述の如く、１画素に１つの平凸面レンズ１１０を対応させるので、１画素の光線は光の強さ（光量）を落とすことなく、且つ、正確な焦点距離を持って結像することができる。
また、レンズシート１１において、各平凸面レンズ１１０は、当該平凸面レンズ１１０と出力対を成す斜列表示素子群を構成する表示素子とは異なる他の表示素子からの出力光（不要画素成分）が、当該平凸面レンズ１１０から出力されることを阻止する遮光部１０１をそなえる。

この遮光部１０１は、当該平凸面レンズ１１０と出力対を成す斜列表示素子群を構成する表示素子とは異なる他の表示素子からの出力光（不要画素成分）が、当該平凸面レンズ１１０に入射されることを阻止することにより、この不要画素成分が当該平凸面レンズ１１０から出力されることを阻止する。
以下、不要画素成分を出力する、当該平凸面レンズ１１０と出力対を成す斜列表示素子群を構成する表示素子とは異なる他の表示素子を不要成分出力素子という場合がある。

遮光部１０１は、平面１１０ｂ側において不要成分出力素子から出力される不要画素成分を遮光することにより、この不要画素成分が平凸面レンズ１１０に入射されることを阻止する。
不要成分出力素子は、当該平凸面レンズ１１０の出力対を成す斜列表示素子群と、縦もしくは横方向において隣接する表示素子であり、当該平凸面レンズ１１０の平面１１０ｂと対向（重合）する表示素子である。以下、不要成分出力素子における、当該平凸面レンズ１１０と重合する領域を遮光対象領域という。

図６は第１実施形態の一例としての立体画像表示装置１における液晶ディスプレイ１０と平凸面レンズ１１０と遮光部１０１との位置関係を模式的に示す断面図である。この図６に示すように、遮光部１０１は、平凸面レンズ１１０の平面１１０ｂと液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａとの間に配置されている。なお、この図６に示す例においては、便宜上、平凸面レンズ１１０と遮光部１０１とが間隙を隔てて配置されているが、平凸面レンズ１１０と遮光部１０１とは密着させることが望ましい。

遮光部１０１は、不要成分出力素子から出力される光（不要画素成分）が平凸面レンズ１１０の平面１１０ｂに入射されることを阻止する。
遮光部１０１は、例えば、黒色ポリエチレン等の遮光性の高い材質をフィルム状に構成した遮光フィルム（黒色ポリエチレン製遮光フィルム）であり、平凸面レンズ１１０の平面１１０ｂに貼着される。

ただし、遮光部１０１の構成はこれに限定されるものではなく、種々変形して実施することができる。例えば、遮光部１０１として、黒色ポリエチレン以外の素材を用いてもよく、又、遮光部１０１は、遮光フィルムを平凸面レンズ１１０に貼着する代わりに、遮光性の高い材質を平凸面レンズ１１０の平面１１０ｂに塗布することにより実現してもよい。更に、遮光部１０１を、平凸面レンズ１１０の平面１１０ｂ側に配置する代わりに、凸レンズ１１０ａ側に配置して、平凸面レンズ１１０からの不要画素成分の出力を阻止してもよい。

図７及び図８は、それぞれ、第１実施形態の一例としての立体画像表示装置１におけるレンズシート１１の遮光部１０１の形状を説明するための図である。図７は平凸面レンズ１１０と不要成分出力素子との位置関係を示す図、図８は図７に示す遮光対象領域を示す図である。なお、便宜上、図７中においては一つの遮光部１０１だけを示しており、又、図８中においては遮光部１０１の図示を省略している。

遮光部１０１は、平凸面レンズ１１０において、レンズシート１１が液晶ディスプレイ１０に取り付けられた状態で、当該平凸面レンズ１１０の平面１１０ｂが不要成分出力素子に対向（重合）する領域（遮光対象領域）を覆う位置に形成される。
以下に、図７及び図８を参照しながら、遮光対象領域について説明する。
図７に示すように、矩形形状を有する表示素子の横方向の長さをＡとし、その縦方向の長さをＢとする。又、平凸面レンズ１１０の幅をＣとする。各表示素子は液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａの全面においてそれぞれ同一の寸法形状を有する。

図７に示す例において、平凸面レンズ１１０は、その母線（図７中の一点鎖線参照）が一の斜列表示素子群を構成する表示素子Ｒ３２，Ｇ２２，Ｂ１２の対角線に一致するように配置されている。
そして、この図７に示す例において、一の画素を成す斜列表示素子群（Ｒ３２，Ｇ２２，Ｂ１２）と出力対をなす（対応する）平凸面レンズ１１０については、表示素子Ｇ１２，Ｂ２２からそれぞれ出力される光が不要画素成分である。

これらの表示素子Ｇ１２，Ｂ２２における不要画素成分を出力する領域、すなわち、表示素子Ｇ１２，Ｂ２２における、斜列表示素子群（Ｒ３２，Ｇ２２，Ｂ１２）と対応する平凸面レンズ１１０と対向する領域は、遮光対象領域である。図７中において、表示素子Ｇ１２における遮光対象領域を符号Ｔ１で、又、表示素子Ｂ２２における遮光対象領域を符号Ｔ２で、それぞれ示す。

三角形Ｔ２の三辺をβ１，β２，β３とする。この三角形Ｔ２において、直角である頂点Ｏは辺β３に対向する。同様に、三角形Ｔ１の三辺をα１，α２，α３とする。この三角形Ｔ１において、直角である頂点Ｏは辺α３に対向する。
これらの遮光対象領域Ｔ１，Ｔ２は、互いに相似（合同）な直角三角形状である。従って、「辺β１の長さ＝辺α１の長さ」，「辺β２の長さ＝辺α２の長さ」及び「辺β３の長さ＝辺α３の長さ」である。

ここで、図７に示すように、表示素子（例えば、Ｂ１２）の一の対角線が当該表示素子の横方向に沿う辺と成す角度をγとする。平凸面レンズ１１０の母線をこの対角線に合わせることにより、母線と表示素子の横方向に沿う辺とが成す角度がγになる。
図８に示すように、遮光対象領域である三角形Ｔ１，Ｔ２において、縦方向に沿う辺と対角線とが成す角度は（９０−γ）である。このため
tan（90−γ）＝Ａ／Ｂ、及び、tanγ＝Ｂ／Ａ
が成立する。

また、三角形Ｔ１における、辺α３から頂点Ｏまでの高さｈと、三角形Ｔ２における、辺β３から頂点Ｏまでの高さｈとの合計はＣである。よって、
辺β３の長さ（Ｚ）＝［Ｃ／２］／tan（90−γ）＋［Ｃ／２］／tan（γ）
＝ Ｃ×［Ａ×Ａ＋Ｂ×Ｂ］／ＡＢ・・・（式１）
となる。

本第１実施形態においては、各遮光部１０１は、平凸面レンズ１１０における母線に沿って、少なくとも上記式（１）によって求められる［辺β３の長さ（Ｚ）］と同じ寸法をそなえ、又、母線と直交する方向（レンズ幅方向）には、平凸面レンズ１１０の幅Ｃの全体に亘って形成される。すなわち、遮光部１０１は、平凸面レンズ１１０における母線方向に上記［辺β３の長さ（Ｚ）］と同じ寸法をそなえ、且つ、レンズ幅方向にレンズ幅Ｃと同じ寸法をそなえる矩形領域として形成される。

また、各平凸面レンズ１１０においては、複数の遮光部１０１が母線に沿って等間隔に繰り返し形成され、隣接する遮光部１０１どうしの間隔も上記式（１）によって求められる［辺β３の長さ（Ｚ）］とする。これにより、平凸面レンズ１１０において、複数の遮光部１０１が、不要成分出力素子の遮光対象領域に対応して形成される。
このように、遮光部１０１が形成されたレンズシート１１が本願の光学装置として機能する。

上述の如く構成された第１実施形態の一例としての立体画像表示装置１において、立体画像の表示を行なう場合には、先ず、上述の如く構成された、レンズシート１１と遮光部１０１とをそなえる光学装置を、例えば、図５に示すように、液晶ディスプレイ１０に取り付ける。このレンズシート１１は、上述の如く、不要成分出力素子の遮光対象領域に対応させて複数の遮光部１０１をそなえる平凸面レンズ１１０を複数有する。

レンズシート１１における各平凸面レンズ１１０の母線は、図７に示すように、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａにおける各斜列表示素子群の並びと平行となるように、矩形の表示素子の一の対角線に沿って斜めに配置される。すなわち、平凸面レンズ１１０は、斜列表示素子群の対角線と重なるように配置される。又、各平凸面レンズ１１０の幅寸法Ｃは、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａの各表示素子の横方向長さＡに対応して形成されている。例えば、平凸面レンズ１１０の幅Ｃは、例えば、Ｃ＝Ａsinγを満たすように構成される。

これにより、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａにおける各斜列表示素子群は、いずれかの平凸面レンズ１１０に対応する。そして、斜列表示素子群を構成する各表示素子の並び方向（各表示素子を連通する対角線）と各平凸面レンズ１１０の母線の方向とは一致する。
この状態において、表示制御部１２が、液晶ディスプレイ１０に立体画像を表示させる。具体的には、表示する立体画像の一の画素に対応させて、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａにおける、斜列表示素子群を成す３つの表示素子の輝度値等をそれぞれ制御することにより、液晶ディスプレイ１０に立体画像を表示させる。

レンズシート１１においては、斜列表示素子群から出力される光が、出力対を成す平凸面レンズ１１０の平面１１０ｂに入射し、その凸レンズ１１０ａから照射されて、予め規定された位置にある視聴者の眼に結像する。
ただし、レンズシート１１において、平凸面レンズ１１０には、当該平凸面レンズ１１０の出力対ではない不要成分出力素子から出力された光は、遮光部１０１により、その平面１１０ｂへの進入が阻止される。

次に、本第１実施形態の一例としての立体画像表示装置１における表示制御部１２の処理を、図９に示すフローチャート（ステップＳ１０〜Ｓ８０）に従って例示する。
本立体画像表示装置１において、画像再生アプリケーション（再生アプリ）が起動されると、（ステップＳ１０）、画像再生アプリケーション（表示制御装置１２）は、先ず、当該立体画像表示装置１がレンズ式の立体画像表示装置１であるか否かを確認する（ステップＳ２０）。この確認は、例えば、本立体画像表示装置１の表示制御装置１３のメモリ１３６やＨＤＤ１３８等に格納されている機種ＩＤ等を確認することにより行なう。

その後、表示装置１０にレンズシート１１（３Ｄパネル）が取り付けられているか否かを確認する（ステップＳ３０）。例えば、表示制御部１２は、表示装置１０におけるレンズシート１１の取り付けを検知するセンサの検知結果に基づき、レンズシート１１が取り付けられているか否かの判断を行なう。
この判断の結果、レンズシート１１が表示装置１０に取り付けられていない場合には（ステップＳ３０のＮＯルート参照）、２Ｄ表示を行なう（ステップＳ８０）。すなわち、左眼用画像と右眼用画像とで同じ画像を表示装置１０に表示させる。又、この際、表示装置１０に、立体画像表示を行なうことができない旨を示すダイアログボックスを表示させてもよい。

また、レンズシート１１が表示装置１０に取り付けられていて３Ｄ表示を行なうことができる場合には（ステップＳ３０のＹＥＳルート参照）、その取り付けられているレンズシート１１のシートＩＤを確認して、３Ｄ方式の種類を確認する（ステップＳ４０）。これは、表示する視差数（３Ｄ映像が確認される場所の数）によって表示画素群の設定が変わるからである。

表示制御部１２は、確認された３Ｄ方式種類により表示される視差数を設定し（ステップＳ５０）、設定に応じた視差数での左右の映像表示へ切り替える（ステップＳ６０）。
そして、表示制御部１２は、右眼用の視差画像及び左眼用の視差画像（３Ｄ映像コンテンツ）を、表示素子を用いて表示させることにより、３Ｄ表示を行ない（ステップＳ７０）。処理を終了する。

このように、第１実施形態の一例としての立体画像表示装置１によれば、レンズシート１１において、平凸面レンズ１１０には、当該平凸面レンズ１１０の出力対ではない不要成分出力素子から出力された光は、遮光部１０１により、その平面１１０ｂへの進入が阻止される。これにより、クロストークの発生を阻止することができる。

（Ｂ）第２実施形態
図１０は第２実施形態の一例としての立体画像表示装置１の構成を模式的に示す図である。
第２実施形態の一例としての立体画像表示装置１は、第１実施形態の平凸面レンズ１１０に形成された矩形形状を有する遮光部１０１に代えて、図１０に示すように、遮光対象領域と同様の形状を有する遮光部１０１ａをそなえるものであり、その他の部分は第１実施形態の立体画像表示装置１と同様に構成されている。

すなわち、本第２実施形態の立体画像表示装置１においては、平凸面レンズ１１０において、遮光部１０１ａは、図７及び図８において三角形Ｔ１，Ｔ２で表された遮光対象領域と同様の形状を有する。
このように、第２実施形態の一例としての立体画像表示装置１によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる他、遮光部１０１ａが、平凸面レンズ１１０と出力対を成す斜列表示素子群からの、当該平凸面レンズ１１０に入力される光の進入を阻止することがない。これにより、平凸面レンズ１１０と出力対を成す斜列表示素子群の各表示素子から出力される光の輝度低下等が生じることがない。

（Ｃ）その他
そして、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
例えば、上述した各実施形態においては、表示装置１０が液晶ディスプレイである例を示しているが、これに限定されるものではなく、例えば、プラズマディスプレイ等、液晶ディスプレイ以外の表示装置であってもよく、適宜変形して実施することができる。

また、上述した各実施形態においては、液晶ディスプレイ１０がＲ，Ｇ，Ｂの３種類の色画素の表示素子をそなえる例を示しているが、これに限定されるものではなく、Ｒ，Ｇ，Ｂ以外の表示素子を用いてもよい。
上記各実施形態において、遮光部１０１，１０１ａは、液晶ディスプレイ１０の表示面１０ａの遮光対象領域に対応して設けられるが、遮光部１０１，１０１ａは、これらの遮光対象領域を必ずしも完全に覆う必要はない。すなわち、遮光部１０１，１０１ａが遮光対象領域の少なくとも一部を覆うように配置し、この遮光対象領域の一部から出力される光が平凸面レンズ１１０に入射されることを阻止してもよい。これにより、クロストークを小さくすることができるという効果を奏するとができる。

なお、本発明の各実施形態が開示されていれば、本発明の画像表示装置及び光学装置を当業者によって実施・製造することが可能である。
（付記１）
表示素子を配列方向及び当該配列方向と直行する方向に並べることにより、前記表示素子をマトリクス状に配置した表示部と、
前記表示部において、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて、当該斜列表示素子群に沿って配置され、前記斜列表示素子群を成す各表示素子からの出力光を結像させるレンズを複数並べて配置したレンズユニットと、
前記レンズに対応する前記斜列表示素子群を成す表示素子以外の表示素子である不要成分出力素子からの出力光が、当該レンズから出射することを阻止する遮光部とをそなえることを特徴とする、画像表示装置。
（付記２）
前記遮光部が、前記表示部と前記レンズとの間に配置され、前記不要成分出力素子からの出力光が前記レンズへ入射されることを阻止することを特徴とする、付記１記載の画像表示装置。
（付記３）
前記遮光部が、前記不要成分出力素子における当該レンズと対向する領域である遮光対象領域に対応して形成されることを特徴とする、付記１又は２記載の画像表示装置。
（付記４）
前記遮光部が、前記遮光対象領域を包含する領域として形成されることを特徴とする、付記３記載の画像表示装置。
（付記５）
前記遮光部が、前記遮光対象領域と同一形状を有することを特徴とする、付記３記載の画像表示装置。
（付記６）
表示素子を配列方向及び当該配列方向と直行する方向に並べることにより、前記表示素子をマトリクス状に配置した表示部に取り付けられる光学装置であって、
前記表示部において、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて、当該斜列表示素子群に沿って配置され、前記斜列表示素子群を成す各表示素子からの出力光を結像させるレンズを複数並べて配置したレンズユニットと、
前記レンズに対応する前記斜列表示素子群を成す表示素子以外の表示素子である不要成分出力素子からの出力光が、当該レンズから出射することを阻止する遮光部とをそなえることを特徴とする、光学装置。
（付記７）
前記遮光部が、前記表示部と前記レンズとの間に配置され、前記不要成分出力素子からの出力光が前記レンズへ入射されることを阻止することを特徴とする、付記６記載の光学装置。
（付記８）
前記遮光部が、前記不要成分出力素子における当該レンズと対向する領域である遮光対象領域に対応して形成されることを特徴とする、付記６又は７記載の光学装置。
（付記９）
前記遮光部が、前記遮光対象領域を包含する領域として形成されることを特徴とする、付記８記載の光学装置。
（付記１０）
前記遮光部が、前記遮光対象領域と同一形状を有することを特徴とする、付記８記載の光学装置。

１ 立体画像表示装置（画像表示装置）
１０ 液晶ディスプレイ，表示装置
１０ａ 表示面
１０ｂ 液晶パネル
１０ｃ 拡散板
１０ｄ，１０ｅ 偏光板
１０ｆ 液晶セル
１０ｇ バックライト
１１ レンズシート（レンズユニット）
１２ 表示制御部
１０１，１０１ａ 遮光部
１１０ 平凸面レンズ
１１０ａ 凸レンズ
１１０ｂ 平面
１３１ ＣＰＵ
１３２ ＬＡＮカード
１３３ チューナ
１３４ グラフィック・アクセラレータ
１３５ チップセット
１３６ メモリ
１３７ オーディオコントローラ
１３８ ＨＤＤ
１３９ ブルーレイディスクドライブ
１４０ キーボードコントローラ

１４２ 外部アンテナ
１４３ スピーカ
１４４ キーボード
１４５ マウス

Claims (6)

1. 表示素子を配列方向及び当該配列方向と直行する方向に並べることにより、前記表示素子をマトリクス状に配置した表示部と、
   前記表示部において、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて、当該斜列画素群に沿って配置され、前記斜列表示素子群を成す各表示素子からの出力光を結像させるレンズを複数並べて配置したレンズユニットと、
   前記レンズに対応する前記斜列表示素子群を成す表示素子以外の表示素子である不要成分出力素子からの出力光が、当該レンズから出射することを阻止する遮光部とをそなえ、
   前記遮光部が、前記複数の表示素子の内、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて形成され、前記不要成分出力素子における当該レンズと対向する領域である遮光対象領域と同一形状を有することを特徴とする、画像表示装置。
2. 前記遮光部が、前記表示部と前記レンズとの間に配置され、前記不要成分出力素子からの出力光が前記レンズへ入射されることを阻止することを特徴とする、請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記表示素子が矩形形状を有し、
   前記レンズが、平凸面レンズであって、母線方向と直交する方向に幅Ｃを有し、
   前記遮光部が、前記平凸面レンズにおける母線方向に式Ｚ＝（Ｃ×［Ａ×Ａ＋Ｂ×Ｂ］／ＡＢ：ただし、ＡおよびＢは、前記表示素子の横方向および縦方向長さ）で求められる長さＺと同じ寸法をそなえ、且つ、前記平凸面レンズの幅方向に当該平凸面レンズの幅Ｃと同じ寸法をそなえる矩形領域として形成されることを特徴とする、請求項１又は２記載の画像表示装置。
4. 表示素子を配列方向及び当該配列方向と直行する方向に並べることにより、前記表示素子をマトリクス状に配置した表示部に取り付けられる光学装置であって、
   前記表示部において、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて、当該斜列画素群に沿って配置され、前記斜列表示素子群を成す各表示素子からの出力光を結像させるレンズを複数並べて配置したレンズユニットと、
   前記レンズに対応する前記斜列表示素子群を成す表示素子以外の表示素子である不要成分出力素子からの出力光が、当該レンズから出射することを阻止する遮光部とをそなえ、
   前記遮光部が、前記複数の表示素子の内、前記配列方向に対して傾斜した方向に連続する複数の表示素子による斜列表示素子群に対応させて形成され、前記不要成分出力素子における当該レンズと対向する領域である遮光対象領域と同一形状を有することを特徴とする、光学装置。
5. 前記遮光部が、前記表示部と前記レンズとの間に配置され、前記不要成分出力素子からの出力光が前記レンズへ入射されることを阻止することを特徴とする、請求項４記載の光学装置。
6. 前記表示素子が矩形形状を有し、
   前記レンズが、平凸面レンズであって、母線方向と直交する方向に幅Ｃを有し、
   前記遮光部が、前記平凸面レンズにおける母線方向に式Ｚ＝（Ｃ×［Ａ×Ａ＋Ｂ×Ｂ］／ＡＢ：ただし、ＡおよびＢは、前記表示素子の横方向および縦方向長さ）で求められる長さＺと同じ寸法をそなえ、且つ、前記平凸面レンズの幅方向に当該平凸面レンズの幅Ｃと同じ寸法をそなえる矩形領域として形成されることを特徴とする、請求項４又は５記載の光学装置。

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