JP6660166B2 - 立体像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、インテグラル立体方式により立体像を表示する立体像表示装置に関する。

一般に、任意の視点から立体像を視認することが可能な立体像表示方式の一つとして、インテグラルフォトグラフィ（Integral Photography）と呼ばれる立体写真技術の原理に基づいた方式（インテグラル立体方式）が知られている（特許文献１等参照）。このインテグラル立体方式は、例えば、ディスプレイの観察者側にレンズアレイまたはピンホールアレイを配置し、ディスプレイ面に視点位置の異なる複数の要素画像を表示することで立体像を表示する。
しかし、特許文献１に記載の手法のように、ディスプレイの観察者側にレンズアレイを配置する構成では、レンズアレイの表面形状、反射特性等の影響を受けやすく、立体像の画質が低下してしまう。

一方、インテグラル立体方式の他の手法として、レンズアレイを介さずに、ディスプレイを直接観察者に視認させる手法が存在する（非特許文献１参照）。図１２に示すように、非特許文献１に記載の立体像表示装置１００は、透過型のディスプレイ（液晶パネル）１０１の背面にピンホールアレイ１０２と、その背面にさらに、バックライトユニット１０３を備える構成としている。
そして、立体像表示装置１００は、ディスプレイ１０１に複数の要素画像を表示し、バックライトユニット１０３から照射される光を、ピンホールアレイ１０２を介して点光源の光として、ディスプレイ１０１の背面から照射することで観察者Ｍに立体像Ｔを視認させる。
しかし、特許文献１、非特許文献１に記載の手法のように、ピンホールアレイを用いる手法は、利用できる光量が少なくなるため、表示される立体像が暗くなってしまう。

これに対し、ピンホールアレイを用いずに、点光源をバックライトとして使用する手法が存在する（非特許文献２参照）。図１３に示すように、非特許文献２に記載の立体像表示装置２００は、透過型のディスプレイ（液晶パネル）２０１の背面にレンズアレイ２０２と、その背面にさらに、ＬＥＤアレイ２０３を備える構成としている。
そして、立体像表示装置２００は、ディスプレイ２０１に複数の要素画像を表示し、ＬＥＤアレイ２０３から照射される光を、レンズアレイ２０２によって集光して点光源（点光源アレイ）とし、ディスプレイ２０１の背面から照射することで観察者Ｍに立体像Ｔを視認させる。
これによって、非特許文献２に記載の手法は、ピンホールアレイを用いず、かつ、レンズアレイよりも前面にディスプレイを配置することで、利用できる光量の低下を抑えるとともに、表示する立体像の画質低下を抑えることができる。

特開２００２−２２８９７４号公報

H Choi, SW Cho, J Kim, B Lee, "A thin 3D-2D convertible integral imaging system using a pinhole array on a polarizer", OPTICS EXPRESS, vol.14, No.12, pp.5183-5190, June 12, 2006. SW Cho, JH Park, Y Kim, H Choi, J Kim, B Lee, "Convertible two-dimensional-three-dimensional display using an LED array based on modified integral imaging", Optics letters, Vol.31, No.19, pp.2852-2854, October 1, 2006.

前記した非特許文献２に記載の手法は、点光源からの光が拡散し、ディスプレイ（液晶パネル）への照射領域が円形の領域となる。この照射領域に形状を合わせるために、従来の要素画像は、円形、あるいは、その円形内の正方形の形状となっている。
すなわち、従来の点光源アレイを使用して立体像を表示する手法は、縦横の大きさが等しい円形または正方形の要素画像を用いるものであった。すなわち、従来の手法は、垂直方向にも水平方向にも等しい視域を有した立体表示を行っている。

しかし、立体表示の場合は、水平方向の視域を広くし、垂直方向の視域を狭くする代わりに、解像度特性の向上に性能を振り分けることが望ましい。ところが、このような水平方向または垂直方向の画素数が多い要素画像を使用しようとすると、従来の手法では、点光源による円形の照射領域の制限から、水平方向と垂直方向に同等の視域が割り振られてしまい、解像度を高くすることはできない。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、点光源アレイを使用したインテグラル立体方式において、特定の方向に長い要素画像を用いて、例えば、水平方向の視域が広く、垂直方向の視域を狭くすることで、点光源の数、すなわち、立体像の解像度を高く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、透過型の空間光変調器で構成された表示手段と、表示手段に表示されるインテグラル立体方式の要素画像群を構成する要素画像ごとに当該要素画像を個々に背面から照射する複数の点光源で構成された照明手段と、照明手段と表示手段との間に配置され、点光源からの光を水平方向または垂直方向に拡散する照射形状変更手段と、要素画像出力手段と、点光源点灯手段と、を備える構成とした。

かかる構成において、立体像表示装置は、点光源点灯手段によって、照明手段の複数の点光源を点灯することで、その照明光を照射形状変更手段に照射する。
そして、立体像表示装置は、照射形状変更手段によって、照射された光を水平方向または垂直方向に拡散させることで、照射光の量を保持して、表示手段に対して水平方向または垂直方向に広がった領域を照射する。この照射形状変更手段には、例えば、異方性拡散フィルム、ホログラフィックフィルム等の拡散板を用いることができる。

そして、立体像表示装置は、要素画像出力手段によって、表示手段のそれぞれの照射領域に対応する予め定めた位置に表示する複数の要素画像で構成された要素画像群を表示手段に出力することで、インテグラル立体方式により、観察者に立体像を視認させることができる。
このとき、表示手段に照射される照射領域は、水平方向または垂直方向に広がった領域である。そのため、立体像表示装置は、水平方向または垂直方向に長い要素画像を表示する場合に、特定方向の視域を広くしても、別の方向の視域を狭くする代わりに、解像度を向上した立体像を表示することができる。

なお、本発明に係る立体像表示装置は、表示手段を反射型の空間光変調器とし、照射形状変更手段と表示手段との間に、照明手段の点光源からの光を表示手段に反射し、表示手段の空間光変調器からの反射光を透過する偏光ビームスプリッタを備える構成としてもよい。

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、表示手段に照射する点光源の照射領域を特定の方向に変形することで、特定の方向に長い要素画像の表示領域を照射することができる。
これによって、本発明は、点光源アレイを使用したインテグラル立体方式において、特定の方向に長い要素画像、例えば、水平方向に長い要素画像を用いることで、水平方向の視域を広くするとともに、垂直視差を狭く抑えることで、立体像の解像度を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る立体像表示装置の外観を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る立体像表示装置の内部を部分的に拡大した斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る立体像表示装置の表示制御手段の構成を示すブロック構成図である。 本発明の第２実施形態に係る立体像表示装置の表示パネルの構成を説明するための立体像表示装置内部の斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る立体像表示装置の表示パネルの構成を説明するための立体像表示装置内部の斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る立体像表示装置の点光源パネルの構成を説明するための立体像表示装置内部の斜視図である。 本発明の第５実施形態に係る立体像表示装置の点光源パネルの構成を説明するための立体像表示装置内部の斜視図である。 本発明の第４，第５実施形態に係る立体像表示装置の表示制御手段の構成を示すブロック構成図である。 本発明の第４実施形態に係る立体像表示装置の各色の要素画像群の表示タイミングと、各色の点光源群の点灯タイミングとを示すタイミングチャートである。 本発明の変形例に係る照射形状変更手段にホログラフィックフィルムを用いた例を説明するための立体像表示装置内部の斜視図である。 本発明の変形例に係る反射型の立体像表示装置の構成例とその光路を示す図である。 レンズアレイを用いない従来の立体像表示装置の構成を模式的に示す図である。 レンズアレイを用いて点光源により立体像を表示する従来の立体像表示装置の構成を模式的に示す図である。

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。
〔立体像表示装置の構成〕
まず、図１，図２を参照して、本発明の第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２は、図１の部分Ａの内部を拡大した図である。

立体像表示装置１は、インテグラル立体方式により、観察者Ｍに立体像Ｔを視認させるものである。この立体像表示装置１は、表示パネル２と、点光源パネル３と、拡散板４と、表示制御手段５と、を備える。

表示パネル（表示手段）２は、インテグラル立体方式における複数の要素画像ｅ（要素画像群）を表示するものである。この表示パネル２は、背面透過型ディスプレイであって、透過型の空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）で構成することができる。
この表示パネル２には、表示制御手段５によって、複数の要素画像ｅからなる要素画像群が表示される。ここでは、要素画像ｅは、単色画像、例えば、白黒画像とする。

なお、要素画像ｅの配列は、ここでは、正方配列の例で説明するが、任意の配列（例えば、俵積み配列等）であればよい。また、要素画像ｅの形状は、特定の方向に長い画像であって、ここでは、水平方向に長い矩形とするが、水平方向に長い楕円であっても構わない。

点光源パネル（照明手段）３は、表示パネル２の背面に配置され、表示パネル２を照射するもの（バックライト）である。この点光源パネル３は、複数の点光源Ｌ（点光源群）で構成される。個々の点光源Ｌは、高輝度で微細な光源であって、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ：Electro Luminescence）光源等である。ここでは、点光源Ｌは、単色光を発光する光源、例えば、白色光を発光する白色点光源とする。なお、点光源Ｌの光は表示パネル２のＳＬＭで変調されるため、点光源Ｌは、例えば、偏光フィルム等によって、ＳＬＭに対応して偏光方向が揃えられた光（例えば、Ｓ偏光）を発光するものとする。

この点光源パネル３の個々の点光源Ｌは、表示パネル２に表示されるインテグラル立体方式における要素画像ｅの表示位置を照射する位置に配置されている。
また、個々の点光源Ｌは、共通の電源ライン（不図示）に接続され、表示制御手段５によって一度にＯＮ／ＯＦＦが制御される。

拡散板（照射形状変更手段）４は、表示パネル２と点光源パネル３との間に配置され、点光源パネル３の各点光源から表示パネル２に照射する照射領域の形状を変更するものである。ここでは、拡散板４として、異方性拡散フィルムを用いる。また、ここでは、照射する要素画像の形状を水平方向に長い矩形（または楕円）とするため、拡散板４は、水平方向に光を広げる（拡散する）異方性拡散フィルムとする。
この拡散板４は、点光源パネル３から背面照射された光を水平方向に拡散することで、表示パネル２に対して水平方向に長い楕円形状の領域（照射領域Ａｒ）を照射することができる。

表示制御手段５は、要素画像の表示パネル２への表示と点光源パネル３における点光源の点灯を行うものである。
ここで、図３を参照（適宜図１参照）して、表示制御手段５の詳細な構成について説明する。図３に示すように、表示制御手段５は、要素画像出力手段５０、点光源点灯手段５１と、を備える。

要素画像出力手段５０は、異なる視点位置の複数の要素画像で構成された要素画像群を表示パネル２に出力するものである。
この要素画像出力手段５０は、図示を省略した記録媒体、伝送経路等から要素画像群を入力する。もちろん、表示制御手段５にハードディスク等の記憶装置を備え、予めその記憶装置に記憶されている要素画像群を読み出すこととしてもよい。

なお、要素画像出力手段５０が出力する要素画像群は、一般的なインテグラル立体方式の撮像装置（立体像撮像装置）で撮像されたたものを用いることができる。例えば、矩形の要素レンズ群を用いた立体像撮像装置で撮像することで、横長の要素画像群を取得することができる。
あるいは、ここで使用する要素画像群は、ＣＧによって、仮想的な多視点画像から、横長の画像を生成したものであってもよい。
また、要素画像ｅの配列は、点光源Ｌの配列と同じであって、点光源Ｌの配列が正方配列であれば要素画像ｅの配列も正方配列とし、点光源Ｌの配列が俵積み配列であれば要素画像ｅの配列も俵積み配列とする。

点光源点灯手段５１は、点光源パネル３の点光源Ｌを点灯するものである。
この点光源点灯手段５１は、立体像表示装置１の図示を省略した電源スイッチのＯＮ／ＯＦＦによって、点光源Ｌの点灯を制御する。すなわち、点光源点灯手段５１は、電源スイッチのＯＮにより、外部電源（不図示）から入力される電流を点光源群の電源ラインに供給し、電源スイッチのＯＦＦにより、電流の電源ラインへの供給を停止することで、点光源Ｌの点灯と消灯とを行う。

以上説明したように立体像表示装置１（図１）を構成することで、横長の要素画像を用いて立体像を表示する場合に、表示パネル２に表示するそれぞれの要素画像に対して、横長の照射領域で光を照射することができる。また、このように、照射領域を横長とすることで、点光源Ｌを横方向より縦方向に密に配置することができるため、点光源Ｌの総数が増加し、点光源数は立体を構成する画素数に等しいことから、結果的に立体像の解像度を向上させることができる。
なお、ここでは、横長の要素画像を用いる場合について説明したが、縦長の要素画像を用いる場合であれば、拡散板４として、垂直方向に光を拡散する異方性拡散フィルムを用いればよい。

〔立体像表示装置の動作〕
次に、図２を参照（適宜図１，図３参照）して、本発明の第１実施形態に係る立体像表示装置１の動作について説明する。

立体像表示装置１は、表示制御手段５の要素画像出力手段５０によって、表示パネル２に要素画像群を出力するとともに、点光源点灯手段５１によって、点光源パネル３の点光源Ｌを点灯する。
このとき、図２に示すように、立体像表示装置１の点光源パネル３のそれぞれの点光源Ｌは、その前面に配置されている拡散板４に対して、点光源Ｌが有する固有の配光特性に対応した領域（円形領域Ａｃ）を照射する。
そして、立体像表示装置１は、拡散板４によって、水平方向に拡散板４が有する固有の拡散率で光を拡散し、円形領域Ａｃに照射された光を、表示パネル２において、拡散率に応じた水平方向に長い楕円形状の領域（照射領域Ａｒ）に照射する。
そして、立体像表示装置１は、表示パネル２の照射領域Ａｒ内に表示されている複数の要素画像ｅ（要素画像群）によって、立体像Ｔ（図１）を、観察者Ｍに視認させることができる。

なお、ここでは、立体像表示装置１は、表示パネル２に表示する要素画像ｅを単色画像（白黒画像）、点光源パネル３の点光源Ｌを単色光（白色光）光源とし、単色の立体像を表示する構成であった。
しかし、立体像表示装置１は、カラーの立体像を表示することも可能である。以下、立体像表示装置１のカラー化について説明する。

〔立体像表示装置のカラー化（その１）〕
まず、図４を参照（適宜図１，図３参照）して、立体像をカラー表示する本発明の第２実施形態である立体像表示装置１Ｂについて説明する。

図４に示した立体像表示装置１Ｂは、立体像表示装置１の表示パネル２を、表示パネル２Ｂに替えて構成している。すなわち、立体像表示装置１Ｂは、表示パネル２Ｂと、点光源パネル３と、拡散板４と、表示制御手段５と、を備える。なお、図４では、表示制御手段５の記載を省略し、図２に比べ、要素画像ｅを拡大して表している。

表示パネル（表示手段）２Ｂは、表示パネル２と同様、背面透過型ディスプレイである。この表示パネル２Ｂは、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）のカラーフィルタを備えた３つのサブピクセルｓｐを１つの画素ｇとして構成された空間光変調器（ＳＬＭ）である。
この表示パネル２Ｂには、表示パネル２と同様、表示制御手段５（図３）によって、複数の要素画像ｅからなる要素画像群が表示される。このとき、表示パネル２Ｂに表示される要素画像群は、それぞれ画素ごとにＲ，Ｇ，Ｂの各階調を有するカラーの要素画像ｅで構成された画像群である。
なお、点光源パネル３、拡散板４および表示制御手段５は、図１および図３で説明した立体像表示装置１と同じものであるため、説明を省略する。
これによって、立体像表示装置１Ｂは、立体像表示装置１と同様の効果を奏するとともに、立体像をカラーで表示することができる。

なお、図４では、Ｒ，Ｇ，Ｂのサブピクセルを１画素とする画素構造を有した表示パネル２Ｂを用いたが、図５に示すように、Ｇを斜め方向のＧ１（第１緑色）、Ｇ２（第２緑色）としたＲ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂのサブピクセルを１画素とする画素構造を有した表示パネル２Ｃを用いた立体像表示装置１Ｃ（本発明の第３実施形態）として構成してもよい。
このとき、要素画像群は、表示パネル２Ｃに対応したＲ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂのカラーの要素画像ｅとすればよい。

このＲ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂの各色で画素を構成する手法は、一般的にデュアルグリーン方式と呼ばれている。このデュアルグリーン方式は、光の３原色の中で視覚の解像度に最も寄与している緑色を、ＲおよびＢに対して斜め方向に半画素ずらして配置することで、視覚的に解像度を高める方式である。
これによって、立体像表示装置１Ｃは、立体像表示装置１Ｂと同様の効果を奏するとともに、視覚的に解像度を向上させた立体像を表示することができるため、立体像の奥行き再現性をさらに高めることができる。

〔立体像表示装置のカラー化（その２）〕
次に、図６を参照（適宜図１参照）して、立体像をカラー表示する本発明の第４実施形態である立体像表示装置１Ｄについて説明する。

図６に示した立体像表示装置１Ｄは、立体像表示装置１の点光源パネル３を、点光源パネル３Ｂに替えて構成している。すなわち、立体像表示装置１Ｄは、表示パネル２と、点光源パネル３Ｂと、拡散板４と、表示制御手段５Ｂ（図８参照）と、を備える。なお、図６では、表示制御手段５Ｂの記載を省略している。
表示パネル２および拡散板４は、図１で説明した立体像表示装置１と同じものであるため、説明を省略する。すなわち、この実施形態では、表示パネル２の空間光変調器（ＳＬＭ）には、カラーフィルタを備える必要はない。

点光源パネル（照明手段）３Ｂは、点光源パネル３と同様、表示パネル２の背面に配置され、拡散板４を介して、表示パネル２を照射するバックライトである。この点光源パネル３Ｂは、複数の点光源Ｌ（点光源群）で構成される。個々の点光源Ｌは、高輝度で微細な光源であって、例えば、発光ダイオード、エレクトロルミネセンス光源等である。ここでは、点光源Ｌは、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各色を発光する点光源の組で構成されたカラー点光源Ｌｃである。
個々のカラー点光源Ｌｃは、表示制御手段５Ｂの制御によって点灯される。なお、カラー点光源群Ｌｃ，Ｌｃ，…は、色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ごとに共通の電源ライン（不図示）に接続され、表示制御手段５Ｂの制御によって、色ごとにＯＮ／ＯＦＦが制御される。

表示制御手段５Ｂは、要素画像の表示パネル２への表示と点光源パネル３Ｂにおける点光源の点灯とを色ごとに同期して行うものである。
ここで、図８を参照（適宜図６参照）して、表示制御手段５Ｂの構成について説明する。図８に示すように、表示制御手段５Ｂは、要素画像出力手段５０Ｂと、点光源点灯手段５１Ｂと、切り替え信号生成手段５２と、を備える。

要素画像出力手段５０Ｂは、異なる視点位置の複数の要素画像で構成された要素画像群を表示パネル２に出力するものである。
ここでは、要素画像出力手段５０Ｂは、要素画像群を構成するＲ，Ｇ，Ｂの各色の要素画像群（Ｒ用要素画像群、Ｇ用要素画像群、Ｂ用要素画像群）を、後記する切り替え信号生成手段５２で生成される各色の要素画像群の表示を所定周期で切り替えるタイミングを示す要素画像切り替え信号に基づいて、時分割で切り替えて表示する。
これによって、表示パネル２には、各色の要素画像群（Ｒ用要素画像群、Ｇ用要素画像群、Ｂ用要素画像群）が、一定周期で順番に表示されることになる。

点光源点灯手段５１Ｂは、点光源パネル３の点光源Ｌの点灯を制御するものである。
この点光源点灯手段５１Ｂは、表示対象の各色の要素画像群に対応する色の点光源のみを点灯するように、表示対象の色の点光源の点灯と、他の色の点光源の消灯との切り替えを行う。

ここでは、点光源点灯手段５１Ｂは、点光源パネル３Ｂにおいて、複数のカラー点光源群Ｌｃ，Ｌｃ，…の中のＲの光源（赤色光源）からなる点光源群（Ｒ点光源群）と、Ｇの光源（緑色光源）からなる点光源群（Ｇ点光源群）と、Ｂの光源（青色光源）からなる点光源群（Ｂ点光源群）とを所定時間で切り替えて点灯する。このとき、点光源点灯手段５１Ｂは、後記する切り替え信号生成手段５２で生成される各色の点光源群の点灯を所定周期で切り替えるタイミングを示す点光源群切り替え信号に同期して、Ｒ点光源群の点灯および他の色の点光源群の消灯と、Ｇ点光源群の点灯および他の色の点光源群の消灯と、Ｂ点光源群の点灯および他の色の点光源群の消灯とを順次繰り返す。すなわち、点光源点灯手段５１Ｂは、各色の要素画像群の表示時に、その要素画像群と同じ色の光源のみを点灯する。

なお、点光源点灯手段５１Ｂは、各色の点光線群を点灯する場合、外部電源（不図示）から入力される電流を各色に対応した点光源群ごとの電源ラインに供給し、点光線群を消灯する場合、電流の電源ラインへの供給を停止すればよい。
これによって、点光源パネル３Ｂでは、Ｒ点光源群の点灯と他の色の点光源群の消灯、Ｇ点光源群の点灯と他の色の点光源群の消灯、Ｂ点光源群の点灯灯と他の色の点光源群の消灯が、一定周期で切り替えられることになる。

切り替え信号生成手段５２は、所定時間を計時し、各色の要素画像群の表示切り替え、および、各色の点光源群の点光切り替えを行う切り替え信号を生成するものである。
ここでは、切り替え信号生成手段５２は、要素画像切り替え信号生成手段５２１と、点光源切り替え信号生成手段５２２と、を備える。

要素画像切り替え信号生成手段５２１は、Ｒ用要素画像群、Ｇ用要素画像群およびＢ用要素画像群の表示を所定時間で切り替えるタイミングを示す要素画像切り替え信号を生成するものである。
この要素画像切り替え信号生成手段５２１は、図示を省略したタイマによって所定時間を計時し、要素画像切り替え信号を生成する。

ここでは、要素画像切り替え信号生成手段５２１は、図９に示すように、予め定めたフレームＦの時間内で、Ｒ用要素画像群とＧ用要素画像群とＢ用要素画像群とを切り替えて表示する要素画像切り替え信号を生成する。
この要素画像切り替え信号生成手段５２１は、生成した要素画像切り替え信号を要素画像出力手段５０Ｂに出力する。

点光源切り替え信号生成手段５２２は、Ｒの点光源（Ｒ点光源群）、Ｇの点光源（Ｇ点光源群）およびＢの点光源（Ｇ点光源群）の点灯と消灯とを所定時間で切り替えるタイミングを示す点光源切り替え信号を生成するものである。
この点光源切り替え信号生成手段５２２は、図示を省略したタイマによって所定時間を計時し、点光源切り替え信号を生成する。

ここでは、点光源切り替え信号生成手段５２２は、図９に示すように、予め定めたフレームＦの時間内で、Ｒ点光源群とＧ点光源群とＢ点光源群とを順番に点灯する点光源切り替え信号を生成する。
この点光源切り替え信号生成手段５２２は、生成した点光源切り替え信号を点光源点灯手段５１Ｂに出力する。

なお、点光源切り替え信号生成手段５２２は、要素画像切り替え信号生成手段５２１との間で同期をとり、Ｒ用要素画像群の表示タイミングとＲ点光源群の点灯タイミングとを合わせている。また、点光源切り替え信号生成手段５２２は、同様に、Ｇ用要素画像群の表示タイミングとＧ点光源群の点灯タイミングとを合わせ、Ｂ用要素画像群の表示タイミングとＢ点光源群の点灯タイミングとを合わせている。

このように、立体像表示装置１Ｄは、画素をサブピクセルに区分してサブピクセルごとに異なる色のカラーフィルタを用いた立体像表示装置１Ｂに対して、画素全体の色を切り替えることでサブピクセルの区分がなくなり、高精細な要素画像による高精細なカラー立体像を表示することができる。

なお、図６では、ＲＧＢの各色を発光する点光源を組としたカラー点光源を備えた点光源パネル３Ｂを用いたが、図７に示すように、さらにＧの点光源を増やし、Ｒ，Ｇ１，Ｇ２，Ｂの各色を発光する点光源を組としたカラー点光源を備えた点光源パネル３Ｃを用いた立体像表示装置１Ｅ（本発明の第５実施形態）として構成してもよい。

この場合、表示制御手段５Ｂ（図８参照）は、図９で示したフレームＦの区間を、各色の要素画像群（Ｒ用要素画像群、Ｇ１用要素画像群、Ｇ２用要素画像群、Ｂ用要素画像群）の４つの表示区間に４等分して、要素画像群の表示を制御し、同様に、フレームＦの区間を、各色の点光源群（Ｒ点光源群、Ｇ１点光源群、Ｇ２点光源群、Ｂ点光源群）の４つ点灯区間に４等分して、点光源群の点灯を制御すればよい。
これによって、立体像表示装置１Ｅは、立体像表示装置１Ｄと同様の効果を奏するとともに、視覚的に解像度を向上させたカラー立体像を表示することができるため、カラー立体像の奥行き再現性をさらに高めることができる。

以上、本発明の実施形態に係る立体像表示装置１，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ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。
以下、本発明の変形例について説明する。

〔変形例１〕
ここでは、立体像表示装置１の拡散板４として異方性拡散フィルムを用いた。しかし、この拡散板４として、ホログラフィックフィルムを用いてもよい。
図１０に示した立体像表示装置１Ｆは、表示パネル２と、点光源パネル３と、拡散板４Ｂと、表示制御手段５（図３参照）と、を備える。なお、図１０では、表示制御手段５の記載を省略している。

拡散板（照射形状変更手段）４Ｂは、表示パネル２と点光源パネル３との間に配置され、点光源パネル３の各点光源から表示パネル２に照射する照射領域の形状を変更するものである。
ここで、拡散板４Ｂは、ガラス基板、プラスチック基板等の上にサーフェスレリーフ技術によりホログラムパターンを形成されたホログラフィックフィルムである。このホログラフィックフィルムは、ホログラムパターンのピッチ等によって、点光源Ｌからの照射光を、所望の拡散角度で出射させることができ、図１０に示すように、表示パネル２に対して、水平方向に長い長方形の照射領域Ａｒで光を照射することができる。

このように、拡散板４Ｂとしてホログラフィックフィルムを用いることで、立体像表示装置１Ｆは、要素画像ｅとして水平方向に長い矩形の要素画像を用いる場合、照射領域を広くすることができ、表示パネル２に照射する光を有効に活用することができる。
なお、ここでは、横長の要素画像を用いる場合について説明したが、垂直方向に長い要素画像を用いる場合であれば、拡散板４として、垂直方向に光を拡散するホログラフィックフィルムを用いればよい。

〔変形例２〕
また、ここでは、立体像表示装置１の表示パネル２に透過型の空間光変調器で構成されたディスプレイを用いた。しかし、この表示パネル２を、反射型の空間光変調器で構成されたディスプレイとしてもよい。

この場合、図１１に示すように、立体像表示装置１Ｇは、表示パネル２と拡散板４との間における点光源Ｌの光路上に偏光ビームスプリッタ（Polarization Beam Splitter：以下、ＰＢＳ）６を備える構成とすればよい。

ＰＢＳ６は、入射光をその偏光成分に応じて分離するものである。ここでは、ＰＢＳ６は、点光源Ｌからの光（ここでは、Ｓ偏光とする）については反射させて対向する表示パネル２の要素画像ｅを表示するＳＬＭ（空間光変調器：不図示）に照射する。また、ＰＢＳ６は、ＳＬＭからの反射光（Ｐ偏光）については透過させて観察者Ｍ方向に出射する。

なお、ここでは、立体像表示装置１（図１）の表示パネル２を、反射型の空間光変調器で構成されたディスプレイとする変形例で説明したが、立体像表示装置１Ｂ（図４），１Ｃ（図５），１Ｄ（図６），１Ｅ（図７），１Ｆ（図１０）についても同様である。

１ 立体像表示装置
２ 表示パネル（表示手段）
３ 点光源パネル（照明手段）
４ 拡散板（照射形状変更手段）
５ 表示制御手段
５０ 要素画像出力手段
５１ 点光源点灯手段
５２ 切り替え信号生成手段
５２１ 要素画像切り替え信号生成手段
５２２ 点光源切り替え信号生成手段
６ ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）

Claims (6)

1. インテグラル立体方式により立体像を表示する立体像表示装置であって、
   透過型の空間光変調器で構成された表示手段と、
   前記表示手段に表示される前記インテグラル立体方式の要素画像群を構成する要素画像ごとに当該要素画像を個々に背面から照射する複数の点光源で構成された照明手段と、
   前記照明手段と前記表示手段との間に配置され、前記点光源からの光を水平方向または垂直方向に広げる照射形状変更手段と、
   前記照射形状変更手段から照射される前記表示手段のそれぞれの照射領域に対応する予め定めた位置に表示する複数の前記要素画像で構成された要素画像群を、前記表示手段に出力する要素画像出力手段と、
   前記複数の点光源を点灯する点光源点灯手段と、
   を備える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立体像を表示する立体像表示装置であって、
   反射型の空間光変調器で構成された表示手段と、
   前記表示手段に表示される前記インテグラル立体方式の要素画像群を構成する要素画像ごとに当該要素画像を個々に照射する複数の点光源で構成された照明手段と、
   前記照明手段の前面に配置され、前記点光源からの光を水平方向または垂直方向に広げる照射形状変更手段と、
   前記照射形状変更手段で照射形状が変更された光を入射して前記表示手段に反射するとともに、前記表示手段の空間光変調器からの反射光を透過する偏光ビームスプリッタと、
   前記照射形状変更手段から照射される前記表示手段のそれぞれの照射領域に対応する予め定めた位置に表示する複数の前記要素画像で構成された要素画像群を、前記表示手段に出力する要素画像出力手段と、
   前記複数の点光源を点灯する点光源点灯手段と、
   を備えることを特徴とする立体像表示装置。
3. 前記空間光変調器は、赤色、緑色および青色のカラーフィルタを備えたサブピクセルを１画素とする画素構造であって、
   前記要素画像出力手段が前記表示手段に出力する前記要素画像群を構成する要素画像は、画素ごとに赤色、緑色および青色の各階調を有するカラー要素画像であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体像表示装置。
4. 前記空間光変調器は、赤色、第１緑色、第２緑色および青色のカラーフィルタを備えたサブピクセルを１画素とする画素構造であって、
   前記要素画像出力手段が前記表示手段に出力する前記要素画像群を構成する要素画像は、画素ごとに赤色、第１緑色、第２緑色および青色の各階調を有するカラー要素画像であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体像表示装置。
5. 前記点光源は、赤色光源、緑色光源および青色光源の組で構成され、
   前記要素画像出力手段は、前記要素画像群を構成する赤色、緑色および青色の各色の要素画像群を時分割で切り替えて前記表示手段に出力し、
   前記点光源点灯手段は、表示対象の要素画像群と同じ色の光源のみを点灯するように、前記要素画像出力手段と同期して、点灯対象の色の光源の点灯と他の色の光源の消灯との切り替えを行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体像表示装置。
6. 前記点光源は、赤色光源、第１緑色光源、第２緑色光源および青色光源の組で構成され、
   前記要素画像出力手段は、前記要素画像群を構成する赤色、第１緑色、第２緑色および青色の各色の要素画像群を時分割で切り替えて前記表示手段に出力し、
   前記点光源点灯手段は、表示対象の要素画像群と同じ色の光源のみを点灯するように、前記要素画像出力手段と同期して、点灯対象の色の光源の点灯と他の色の光源の消灯との切り替えを行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の立体像表示装置。

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