JPH06289320A - ３次元ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 容易な構造でサイドローブ光の発生を抑え
て、異常な立体像を見ることもなく正常な立体視できる
３次元ディスプレイ装置の提供。 【構成】 ３次元ディスプレイ装置を、複数の視差像が
同時に表示されているフラットパネルディスプレイと、
同一形状のシリンドリカルレンズのアレイとで構成し、
かつ該フラットパネルディスプレイの表面に装着される
レンチキュラレンズとを備えて、該フラットパネルディ
スプレイと該レンチキュラレンズが同一の曲率中心をも
って、湾曲している構造とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特殊な眼鏡を必要と
せずに、立体画像が再生できる３次元ディスプレイ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】眼鏡なしで立体画像が見られる装置とし
て、レンチキュラレンズを用いた３Ｄディスプレイが従
来からある。特に、レンチキュラレンズと表示画素の位
置合わせが容易、表示面とレンチキュラレンズまでの距
離が短いなどの理由で、液晶ディスプレイなどのフラッ
トパネルディスプレイとの組み合わせで、実現されてい
る。

【０００３】液晶パネル表示面に直接レンチキュラレン
ズを貼る直視型３Ｄディスプレイ装置の従来例について
以下に説明する。

【０００４】液晶パネルの複数の画素に対応して１つの
シリンドリカルレンズを用意する。複数の画素にはそれ
ぞれ異なる視差像の一部が表示されている。そして、シ
リンドリカルレンズの機能によって、それぞれの視差像
は観察領域のある空間に区別して集められる。観察者は
右目、左目でそれぞれ異なる視差像を見れば、立体像が
観察できる。

【０００５】上記の液晶パネルの複数の画素のピッチと
シリンドリカルレンズのピッチが同一で、かつシリンド
リカルレンズの形状がすべて同一の場合、観察できる表
示画面の大きさは目の間隔程度の大きさしかない。表示
画面をより大きくするには、液晶パネルの周辺から出た
光を観察空間（目の間隔で規定される空間）に集める必
要がある。

【０００６】その一手法として、図９に示される２眼式
の従来の手法がある。

【０００７】液晶パネル１００の表示画素Ｄｉ１に左目
用視差像の一部が、表示画素Ｄｉ２に右目用視差像の一
部が表示されている（以下ｉはｉ＝１〜ｎを示す）。表
示画素Ｄｉ１とＤｉ２のペアに対して、シリンドリカル
レンズＬｉが対応して置かれる。表示画素Ｄｉ１、Ｄｉ
２を透過した光はシリンドリカルレンズＬｉの働きによ
って、観察領域のそれぞれ空間Ａ、空間Ｂに分離され
る。空間Ａ、空間Ｂにそれぞれ右目、左目をもってくる
と立体像が観察できる。

【０００８】図９では表示画素Ｄｉ１とＤｉ２のペアの
ピッチとシリンドリカルレンズＬｉのピッチは同一であ
る。しかし、シリンドリカルレンズの形状は１つ１つ異
なる。シリンドリカルレンズの形状を１個毎に変えるこ
とによって、液晶パネル１００の周辺の画素からの透過
光を観察領域の特定の空間Ａと空間Ｂに集めることがで
きる。このようにして表示画面の大画面化を図ることが
できる。

【０００９】次に、表示画面の大画面化の別の２眼式の
従来例を図１０に示す。

【００１０】液晶パネル１００の表示画素Ｄｉ１に左目
用視差像の一部が、表示画素Ｄｉ２に右目用視差像の一
部が表示されている（以下ｉはｉ＝１〜ｎを示す）。表
示画素Ｄｉ１とＤｉ２のペアに対して、シリンドリカル
レンズＬｉが対応して置かれる。表示画素Ｄｉ１、Ｄｉ
２を透過した光はシリンドリカルレンズＬｉの働きによ
って、観察領域のそれぞれ空間Ａ、空間Ｂに分離され
る。空間Ａ、空間Ｂにそれぞれ右目、左目をもってくる
と立体像が観察できる。

【００１１】図１０では各シリンドリカルレンズＬｉの
形状は同じであるが、表示画素Ｄｉ１とＤｉ２のペアの
ピッチとシリンドリカルレンズＬｉのピッチは異なる。
シリンドリカルレンズのピッチが若干小さく設定されて
いる。液晶パネルの周辺において表示画素のペアの中心
とそれに対応するシリンドリカルレンズの中心がずれ
る。そのずれ量は周辺にいく程大きくなる。このずれに
よって、液晶パネル１００の周辺の画素からの透過光を
観察領域の特定の空間Ａと空間Ｂに集めることができ
る。

【００１２】また、表示画素Ｄｉ１あるいはＤｉ２を透
過した光はすべて、そのペアに対応したシリンドリカル
レンズＬｉを通るとは限らない。その透過光は隣のシリ
ンドリカルレンズＬｉ−１あるいはＬｉ＋１を通ること
もある。その場合、その光は空間Ａあるいは空間Ｂに隣
接する空間に集まる。その光をサイドローブ光と呼ぶ。
観察領域に右目用視差像と左目用視差像が交互に現れ
る。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、第１
の従来例では表示画面の大画面化を図るために、シリン
ドリカルレンズの形状を１個毎に変える。これはレンチ
キュラレンズを作製するのに非常に困難を極め、作製コ
ストアップの要因になる。

【００１４】また、第２の従来例では表示画面の大画面
化を図るために、表示画素Ｄｉ１とＤｉ２のペアのピッ
チとシリンドリカレルレンズＬｉのピッチが異なる。そ
のため、液晶パネルの中央と周辺でシリンドリカルレン
ズへのそれぞれの画素の透過光の入射角が異なる。それ
によって、それぞれの視差像が再生される空間にぼけが
生じる。このぼけは特に多眼式の場合に影響がある。

【００１５】それを図１１（３眼式）で説明する。液晶
パネル１００の表示画素Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３に対応
して、シリンドリカルレンズＬｉが近接して置かれる。
そして、それぞれ観察領域内の空間Ａ、Ｂ、Ｃに集めら
れ、視差像を形成する。液晶パネルには通常、画素と画
素の間に配線部分がある。その部分は光を透過せず、非
透過部Ｂｉとなる。観察領域内の空間にも非透過部に起
因する光がほとんど届かない空間が形成される。図１２
では非透過部Ｂｉ２、Ｂｉ３に対応して、非表示空間
Ｄ、Ｅが形成される。

【００１６】観察者は各画素（ｉ＝１〜ｎ）から出た光
の集合体を見る訳であるが、各画素から出た光はすべて
同じ空間に集められるとは限らない。先に述べたよう
に、液晶パネルの中央と周辺でシリンドリカルレンズへ
のそれぞれの画素の透過光の入射角が異なり、それによ
って収差を生じる。図１１に示される如く、１組の表示
画素Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３を透過した光はそれぞれ空
間Ａ、Ｂ、Ｃに投影される。そして、液晶パネル１００
の周辺の表示画素、例えばＤ１１、Ｄ１２、Ｄ１３を透
過した光は収差をもつので、空間Ａ、Ｂ、Ｃとは少し異
なる空間に投影される。各表示画素の透過光を各シリン
ドリカルレンズで寄せ集めた投影パターンの光強度分布
を、ａ−ａ´切断面で取った結果が、図１２で示され
る。表示空間と非表示空間が重なり、境界が不鮮明にな
る。

【００１７】観察者は非表示空間Ｄ及びＥは黒い帯のよ
うに映る。観察者が頭を動かして、観察している立体像
をＡとＢの組み合わせからＢとＣの組み合わせに変更す
る場合、必ず非表示部分（黒い帯）を見ることになる。
図１２の状態であれば、非表示部分の幅は理想的な状態
よりも広がっていて、連続した立体像を見ようとすれ
ば、非常に障害となる。

【００１８】また、液晶パネルとレンチキュラレンズの
空間的な配置が決まれば、立体像が観察できる表示空間
は定まり、ある空間に限定される。表示空間を拡大する
目的で観察者の頭部の位置に合わせて表示空間を追随さ
せることが考えられる。液晶パネルとレンチキュラレン
ズの相対的な位置を変えて、表示空間の位置を制御する
従来の手法があるが、液晶パネルとレンチキュラレンズ
の位置合せに非常に高い精度が要求され、容易に実現さ
れない。

【００１９】また、表示画素を透過した光はあらゆる方
向に拡がっていくので、サイドローブ光が発生する。サ
イドローブ光は副の投影パターンを生成して、観察者が
正の投影パターンを見ようとするときに、紛らわしさを
与え、さらに正と副の投影パターンの境界に左右逆の視
差像を呈示する空間が発生する。観察者に左右逆の視差
像を与えると、観察者は非常に不自然さを感じ、精神的
な圧迫感を感じる。

【００２０】図１０においては空間Ａには右目用視差像
が再現され、液晶パネルに向かって空間Ａの右隣の空間
Ｃにサイドローブ光によって左目用視差像が再現され
る。同様に空間Ｂには左目用視差像が再現され、液晶パ
ネルに向かって空間Ｂの左隣の空間Ｄにサイドローブ光
によって右目用視差像が再現される。空間Ａに右目を空
間Ｂに左目を置けば、正常な立体像が観察できるが、頭
を少し動かして、空間Ｃに右目を空間Ｄに左目をもって
くれば、左右逆の視差像が目に入り、目に負担のかかる
異常な立体像が観察される。このように、液晶パネルに
対して平行に頭を移動させれば、正常、異常の繰り返し
で、立体像が見える。特に２眼式のような場合には、サ
イドローブ光はない方がよい。

【００２１】サイドローブ光の発生を抑える手段として
各シリンドリカルレンズの間に遮光膜を挿入して、隣の
シリンドリカルレンズに光が行かないようにする方法が
考えられる。しかし、図１０に示される従来例では各シ
リンドリカルレンズにおける入射角が異なるので、液晶
パネル全体一様にわたって同じ程度に遮光膜を挿入する
ことはできない。レンチキュラレンズの中央と左右の周
辺で遮光膜の入れ方を変えなければならず、このような
構造のレンチキュラレンズの作製は容易ではない。

【００２２】したがって、本発明の目的は、観察領域内
にある表示空間と表示空間の間にある非表示空間を理想
に近い幅に抑え込み、また、表示空間を観察者の頭部の
位置に追随させて観察領域の拡大を図り、また、容易な
構造でサイドローブ光の発生を抑えて、異常な立体像を
見ることもなく正常な立体視できる３次元ディスプレイ
装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、複数の視
差像が同時に表示されているフラットパネルディスプレ
イと、同一形状のシリンドリカルレンズのアレイで構成
され、かつ該フラットパネルディスプレイの表面に装着
され、かつ該フラットパネルディスプレイと同一の曲率
中心を有して、湾曲しているレンチキュラレンズとを備
えた第一の発明で達成される。

【００２４】また、複数の視差像が同時に表示されてい
て、かつ湾曲しているフラットパネルディスプレイと、
同一形状のシリンドリカルレンズのアレイで構成され、
かつ該フラットパネルディスプレイの表面に装着され、
かつ該フラットパネルディスプレイと同じ曲率中心を有
して湾曲しているレンチキュラレンズと、該フラットパ
ネルディスプレイと該レンチキュラレンズの曲率を変化
させる手段と、観察者の頭部の空間的位置を検出する手
段とを備えた第２の発明で達成される。

【００２５】さらに、複数の視差像が同時に表示されて
いるフラットパネルディスプレイと、同一形状のシリン
ドリカルレンズの間に遮光膜を挿入したアレイ状のレン
ズで、かつ該フラットパネルの表面に装着され、かつ該
フラットパネルディスプレイと同じ曲率中心を有して湾
曲しているレンチキュラレンズとを備え、該レンチキュ
ラレンズが各上記シリンドリカルレンズの間に遮光膜を
挿入した構造を有する第３の発明で達成される。

【００２６】

【作用】第１の発明では、フラットパネルディスプレイ
に１画素毎に複数の視差像を織り交ぜて表示し、レンチ
キュラレンズを構成する１個のシリンドリカルレンズに
対して１組の複数画素に対応させて、各画素から出射さ
れた光をそれぞれ分離させ、各視差像の投影パターンを
形成する。上記フラットパネルディスプレイと上記レン
チキュラレンズが同一の曲率中心を有して湾曲している
ことで、各画素から出射された光が作る投影パターンは
各視差像毎に一致して重なる。

【００２７】第２の発明では、湾曲したフラットパネル
ディスプレイに１画素毎に複数の視差像を織り交ぜて表
示し、上記フラットパネルディスプレイと同一の曲率を
有するレンチキュラレンズを構成する１個のシリンドリ
カルレンズに対して１組の複数画素を対応させて、各画
素から出射された光をそれぞれ分離させ、各視差像のパ
ターンをよく一致させ、重ねて投影する。そして、その
投影する空間の位置を、上記フラットパネルディスプレ
イとレンチキュラレンズの曲率を変化させることにより
制御し、観察者の頭部の位置を検出して、投影する空間
を追随させる。

【００２８】第３の発明では、湾曲したフラットパネル
ディスプレイに１画素毎に複数の視差像を織り交ぜて表
示し、上記フラットパネルディスプレイと同一の曲率を
有するレンチキュラレンズを構成する、レンズの各間に
遮光膜が挿入されたシリンドリカルレンズ１個に対して
１組の複数画素を対応させて、各画素から出射された光
をそれぞれ分離させ、各視差像のパターンをよく一致さ
せ、重ねて投影する。上記遮光膜によって各シリンドリ
カルレンズが光学的に分離させて、各シリンドリカルレ
ンズは対応した画素から出射された光しか透過しないの
で、サイドローブ光の発生が抑制される。

【００２９】

【実施例】以下、図面を参照して実施例を説明する。

【００３０】実施例１ 第１の発明の３次元ディスプレイ装置の一実施例の構造
断面図を図１に示す。図１には２眼式の場合が図示して
ある。この３次元ディスプレイ装置は液晶パネルにレン
チキュラレンズを直接、貼り付ける直視型の３次元ディ
スプレイ装置である。

【００３１】液晶パネル２は湾曲されて成型される。液
晶パネル２の上面に密着されるように、同様に湾曲した
レンチキュラレンズ１が貼り付けられる。液晶パネル２
の下面に密着されるように、同様に湾曲した表示用照明
光源３が置かれる。３次元ディスプレイ装置は３層構造
になっている。

【００３２】レンチキュラレンズ１はシリンドリカルレ
ンズのアレイである。図１のレンチキュラレンズ１は、
紙面に垂直方向に細長いシリンドリカルレンズのアレイ
の断面を表している。レンチキュラレンズ１は通常、ア
クリル、塩化ビニルなどのプラスチック材料からなる。
レンチキュラレンズ１は予め設定された曲率半径をもっ
た円筒形状に成型される。

【００３３】液晶パネル２は通常、２枚のガラス基板に
液晶分子を挟み込んで、作製される。液晶パネル２を湾
曲させるために、予め湾曲したガラス基板を用いる。

【００３４】液晶パネル２には通常、カラー液晶パネル
が用いられる。そのとき、レンズの作用によって色画像
が分離しないように、液晶パネルのカラーフィルタの配
列は、レンチキュラレンズ２の長手方向と同じにする。

【００３５】表示用照明光源３は薄型の面発光光源であ
る。具体的には、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、
蛍光灯と拡散板組み合わせなどである。表示用照明光源
３は必ずしも湾曲している必要はない。但し、湾曲して
液晶パネル２に密接している方が光の利用効率が高く、
有利である。

【００３６】図１の実施例では画像表示パネルとして、
液晶パネルを用いたが、その他にＥＬ（エレクトロルミ
ネッセンス）パネル、プラズマディスプレイ、ＬＥＤア
レイなどのフラットパネルディスプレイを用いることが
できる。そのときは表示用照明光源を必要としない。

【００３７】図１の実施例においては、２つの異なる視
差像が表示される２眼式である。液晶パネル２の表示画
素Ｄｉ１に左目用視差像の一部が、表示画素Ｄｉ２に右
目用視差像の一部が表示されている（以下ｉはｉ＝１〜
ｎを示す）。表示画素Ｄｉ１とＤｉ２のペアに対して、
レンチキュラレンズ１内のシリンドリカルレンズＬｉが
対応し、密着して置かれる。表示画素Ｄｉ１、Ｄｉ２を
透過した光はシリンドリカルレンズＬｉの働きによっ
て、観察領域のそれぞれ空間Ａ、空間Ｂに分離され、投
影される。観察者は空間Ａ、空間Ｂにそれぞれ右目、左
目をもってくると立体像が観察できる。

【００３８】液晶パネル２もレンチキュラレンズ１も湾
曲しているが、その曲率中心は同一の点で、なおかつそ
の点は観察領域内の空間Ａと空間Ｂの中間点Ｏにある。
すなわち、各シリンドリカルレンズＬｉの光軸は全て中
間点Ｏを通る。

【００３９】また、シリンドリカルレンズＬｉの形状は
液晶パネル２の表示画素ピッチ及び液晶パネル２と中間
点Ｏの間の距離に基づいて決定される。

【００４０】表示画素Ｄｉ１、Ｄｉ２の透過光のシリン
ドリカルレンズＬｉに対する入射角はどのシリンドリカ
ルレンズにおいてもほぼ同じである。

【００４１】図２に３眼式の場合の実施例を示す。

【００４２】液晶パネル２の表示画素Ｄｉ１、Ｄｉ２、
Ｄｉ３に対応して、シリンドリカルレンズＬｉが密着し
て置かれる。図１、図２において、異常にレンチキュラ
レンズが厚く描かれているのは、表示画素ピッチと液晶
パネル、観察領域間の距離の縮尺が全く異なるためで、
通常は数ｍｍの厚さである。

【００４３】表示画素Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３を透過し
た光は、シリンドリカルレンズＬｉの働きによって観察
領域内それぞれ異なる空間に集められ、視差像を形成す
る。それぞれの空間の中心間の距離は平均的な人間の眼
の間隔（約６５ｍｍ）に設定する。

【００４４】液晶パネルには通常、画素と画素の間に配
線部分がある。この部分は光を透過せず、非透過部Ｂｉ
となる。観察領域内の空間にも非透過部に起因して、光
がほとんど届かない非表示空間Ｂ及びＤが形成される。
観察領域内にある観察面ａ−ａ´を設定すると、ある１
個のシリンドリカルＬｉを通って、表示画素Ｄｉ１、Ｄ
ｉ２、Ｄｉ３に対応した観察面ａ−ａ´上の投影パター
ンはＣ、Ｂ、Ａである。また、非表示画素Ｂｉ１、Ｂｉ
２に対応した観察面ａ−ａ´上の投影パターンはＥ、Ｄ
である。

【００４５】投影パターンＡとＤの面積比と液晶パネル
上の表示画素Ｄｉと非表示部Ｂｉの面積比は同じであ
る。現状の液晶パネルの表示画素ピッチと非表示部の幅
の比は約１０：１である。このとき、投影パターンＡ、
Ｂの中心の間隔とＢ、Ｃの中心の間隔を６５ｍｍに設定
すると、非表示投影パターンＢ、Ｄの幅は６．５ｍｍと
なる。

【００４６】本発明によると、レンチキュラレンズ１の
各シリンドリカルレンズに入射する光の入射角はほぼ同
じとなるので、各表示画素Ｄｉ１、Ｄｉ２、Ｄｉ３及び
各非表示部Ｂｉ１、Ｂｉ２に対応して形成される投影パ
ターンＣ、Ｂ、Ａ、Ｅ、Ｄはよく一致して重なる。

【００４７】そのため、各投影パターンを総和して得ら
れたａ−ａ´面上の光強度分布は図３に示されるよう
に、表示投影パターンと非表示投影パターンの境界は明
確になり、上述の場合、総和しても非表示投影パターン
の幅は約６．５ｍｍである。

【００４８】すなわち、本発明では非表示空間は存在す
るが、その幅は表示画素ピッチと非表示部の比に依存す
る理想的な最小の幅に狭めることができる。観察者が観
察領域内で頭を動かしても、黒い帯が観察される領域は
非常に小さい空間に限定され、ほとんど障害なく立体像
を観察することが可能である。

【００４９】実施例２ 次に、図４により第２の発明を説明する。

【００５０】第２の発明ではレンチキュラレンズ１０、
液晶パネル１１、表示用照明光源１２の積層体１４が可
撓性を有して、観察者の頭部の位置に合わせて、上記積
層体１４の湾曲率を変えることが特徴である。

【００５１】上記積層体１４はさらに、アクチュエータ
板１３を積層する。

【００５２】レンチキュラレンズ１０は柔軟に変形でき
る構造をもつ。例えば、図５に示すように、レンズと外
枠を構成するプラスチック部１５と中央に配置された空
洞部１６からなる中空タイプのレンチキュラレンズ１０
は充分に可撓性を示す。また、後に後述する図７に示さ
れる構造のレンチキュラレンズも可撓性を示し、用いる
ことができる。液晶パネル１１には柔軟性に富んだ液晶
パネルを用いる。

【００５３】表示用照明用光源１２にも柔軟性を有する
光源を選択する。例えば、薄型のエレクトロルミネッセ
ンスランプ、あるいは薄型で柔軟性のある拡散板と蛍光
ランプを組み合わせた面光源などが用いられる。

【００５４】アクチュエータ板１３には柔軟性を有する
バイモルフが用いられる。圧電材料に電圧を印加すると
材料が伸縮する。バイモルフとは圧電材料からなる伸縮
方向の異なる２枚の板を貼り合わせ、印加電圧によって
板の湾曲程度を変化させるアクチュエータである。

【００５５】圧電材料にＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデ
ン）のような高分子系の材料を用いれば、柔軟性を持た
せることができる。

【００５６】すなわち、アクチュエータ１３に印加する
電圧によって、アクチュエータ１３に積層されている積
層体１４の湾曲率を制御することができる。

【００５７】積層体１４の湾曲率を制御するのに他に、
モーターのような機械的機構を用いる手段もあることは
言うまでもない。

【００５８】図４の実施例では画像表示パネルとして、
液晶パネルを用いたが、その他に柔軟性を有するＥＬ
（エレクトロルミネッセンス）パネル、プラズマディス
プレイ、ＬＥＤアレイなどのフラットパネルディスプレ
イを用いることができる。そのときは表示照明光源を必
要としない。

【００５９】図１に示される３次元ディスプレイ装置の
最適な観察領域はレンチキュラレンズ１の曲率中心Ｏ付
近にある。レンチキュラレンズ１と平行な方向の観察領
域は目の間隔（約６５ｍｍ）で制限される。一方、レン
チキュラレンズ１に垂直な方向の観察領域は各シリンド
リカルレンズから出た光が交差することで制限される。
その状態はレンチキュラレンズ１の曲率半径で変えるこ
とで変化させられる。

【００６０】各シリンドリカルレンズの光軸の交点を観
察者の目の中間点にもってくるようにすれば、観察者が
レンチキュラレンズに対して垂直な方向に動いたとき
に、最適な観察領域を追随させることができる。

【００６１】正確にはそれに合わせてシリンドリカルレ
ンズの曲率も変えなければならないが、固定の場合、追
随できる空間は限定される。

【００６２】また、レンチキュラレンズを水平方向に動
かす機構も備えれば、観察者がレンチキュラレンズに対
して平行な方向に動いたときにも、最適な観察領域を追
随させることができる。

【００６３】観察者の頭部を検出する手段は以下のもの
が適用できる。第１の手段は赤外線発光素子より赤外線
を放射して、観察者の瞳から反射される光を受光素子に
より受光して、観察者の頭部の位置を検出する方法があ
る。第２の手段はビデオカメラで常に観察者の頭部を捕
らえて、画像処理によって、瞳を検出する方法がある。
第３の手段は観察者の頭部に磁界発生器をつけて、複数
の磁界検出器を用いて、観察者の頭部の位置を検出する
方法がある。

【００６４】以上述べたように、レンチキュラレンズの
曲率を可変にして、曲率中心を観察者の頭部の位置に合
わせることにより、観察領域を曲率固定の場合により拡
大させることができる。

【００６５】図６に、図４に示される実施例に用いられ
るポリマー分散型液晶の動作原理を示す。

【００６６】ポリマー分散型液晶はポリマー２１の中に
ほぼ等しい粒径の液晶分子セル２０を均一に分散させ
て、構成される。ポリマー２１の両面には透明電極２２
が形成される。透明電極２２は電源に接続されている。

【００６７】ポリマー２１の屈折率と液晶分子セル２０
内の液晶分子の常光屈折率をほぼ等しいように設定して
おく。透明電極２２に電圧が印加されていない状態では
液晶分子セル毎に液晶分子はランダムな方向に向く（図
６ａ）。そのため、液晶パネルに垂直な方向の液晶分子
の屈折率はランダムとなり、液晶パネル全体でみると、
屈折率の異なる領域がランダムに分散されて存在する。
このとき、液晶パネルに光を入射すると、ランダムな屈
折率分布によって、光は散乱して、透過光は大きく減少
する。

【００６８】一方、透明電極２２に一定以上の電圧を印
加すると、各液晶分子セル２０内の液晶分子は電界と同
じ方向を向く（図６ｂ）。液晶パネルに垂直な方向の液
晶分子の屈折率はポリマー２１の屈折率と等しくなり、
液晶パネル全体でみると一様な屈折率分布を示す。この
とき、液晶パネルに光を入射すると、ほとんど散乱もさ
れず、光はほとんど透過する。

【００６９】透明電極２２に印加する電圧の大きさに応
じて、透過率が制御される。

【００７０】現在、最も多く用いられている液晶はツイ
スティッド・ネマチック（ＴＮ）液晶である。この液晶
は透過率が液晶の厚さに敏感に影響を受けるので、柔軟
性を持たせて、曲げたり、湾曲させて使うのには不向き
である。

【００７１】しかし、上記のポリマー分散型液晶は透過
率が液晶の厚さの影響を受けにくいので、ある程度自由
に湾曲させて使うことが可能である。また、この液晶は
散乱タイプなので、偏向板を必要としないので、より曲
げやすい。

【００７２】以上、ポリマー分散型液晶において充填す
るポリマーに柔軟性のあるポリマーを用いれば、ある程
度自由に曲げられる液晶パネルを構成することができ
る。

【００７３】実施例３ 次に、第３の発明を説明する。

【００７４】図１に示される３次元ディスプレイ装置に
おいてもサイドローブ光が発生する。サイドローブ光と
は表示画素Ｄｉ１及びＤｉ２を透過した光がその表示画
素に対応したシリンドリカルレンズＬｉの隣のレンズＬ
ｉ＋１あるいはＬｉ−１を経由した光である。観察領域
付近の空間においては表示空間Ａ、Ｂに隣接した空間に
光が集まり、表示画素Ｄｉ１、Ｄｉ２にそれぞれ対応し
た投影パターンを作る。すなわち、対応したレンズの隣
のレンズを通ったひかりによって副次的な投影パターン
が作られる。

【００７５】サイドローブ光の発生を抑える手段を図７
に示す。図７にはレンチキュラレンズ３０の一部が表さ
れていて、各シリンドリカルレンズ３１の境界にＶ字型
溝３２が刻まれている。Ｖ字型溝３２の幅と深さはレン
チキュラレンズ３０の曲率によって設定される。可視光
を吸収する色素を含む樹脂をＶ字型溝３２に充填する。
レンチキュラレンズ３０を曲げて、Ｖ字型溝３２の側面
同士を密着させる。シリンドリカルレンズ３１の表面に
あふれ出した不要な樹脂は樹脂を溶解させる溶液で除去
する。そのとき、溝に封入された樹脂は溶解速度の違い
からほとんど溶けない。このようにすると、図８に示さ
れるように各シリンドリカルレンズ３１の間に光を遮る
遮光膜３３が形成されて、各シリンドリカルレンズ３１
が光学的に分離される。

【００７６】上述の他にも、蒸着、メッキなどを用いて
遮光膜を形成することもできる。

【００７７】図８に示されるレンチキュラレンズ３０
を、図１に示される３次元ディスプレイ装置のレンチキ
ュラレンズ２として用いる。表示画素Ｄｉ１及びＤｉ２
を透過した光は遮光膜３３の作用によって、その画素に
対応したシリンドリカルレンズＬｉの隣のレンズには進
入せずに、全てレンズＬｉを通る。従って、サイドロー
ブ光の発生を抑えることができる。

【００７８】該３次元ディスプレイ装置では、各表示画
素Ｄｉ１及びＤｉ２の透過光のその画素に対応するシリ
ンドリカルレンズＬｉへの入射条件（角度）がすべて同
じで、かつ各シリンドリカルレンズの形状がすべて同じ
であるため、各シリンドリカルレンズに対してすべて同
じ構造で対処できる。非常に容易にサイドローブ光の発
生を抑えることができる。

【００７９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、第１の発
明の３次元ディスプレイ装置によれば、液晶パネル及び
レンチキュラレンズを湾曲させることによって、ある観
察空間に表示画素からの透過光を集めることができ、表
示画面を大きく取ることができる。そして、各シリンド
リカルレンズに入射される光の入射角がどのシリンドリ
カルレンズにおいても同じ条件になるので、各表示画面
からの投影パターンは非常によく一致して重なり、表示
投影パターンの間に現れる非表示部（黒い帯）の幅は最
小限度に抑えられて、それ程阻害されることなく異なる
方向の立体像を連続して観察することができる。

【００８０】また、第２の発明の３次元ディスプレイ装
置によれば、観察者の頭部に追随して、液晶パネル及び
レンチキュラレンズの湾曲率を変化させることによっ
て、立体像の観察位置を変えるので、立体像の観察領域
を拡大することができる。

【００８１】また、第３の発明の３次元ディスプレイ装
置によれば、レンチキュラレンズ内のシリンドリカルレ
ンズを全て同一の形状にし、かつ各シリンドリカルレン
ズの間に同一の構造を遮光膜を形成するという極めて作
製容易な構造でサイドローブ光の発生を抑えることがで
き、安定した立体像を観察することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す２眼式３次元ディスプ
レイ装置の基本構造断面図。

【図２】本発明の一実施例を示す３眼式３次元ディスプ
レイ装置の機能を説明する図。

【図３】図２における投影パターンの光強度分布を、ａ
−ａ´切断面で取った結果を示す図。

【図４】本発明の別の一実施例を示す３次元ディスプレ
イ装置の基本構造断面図。

【図５】図４に示される３次元ディスプレイ装置に用い
られるレンチキュラレンズの構造断面図。

【図６】本発明の３次元ディスプレイ装置に用いられる
液晶の動作原理を説明する図。

【図７】レンチキュラレンズの基本構造断面図。

【図８】本発明の３次元ディスプレイ装置に用いるレン
チキュラレンズを示す図。

【図９】従来の２眼式３次元ディスプレイ装置の基本構
造断面図。

【図１０】従来の別の２眼式３次元ディスプレイ装置の
基本構造断面図。

【図１１】従来の３眼式３次元ディスプレイ装置の基本
構造断面図。

【図１２】図１２における投影パターンの光強度分布
を、ａ−ａ´切断面で取った結果を示す図。

【符号の説明】

１、１０、３０、１００ レンチキュラレンズ ２、１１ 液晶パネル ３、１２ 表示照明用光源 １３ アクチュエータ板 １５ プラスチック部 １６ 空洞部 ２０ 液晶分子セル ３１ シリンドリカルレンズ ３３ 遮光膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の視差像が同時に表示されているフ
   ラットパネルディスプレイと、同一形状のシリンドリカ
   ルレンズのアレイで構成され、かつ該フラットパネルデ
   ィスプレイの表面に装着されるレンチキュラレンズとを
   備えて、該フラットパネルディスプレイと該レンチキュ
   ラレンズが同一の曲率中心をもって、湾曲していること
   を特徴とする３次元ディスプレイ装置。
2. 【請求項２】 複数の視差像が同時に表示されていて、
   かつ湾曲しているフラットパネルディスプレイと、同一
   形状のシリンドリカルレンズのアレイで構成され、かつ
   該フラットパネルディスプレイの表面に装着され、かつ
   該フラットパネルディスプレイと同じ曲率中心を有して
   湾曲しているレンチキュラレンズと、該フラットパネル
   ディスプレイと該レンチキュラレンズの曲率を変化させ
   る手段と、観察者の頭部の空間的位置を検出する手段と
   を備えて、観察者の頭部の位置に上記曲率中心を追随さ
   せることを特徴とする３次元ディスプレイ装置。
3. 【請求項３】 複数の視差像が同時に表示されているフ
   ラットパネルディスプレイと、同一形状のシリンドリカ
   ルレンズのアレイで構成され、かつ該フラットパネルの
   表面に装着され、かつ該フラットパネルディスプレイと
   同じ曲率中心を有して湾曲しているレンチキュラレンズ
   とを備えた３次元ディスプレイ装置において、該レンチ
   キュラレンズが各上記シリンドリカルレンズの間に遮光
   膜を挿入した構造を有することを特徴とする３次元ディ
   スプレイ装置。