JPH09101481A - レンチキュラー・ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コントラストが高く、シャープであり、自然な
立体画像を、（水平方向に）広い範囲で観察が可能なレ
ンチキュラー・ディスプレイの提供。 【解決手段】レンチキュラー板の平坦面に、各シリンド
リカル・レンズの境界部に相当する位置に沿って、遮光
部がストライプ状に並設されてなる遮光パターンを有す
るレンチキュラー板を用い、前記平坦面が観察者側に面
し、シリンドリカル面側に前記合成画像が配置された構
成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レンチキュラー板を利
用した立体視ディスプレイに関する。

【０００２】

【従来の技術】レンチキュラー板を用いた立体視ディス
プレイの構成の例を図１に示し、前記ディスプレイの基
本構成と立体視原理を、１ピッチについて図２の断面説
明図に示す。図１に示すように、立体視ディスプレイＡ
は一枚のレンチキュラー板１とこの裏面に貼り合わせら
れるフィルム状のシート（カラーフィルムや印刷物など
の合成画像）２とからなるものであって、前記レンチキ
ュラー板１は円柱周面形状（シリンドリカル形状）とし
た縦方向に亘るレンズ３を複数横方向に並び設けて板状
としたものである。

【０００３】図２は、図１のレンチキュラー板１のう
ち、一本のシリンドリカル・レンズ３で代表して立体視
原理を説明するものである。レンチキュラー板１を特定
する上では、レンズ３を形成する曲率ｒと幅（ピッチ）
Ｐと厚さｔで表示される。

【０００４】このレンチキュラー板１の裏面に位置する
前記シート２には、左右の複数の方向から撮影して得ら
れた視差のある複数枚（二枚又はそれ以上）の原画像を
それぞれシリンドリカル・レンズの特性に合わせて線状
に圧縮（収束像の形成）して合成された一つの立体視用
合成画像が形成されている。

【０００５】なお、この立体視用合成画像の合成手法は
周知のものであり、その合成手法の説明は省略する。立
体視に必要な構造となっている立体視用の前記合成画像
はシート２上に印刷することによって、またはシート２
をカラーフィルムとし、そのカラーフィルムに合成画像
を形成することによって得られている。

【０００６】観察者は所定の距離から上記立体視ディス
プレイを見ると、例えば右眼が画像（収束像）αを、左
眼で画像（収束像）βを見ることになる。立体視に必要
な合成画像は上述したように二像又はそれ以上の原画像
から合成されていて、前記画像αと画像βとは異なった
画像であり、それらの間では立体視に必要な視差が含ま
れていることから、観察者は立体感のある画像を見るこ
とができる。

【０００７】このようにレンチキュラー板と合成画像と
の組合せにより立体視ディスプレイが構成され、前方よ
り見ることにより立体視できるものとなっている。そし
てレンチキュラー板を備える立体視ディスプレイにおい
ては、他の赤青の眼鏡を掛けて立体視する方法や偏光眼
鏡を掛けて立体視する方法とは異なり、眼鏡を必要とす
ることなく、立体視できる大きな特徴を有している。

【０００８】なお、レンチキュラー板１の形状、すなわ
ち、曲率ｒ、ピッチＰ、厚さｔは、立体視ディスプレイ
の大きさ、合成される画像の数（視差のある原画像の
数）、観察に必要な距離などにより決定される。

【０００９】図３に基づいてレンチキュラー板の光学的
特性（球面収差）を説明する。尚、このレンチキュラー
板の説明は上述の観察用のレンチキュラー板のみに係る
ものではなく、撮影・合成（露光記録）用のレンチキュ
ラー板においても同様のことが言える。

【００１０】レンチキュラー板は一つの曲率を持った単
レンズであることから、レンチキュラー板の光の収束性
に「球面収差」が大きな影響を持っている。すなわち、
この球面収差が係わる影響としては、立体視ディスプレ
イを見た時の画像の立体感であり、レンチキュラー板を
通して見た画像が非常にシャープで立体感の良い（前後
感の奥行が深い）画像とするには、非常にシャープな収
束性が必要となる。しかし図３（イ）に示すように、レ
ンチキュラー板の各レンズでは単レンズとしての球面収
差によって、ｋ１の火線はポイントｐ１にて収束し、ｋ
２の火線はポイントｐ２に、ｋ３の火線はポイントｐ３
に、ｋ４の火線はポイントｐ４にと収束し、それぞれ収
束する位置が異なって焦点幅ｗ_A にある程度の広がりを
もつものとなっている。

【００１１】図３（ロ）にはｎ（屈折率）＝１．５３
（ＰＶＣ板）の場合の球面収差を示したが、φ＝０°の
中心線付近では、火線は ｓ（φ）／ｒ≒２．８ （ｓ：焦点位置 φ：光の入射
角度 ｒ：曲率）、すなわち２．８ｒ付近に集光し、φ
＝９０°では約２．０ｒで集光する。この図３に示した
グラフから分かるように、レンチキュラー板の形状（レ
ンズの形状）が、曲率ｒは大きくピッチＰが小さい場
合、光が２．８ｒ付近に集光し、その収束状態はシャー
プなものとなるが、曲率ｒは小さくピッチＰが大きい場
合、光が２．８ｒ〜２．０ｒに集光し、その収束状態は
アンシャープなものとなる。

【００１２】このようにレンチキュラー板における収束
性はレンズの球面収差の影響を受けることになる。

【００１３】ところで、視差を持つ複数枚の原画像から
合成画像を得るに際して、原画像それぞれを合成用のレ
ンチキュラー板を介して合成画像用フィルムに露光して
いくが、その露光ごとに合成用レンチキュラー板をその
背部の合成画像用フィルム（固定）に対して（１ピッチ
／原画像数）ずつ移動させている。

【００１４】また、被写体をステレオ撮影して直接合成
画像を得るようにすることもある。これを図４に示す。
４は被写体、５は被写体を載せるターンテーブル、６は
ステレオ撮影装置である。そして、ステレオ撮影装置６
において、７は撮影レンズ、８はジャバラ（暗箱）、９
はカメラバック、１０は撮影用レンチキュラー板、１１
はその裏面に配置された被露光フィルム（合成画像が形
成されるフィルム）である。撮影は被写体４を所定角度
ずつ回転させて行われ、撮影用レンチキュラー板１０を
介して分割圧縮された収束像がフィルム１１に露光され
て形成され、その撮影ごとに撮影用レンチキュラー板１
０を上述したピッチで移動させることによって合成画像
が得られるようになる。

【００１５】この合成用・撮影用のレンチキュラー板は
観察用の上記レンチキュラー板と同じ条件のものが使用
されるが、前面側からの光における収束性が高ければそ
れだけシャープな収束像（合成画像）を形成でき、この
点から合成用・撮影用のレンチキュラー板の収束性を向
上させることが望まれている。

【００１６】また、レンチキュラー板が本来的に有して
いる光学特性に依存して、適視領域が飛び飛びになって
しまい、左右の観察者毎に（同一観察者であっても、視
点の左右移動によって）見えたり見えなかったりするよ
うな、画像の飛びがある。

【００１７】レンチキュラー板を通して平坦面を視覚す
る際には、図５に示すように主ローブ（ローブ；火線の
束）による視覚の場合（すなわち、正面視する）と、副
ローブ、副々ローブなどによる斜め方向からの視覚の場
合とがある。

【００１８】図５において、ａは主ローブによる視覚位
置、ｂは副ローブによる視覚位置、ｃは副々ローブによ
る視覚位置である。すなわち、ａ〜ｃは連続しているわ
けではなく、適視領域が飛び飛びに存在する。

【００１９】図６（イ）に示すように、主ローブのみで
視覚する場合には正面から見る形となるので、レンチキ
ュラー板での光が集光する範囲が２．８ｒ〜２．０ｒの
ように散っていても、裏面の画像には適性に集光した光
が対応し、立体感の低下はそれ程目立つものではない。

【００２０】立体視ディスプレイは、副ローブ、副々ロ
ーブなどにより斜めから見ても立体視でき、これがレン
チキュラー板を利用した立体視で多くの人が同時に立体
視できる特徴となっている。

【００２１】しかしながら、図６（ロ）に示すように、
副ローブによる斜め方向から見た場合、シート２上の合
成画像に対して適性に集光し難くなり、よって立体画像
はボケたものとなってしまう（副々ローブによる立体視
の場合も同様である）。

【００２２】上記した事情に鑑み、レンチキュラー板の
正面側からの光について、その収束性を高めるようにす
ることを課題とし、立体視ディスプレイのシャープな合
成画像が得られるように改善を図ったものとして、本出
願人による特開平６−３０８６３３号公報が公知であ
る。

【００２３】前記公報に係る先行技術は、シリンドリカ
ル・レンズの境界部に沿って遮光部を設け、該遮光部間
のレンズ有効幅（開口幅）をシリンドリカル・レンズの
ピッチより小さくして、（図７参照） 各シリンドリカル・レンズの境界部近傍を通過する光線
（図３（イ）のｋ１付近を通る火線）を、露光記録時の
平坦面への集光または観察に関与させないようにするも
のであり、主ローブとなる正面からの光、そして副ロー
ブや副々ローブなどとなる斜め方向からの光についても
その収束性を高めて、シャープな立体視ができるように
して、上記した課題を解消するものである。

【００２４】前記公報に係る先行技術では、遮光部を設
ける場所がシリンドリカル面であるため、下記に例示す
る問題を有することになる。 (1) 表面に凹凸を有するシリンドリカル面の谷部に、正
確に遮光パターンを形成することは、実際上は難しい。 (2) 形成する遮光パターンによって、一義的に遮光部間
のレンズ有効幅（開口幅）が決定されることになる。前
記有効幅はレンズの「絞り」に相当し、表示する画像に
応じて絞りを任意に変化させることは、遮光パターンを
変化させることに他ならず、上記(1) の問題を一層困難
なものとすることになる。 (3) レンチキュラー板の形状（曲率ｒ、ピッチＰ、厚さ
ｔ）によって、平坦面での集光幅ｗ_A は一義的に決定さ
れるため、合成画像を構成する画素幅を任意に制御する
ことはできない。遮光パターンによって絞りを変化させ
ることと画素幅を制御することとは本質的に異なること
である。

【００２５】また、レンチキュラー板がシリンドリカル
な形状をしていることから、表面がぎらついて筋っぽく
見える（画像が粗く見える）ことにより、画像が劣化し
たように見えてしまう問題の解決を図った提案として、
本出願人による特開平７−１９９３８２号公報が公知で
ある。

【００２６】前記公報に係る先行技術は、観察者に面す
る側の面を平滑面としたレンチキュラー・ディスプレイ
であり、シリンドリカル面と反対側の面（平坦面）を観
察者に面するようにする旨も記載されており、高画質で
自然な立体画像を表示できるようにして、上記問題（画
像が劣化したように見える）の解消するものである。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、正確に遮光
パターンを形成することが容易な構成であり、各シリン
ドリカル・レンズの境界部近傍を通過する光線を観察に
関与させることなく、主ローブのみならず、副ローブや
副々ローブなどとなる斜め方向からの光についてもその
収束性を高めて、シャープな立体視ができると共に、表
面の凹凸を感じさせずに、自然な立体画像を表示できる
ようなレンチキュラー・ディスプレイを提供することを
目的とする。

【００２８】

【課題を解決するための手段】本発明では、遮光パター
ンの形成された平坦面が観察者側に面しており、他方の
シリンドリカル面側に合成画像（感光フィルム面）が配
置された構成のレンチキュラー・ディスプレイとし、前
記遮光パターンによって、各シリンドリカル・レンズを
通過する光線の球面収差による影響を除去する。

【００２９】すなわち、本発明は、複数枚の視差を有す
る画像がシリンドリカル・レンズ毎に線状に圧縮・配置
されてなる合成画像を、半円柱状凸レンズが並設されて
なるシリンドリカル面と平坦面とを有するレンチキュラ
ー板を通して観察するレンチキュラー・ディスプレイに
おいて、レンチキュラー板の平坦面に、各シリンドリカ
ル・レンズの境界部に相当する位置に沿って、遮光部が
ストライプ状に並設されてなる遮光パターンを有するレ
ンチキュラー板を用い、前記平坦面が観察者側に面し、
シリンドリカル面側に前記合成画像が配置された構成で
あることを特徴とする。

【００３０】この場合、シリンドリカル面と合成画像と
が、平坦な透明板を介して配置された構成とすること
が、シリンドリカル面と合成画像との距離（シリンドリ
カル・レンズによる焦点距離）を正確に維持する上で好
適である。

【００３１】

【作用】遮光パターンによって、各シリンドリカル・レ
ンズを通過する光線の球面収差による影響が除去され、
副ローブや副々ローブなどとなる斜め方向からの光につ
いても、その収束性が高まるので、左右方向に広い範囲
でシャープな立体視ができるようになる。

【００３２】

【実施例】上記構成にかかるレンチキュラー・ディスプ
レイの光学的特性を、図８の断面説明図を用いて、２像
式の立体視（右眼像と左眼像のみの合成画像による）の
場合について概念的に説明する。

【００３３】各画素が焦点幅をもって形成されている理
由は、フィルム２に画素が形成されている領域が少ない
と、観察者の目が画素を視覚しない場合が多くなるため
である。２像式のように像数が少ない場合には、各画素
の焦点幅を大きくし、フィルム２上での画素の形成領域
を増やすことによって、適視領域（視覚可能領域）を広
くする必要がある。各画素の焦点幅を大きくすると、各
画素は、フィルム２上にジャスト・フォーカスで露光記
録されていないため、観察者にとってはボケた画像とし
か映らないことになる。

【００３４】適視領域を広くし、かつシャープな立体像
を観察可能とするためには、合成画像を構成する視差を
有する原画の枚数（像数）を多くする方法が有効であ
り、その方法によれば、ジャスト・フォーカスに近い焦
点幅の画素をフィルム２上に多く形成でき、画素の形成
領域を増やすことができる。

【００３５】しかし、ただ単に像数を増やすだけでは、
シリンドリカルレンズの集光性が良好（副ローブや副々
ローブなどの色々な方向からの光路が、合成画像に対し
てジャスト・フォーカスとなる）でないと、視覚はでき
たとしても画質の不鮮明なものと感じられることにな
る。

【００３６】レンチキュラー板１の平坦面に入射する各
視差画像（右眼像Ｒと左眼像Ｌ）は、遮光パターンの遮
光部２１によってシリンドリカル・レンズの境界を通る
成分の光線を遮断された上で、感光フィルム２に画素と
して露光記録される。

【００３７】シリンドリカル面と合成画像（前記画素
が、シリンドリカル・レンズ毎に視差数分、露光記録さ
れた感光フィルム）との間は、図８（イ）のように一定
距離を保たれた構造でも、図８（ロ）のように平坦な透
明部材２０を介した構造でも良い。図８（ロ）の構造で
は、シリンドリカル面と合成画像との一定距離（レンズ
の焦点距離）を、全面にわたって維持する上で好適であ
るが、透明部材２０を介在させることにより（空気より
屈折率が高いため）、光路が長くなり、ディスプレイの
厚さ・重量が増加することになる。

【００３８】また、遮光部２１のストライプ幅を変更し
たり、透明部材２０の厚さや材質（屈折率）を変更する
ことにより、レンチキュラー板の焦点幅を適宜変更する
ことも可能となる。

【００３９】次に、レンチキュラー・ディスプレイ用の
合成画像の画質について、図９によって概念的に説明す
る。

【００４０】合成画像を構成する各画素の幅を横軸に、
出力（ジャスト・フォーカスであるほど高いとする）を
縦軸にとり、波形として表示する。

【００４１】２像式の場合、Ｒ・Ｌの各画素が、図９
（イ）のような矩形波となることが望ましく、高出力の
各画素が重なり合わない程度に広い領域で形成されてい
る状態が理想的である。

【００４２】しかし実際には、図９（ロ）のように、中
央が高く周辺がなだらかな波形となり、その組み合わせ
で１組（Ｒ・Ｌ）の画素が構成される。

【００４３】画素の形成領域を、シリンドリカル・レン
ズ１ピッチの限られた範囲内で、広げようとすると、図
９（ロ）に示すように、隣り合う画素の出力波形が周辺
部で重なり合ってしまう。前記重なり合いは、ゴースト
と呼ばれ、観察の際に不快感を与える原因となる。

【００４４】本発明では、各シリンドリカル・レンズの
境界を通る光線を遮断することになるため、出力波形
は、図９（ハ）に示すように重なり合いがなく、理想的
な波形に近づくことになる。

【００４５】

【発明の効果】本発明による効果を以下に列挙する。 （ａ）副ローブや副々ローブなどの方向からの光も、一
様に幅の狭い（焦点幅がジャスト・フォーカスに近い）
ものとなるように、遮光パターンによって、各シリンド
リカル・レンズの境界を通る光線を遮断することがで
き、シャープな立体像の適視領域を広くする上で有効で
ある。

【００４６】（ｂ）ディスプレイの観察時には、観察者
は、上記のシャープな収束像を観察することになると共
に、遮光パターン（黒色のストライプ・パターン）を通
しての観察となるため、コントラストの高い画像を視覚
できる。

【００４７】（ｃ）遮光パターンの形成・設計変更が容
易なため、合成画像を構成する画素幅を自在に変化させ
ることが可能となる。

【００４８】（ｄ）ゴーストがなく、シャープな立体像
を得ることが容易である。

【００４９】（ｅ）シリンドリカル・レンズ表面の凹凸
を感じさせずに、自然な立体画像を表示することができ
る。

【００５０】

【図面の簡単な説明】

【図１】立体視ディスプレイの構成を示す説明図。

【図２】レンチキュラー板の基本構成と立体視原理を示
す説明図。

【図３】レンチキュラー板の光学的特性（球面収差）を
示す説明図であり、（イ）はレンズを通る火線を示し、
（ロ）は焦点位置と光束入射位置との関係を示す。

【図４】ステレオ撮影を示す説明図。

【図５】レンチキュラー板に対して、主ローブ、副ロー
ブ、副々ローブそれぞれによる視覚状態を示す説明図。

【図６】レンチキュラー板に対して、主ローブ、副ロー
ブについての光学的特性（光路）を示す説明図。

【図７】シリンドリカル・レンズの境界部に沿って遮光
部を設け、前記レンズの有効幅（開口幅）を絞る従来技
術の構成例についての説明図。

【図８】本発明のレンチキュラー板の光学的特性（光
路）を示す説明図。

【図９】合成画像を構成する画素を、概念的に出力波形
として表す説明図。

【符号の説明】

１…レンチキュラー板 ２…合成画像シート ３…レンズ １０…撮影用レンチキュラー板 １１…被露光フィルム １２…レンズ ２０…透明部材 ２１…遮光部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数枚の視差を有する画像がシリンドリカ
   ル・レンズ毎に線状に圧縮・配置されてなる合成画像
   を、半円柱状凸レンズが並設されてなるシリンドリカル
   面と平坦面とを有するレンチキュラー板を通して観察す
   るレンチキュラー・ディスプレイにおいて、 レンチキュラー板の平坦面に、各シリンドリカル・レン
   ズの境界部に相当する位置に沿って、遮光部がストライ
   プ状に並設されてなる遮光パターンを有するレンチキュ
   ラー板を用い、 前記平坦面が観察者側に面し、シリンドリカル面側に前
   記合成画像が配置された構成であることを特徴とするレ
   ンチキュラー・ディスプレイ。
2. 【請求項２】シリンドリカル面と合成画像とが、平坦な
   透明板を介して配置された構成である請求項１記載のレ
   ンチキュラー・ディスプレイ。