JPH0915530A - レンチキュラー・ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】画素幅を任意に制御することが可能な合成画像
の形成方法によって作製されるレンチキュラー・ディス
プレイの提供。 【構成】合成画像を形成する平面（感光フィルム）とシ
リンドリカル面との間に、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配置した上で、順次、視差を
有する原画を露光記録する。遮光パターンの有する開口
幅によって、画素幅を任意に制御できる。レンチキュラ
ー・ディスプレイは、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、前記遮光部を有する。

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
分割し線状に圧縮（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９参照） 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】

【発明が解決しようとする課題】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) 絞りによって、レンズの開口幅を狭くすることは、
感光フィルムに達する光量を、レンズへの光線入射の際
に極端にカットすることになる。 (4) 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】本発明は、画素幅を任意に制御することが
可能な合成画像の形成方法によって作製されるレンチキ
ュラー・ディスプレイを提供し、シャープな立体視がで
きるようにすることを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明では、シリンドリ
カル面と合成画像の配置される面（感光フィルム面）と
の間に「遮光パターン」を形成し、合成画像を構成する
画素の幅を任意に制御する。前記公報での「遮光パター
ン」は、各シリンドリカル・レンズの境界部近傍を通過
する光線による球面収差の影響を除去するためである
が、本発明は、シリンドリカル・レンズの全面を光線通
過に利用することを前提としており、「遮光パターン」
の意義は、前記公報とは異なる。

【００２７】すなわち、本発明は、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
ンチキュラー板の前記平坦面に、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
れてなる合成画像の形成されたレンチキュラー・ディス
プレイにおいて、前記合成画像の形成された平面とシリ
ンドリカル面との間に、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ことを特徴とする。この
場合、前記遮光部を各シリンドリカル・レンズの境界部
に相当する位置に沿ってストライプ状に並設すること
が、観察の際に合成画像の視覚を妨げることがないた
め、好適である。

【００２８】また、前記ディスプレイ用の合成画像の構
成にあたって、幅の狭い画素を形成するには、感光フィ
ルムの配置された平坦面とシリンドリカル面との間に、
遮光部がストライプ状に並設されてなる遮光パターン
（開口幅の狭いもの）を配置した上で、原画像それぞれ
の露光ごとに、合成用レンチキュラー板と遮光パターン
を、感光フィルムに対して移動させて、順次、露光記録
する。

【００２９】

【実施例】上記構成にかかるレンチキュラー・ディスプ
レイ（および、合成画像の形成方法について）の光学的
特性を、図７（ロ）の断面説明図によって概念的に示
す。

【００３０】図７においては、２像式の立体視（右眼像
と左眼像のみの合成画像による）の場合について簡略的
に説明する。図７（イ）は従来構成にかかる光学的特性
を示す断面説明図であり、レンチキュラー板１に入射す
る各視差画像（右眼像Ｒと左眼像Ｌ）は、各シリンドリ
カル・レンズの背面の感光フィルム２に、それぞれ図示
のように画素として露光記録される。

【００３１】各画素が焦点幅をもって形成されている理
由は、感光フィルム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。しかし、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。

【００３２】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、前記方法によれば、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。

【００３３】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。

【００３４】図７（ロ）は本願構成にかかる光学的特性
を示す断面説明図である。レンチキュラー板１に入射す
る各視差画像（右眼像Ｒと左眼像Ｌ）は、各シリンドリ
カル・レンズの背面の感光フィルム２に、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、それぞれ図示のよう
に画素として露光記録される。

【００３５】遮光パターンの形成手段としては、レンチ
キュラー板１の平坦面に、シリンドリカル・レンズのピ
ッチに対応して形成されたストライプ状の遮光部２１を
有する板状の透明部材２０を貼り合わせる方法が簡便で
ある。

【００３６】この場合、遮光部２１のストライプ幅を変
更したり、透明部材の厚さや材質（屈折率）を変更する
ことにより、遮光パターンによるレンチキュラー板の光
学的特性（焦点幅）を適宜変更することも可能となる。

【００３７】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８によって概念的に説明す
る。

【００３８】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。

【００３９】２像式の場合、Ｒ・Ｌの各画素が、図８
（イ）のようなパルス状の波形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。

【００４０】しかし実際には、図８（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。

【００４１】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
８（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。

【００４２】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８（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。

【００４３】

【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。

【００４４】（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。

【００４５】（ｃ）遮光パターンの形成および設計変更
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。

【００４６】（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。

【００４７】

【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】本発明のレンチキュラー板に係る一実施例を示
す説明図。

【図７】レンチキュラー板の光学的特性（光路）を示す
説明図であり、（イ）は従来技術、（ロ）は本発明のレ
ンチキュラー板についての断面説明図である。

【図８】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。

【図９】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。

【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…遮光パターンを有する透明部材 ２１…遮光部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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の前記
   平坦面に、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の形
   成されたレンチキュラー・ディスプレイにおいて、 前記合成画像の形成された平面とシリンドリカル面との
   間に、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】前記遮光部が、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、ストライプ状に並設
   されてなる遮光パターンを有することを特徴とする請求
   項１記載のレンチキュラー・ディスプレイ。