JPH10221645A

JPH10221645A - 立体画像表示装置

Info

Publication number: JPH10221645A
Application number: JP9037054A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Inoguchi; 和隆猪口; Hiroyasu Nose; 博康能瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-02-05
Filing date: 1997-02-05
Publication date: 1998-08-21
Anticipated expiration: 2017-02-05
Also published as: JP3566484B2

Abstract

(57)【要約】【課題】装置全体の簡素化を図りつつ、立体画像を広
い範囲にわたって良好に観察することができる立体画像
表示装置を得ること。【解決手段】光源手段からの光束で開口部と遮光部を
複数個、所定のピッチで配列したマスクパターンを照明
し、該複数の開口部を通過した光束をマイクロレンズ素
子を通過させて所定の指向性を有する光束として視差画
像を表示したディスプレイを照明し、該ディスプレイに
表示した視差画像を観察者の右眼と左眼に分離させて導
光して立体的に観察する立体画像表示装置において、該
マスクパターンと該マイクロレンズ素子とを一枚の基板
に一体的に形成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は立体画像表示装置に
関し、特に、テレビ，ビデオ，コンピュータモニタ，ゲ
ームマシン等のディスプレイデバイス（ディスプレイ）
において画像情報の立体表示を行い、所定の観察領域か
ら画像情報の立体観察を行う際に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より立体画像の観察方法としては、
例えば偏光めがねを用いて互いに異なった偏光状態に基
づく視差画像を観察する方法や、レンチキュラーレンズ
を用いて複数の視差画像（視点画像）のうちから所定の
視差画像を観察者の眼球に導光する方法等が提案されて
いる。

【０００３】特殊な偏光めがねをかけることなく立体画
像表示を行うレンチキュラーレンズを用いた方法は、デ
ィスプレイデバイスの観察者側にレンチキュラーレンズ
を設け、ディスプレイデバイス上に表示された視差画像
の画素毎に指向性を与えて観察者に立体像を認識させて
いる。

【０００４】レンチキュラーレンズを用いた方式は偏光
めがねを用いないで立体視ができるという利点がある
が、この方式によれば、ディスプレイの前面にレンチキ
ュラーレンズシートを配置するため、画面表面がぎらつ
くという問題を有していた。

【０００５】これに対して本出願人は特願平８−３７４
３１号や特願平８−４０４６９号等において視差画像を
表示するディスプレイデバイスの後方に開口部・遮光部
が市松状に形成されたマスクパターン及びレンチキュラ
ーレンズからなる光指向性制御手段を配し、このマスク
パターンの開口部を透過した光束をレンチキュラーレン
ズにより水平ライン毎にそれぞれ左右の眼に導くように
指向性を与え、左右それぞれの眼への指向性を有する光
に対応してその前面に配置した視差画像を表示している
ディスプレイデバイスにより光を変調し、立体画像表示
を行う立体画像表示装置を提案している。

【０００６】これらで提案されている立体画像表示装置
はディスプレイに表示された画像情報の立体視ができる
領域が増大されており、広い範囲から立体像が良好に観
察することができるという特長を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本出願人の先の提案に
よる立体画像表示装置ではマスクパターンとレンチキュ
ラーレンズとを各々別基板上に設けて構成していた。一
般に立体画像表示装置を構成する際には、装置全体の小
型化及び簡素化を図ることが重要になってくる。

【０００８】本発明は本出願人が先に提案した立体画像
表示装置を更に改良し、装置全体の小型化及び簡素化そ
して組立の容易化を図りつつ、広い領域において立体画
像を高画質で良好に観察することができる立体画像表示
装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の立体画像表示装
置は、 (1-1) 光源手段からの光束で開口部と遮光部を複数個、
所定のピッチで配列したマスクパターンを照明し、該複
数の開口部を通過した光束をマイクロレンズ素子を通過
させて所定の指向性を有する光束として視差画像を表示
したディスプレイを照明し、該ディスプレイに表示した
視差画像を観察者の右眼と左眼に分離させて導光して立
体的に観察する立体画像表示装置において、該マスクパ
ターンと該マイクロレンズ素子とを一枚の基板に一体的
に形成したことを特徴としている。

【００１０】特に、 (1-1-1) 前記ディスプレイにはＮ個の視差画像を各々多
数のストライプ視差画像に分割し、該分割したストライ
プ視差画像を該Ｎ個の視差画像に対応して所定の順序で
所定のピッチで繰り返して配列して合成したストライプ
合成画像が表示されていること。

【００１１】(1-1-2) 前記ディスプレイには右眼用の視
差画像と左眼用の視差画像の夫々を多数のストライプ状
の画像に分割して得た右ストライプ視差画像と左ストラ
イプ視差画像を所定の順序で交互に並べて１つのストラ
イプ合成画像を表示していること。

【００１２】(1-1-3) 前記ディスプレイには右眼用の視
差画像と左眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ
状の画素に分割して得た右ストライプ視差画像と左スト
ライプ視差画像を所定の順序で交互に並べて１つの画像
とした横ストライプ合成画像が表示されていること。

【００１３】(1-1-4) 前記基板の一方の面に前記マスク
パターンを形成し、前記基板の他方の面に前記マイクロ
レンズ素子を形成していること。

【００１４】(1-1-5) 前記基板の一方の面に前記マスク
パターンを形成し、該マスクパターンを形成した面に更
に前記マイクロレンズ素子を形成したこと。

【００１５】(1-1-6) 前記基板の両面には所定の開口部
を有したマスクパターンが形成されており、該マスクパ
ターンを形成した一方の面に前記マイクロレンズ素子を
形成したこと。

【００１６】(1-1-7) 前記マスクパターンとマイクロレ
ンズ素子とを一枚の基板上に、紫外線硬化樹脂を用いて
形成したこと。

【００１７】(1-1-8) 前記マスクパターンは前記基板上
に２つの薄膜を積層して形成しており、このとき前記デ
ィスプレイ側の薄膜は前記光源手段側の薄膜に比べて反
射率が低い材質より成っていること。

【００１８】(1-1-9) 前記マスクパターンは前記基板上
に偏光板を利用して形成されており、該マスクパターン
面上に前記マイクロレンズ素子を形成していること。等
を特徴としている。

【００１９】(1-1-10) 前記マイクロレンズ素子が、一
方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、
該一方向に所定のピッチで配列したレンチキュラーレン
ズであること。

【００２０】(1-1-11) 前記マイクロレンズ素子が、上
下・左右方向に異なる屈折力を有するトーリックレンズ
を複数個、上下・左右方向に所定のピッチで配列したト
ーリックレンズアレイであること。等を特徴としてい
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の立体画像表示装置
の実施形態１の要部斜視図である。図２，図３は図１の
ＨＺ断面図（水平方向断面図）、図４は図１のＶＺ断面
図（垂直方向断面図）である。図５は本発明における横
ストライプ合成画像の作成方法の説明図である。

【００２２】図中、４は視差画像Ｌ，Ｒを表示する透過
型の液晶ディスプレイ（ディスプレイデバイス）であ
り、２枚のガラス基板の間に液晶層などからなる画像表
示面（表示画素部）を形成して構成している。図では、
偏光板、カラーフィルター、電極、ブラックマトリク
ス、反射防止膜などは省略してある。

【００２３】１は照明光源となるバックライト（面光
源）である。２０はマスク基板（基板）であり、ガラス
又は樹脂から成り、バックライト１の発光面に対向して
配置しており、バックライト１側の表面２ａには光を透
過する市松状の開口（開口）２１Ｌ_i ，２１Ｒ_i を有す
るマスクパターン２１を形成している。マスクパターン
２１はクロムなどの金属蒸着膜または光吸収材からな
り、マスク基板２０上にパターニングにより製作する。

【００２４】なお、マスクパターン２１の開口２１Ｌ，
２１Ｒを設けた面はここから光が射出するので発光面と
見なせる。

【００２５】３はレンチキュラーレンズ（マイクロレン
ズ）であり、透明樹脂又はガラスを媒質として平面と凸
の水平方向（Ｈ方向）に屈折力を有するシリンドリカル
面より成る垂直方向に長いシリンドリカルレンズ３ａを
水平方向に多数並べて構成している。このレンチキュラ
ーレンズ３はマスク基板２０の液晶ディスプレイ４側の
表面２ｂに紫外線硬化樹脂を用いて接着し、マスク基板
２０と一体化している。

【００２６】レンチキュラーレンズ３はこれを構成する
シリンドリカルレンズ３ａのほぼ焦点位置にマスクパタ
ーン２１が位置するようにレンズ曲率を設定している。
又、マスクパターン２１の水平方向の一列の開口２１
Ｌ，２１Ｒはレンチキュラーレンズ３を構成する各シリ
ンドリカルレンズ３ａに対応している。レンチキュラー
レンズ３，マスク基板２０，そしてマスクパターン２１
は光を指向制御する光指向性制御手段２の一要素を構成
している。

【００２７】６は画像処理手段であり、横ストライプ合
成画像を作成している。本実施形態の画像処理手段６は
図５に示すように、不図示の視差画像ソースからの右眼
用の視差画像（右視差画像）Ｒと左眼用の視差画像（左
視差画像）Ｌの少なくとも２つの視差画像を取り込む、
或は生成し、少なくとも２つの視差画像を夫々上下方向
に分割して横方向（Ｈ方向）のストライプ状の右ストラ
イプ画素Ｒ₁ ，Ｒ₂ ，Ｒ₃ ，Ｒ₄ ‥‥と左ストライプ画
素Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₃ ，Ｌ₄ ・・・・を生成し、それらを例え
ば画面の上端からＬ₁ ，Ｒ₂ ，Ｌ₃ ，Ｒ₄ ，Ｌ₅ ，Ｒ₆
‥‥と走査線毎に交互に並べて１つの横ストライプ合成
画像を作成している。

【００２８】そして図１に示すようにその画像信号をデ
ィスプレイ駆動回路５へ出力している。ディスプレイ駆
動回路５は上記の信号を受けて液晶ディスプレイ４を駆
動し、その画像表示面に図１に示すように横ストライプ
画像を表示する。Ｅ_R ，Ｅ_Lは夫々観察者の右眼，左眼
である。

【００２９】図２，図３は本実施形態により観察者の左
右の眼に夫々の視差画像が水平方向に分離して観察され
る原理の説明図であり、本実施形態を上から見た断面を
示している。これにより本実施形態の作用を説明する。

【００３０】マスク基板２０に設けたマスクパターン２
１はバックライト１により照明され、開口２１Ｌ，２１
Ｒから光が出射する。

【００３１】図中に示す開口２１Ｌ_i は、液晶ディスプ
レイ４に表示された横ストライプ画像のうちの左ストラ
イプ画素Ｌ_i に対応しており、開口２１Ｌ_i から出射し
た光はレンチキュラーレンズ３を通って指向性を与えら
れ、液晶ディスプレイ４の左ストライプ画素Ｌ_i で変調
され、図中の実線で示すように射出する。これにより、
液晶ディスプレイ４に表示された左ストライプ画素Ｌ_i
は左眼Ｅ_L を含む矢印の範囲（領域）のみで観察され
る。

【００３２】また、右眼Ｅ_R に関しては、右ストライプ
画素Ｒ_i を表示している部分に対応するマスクパターン
２１の開口２１Ｒ_i と遮光部は図２（Ａ）とは逆にな
り、その開口２１Ｒ_i は液晶ディスプレイ４に表示され
た右ストライプ画素Ｒ_i に対応しており、開口２１Ｒ_i
から出射した光はレンチキュラーレンズ３を通って指向
性を与えられ、液晶ディスプレイ４の右ストライプ画素
Ｒ_i で変調され、図２（Ｂ）の主線で示すように射出す
る。

【００３３】これにより、液晶ディスプレイ４に表示さ
れた右ストライプ画素Ｒ_i は右眼Ｅ_R を含む矢印の範囲
（領域）のみで観察される。

【００３４】なお、この時画面の全幅にわたって、開口
２１Ｌ，２１Ｒからの光が一様に左眼Ｅ_L 又は右眼Ｅ_R
に集まるようにシリンドリカルレンズ３ａのピッチＰ３
はマスクパターン２１の開口２１Ｌ，２１Ｒの左右方向
に隣合う開口間のピッチＰ２１よりもわずかに小さく、
Ｐ３＜Ｐ２１としてある。

【００３５】尚、本実施形態においてピッチとは１つの
要素の所定方向の長さで定義している。

【００３６】以上の作用によって、左右のストライプ画
素Ｌ_i ，Ｒ_i を通った光は夫々すべて水平方向の２つの
領域に分離して到達し、観察者はこの２つの領域に左右
の眼を置くことにより、ストライプ画像の集合としての
左右の視差画像Ｌ，Ｒを視認し立体画像を観察できる。

【００３７】このように本実施形態では、図２（Ａ）に
示す様に、バックライト１から射出した光は、光指向性
制御手段２のマスクパターン２１を透過し、レンチキュ
ラーレンズ３により略平行光束に変換され、マスクパタ
ーン２１の開口部の中心とレンチキュラーレンズ３の光
軸とのずれ量に応じて所定の方向を照明する。

【００３８】そしてレンチキュラーレンズ３によって各
マスクパターン２１開口部中心からの前記略平行光束に
変換された照明光が特定の領域に集まるようにしてい
る。このようにして、光指向性制御手段２を通過した光
束は観察者の左眼Ｅ_L に分離されて入射する。

【００３９】この左眼Ｅ_L に入射する光束は、レンチキ
ュラーレンズ３と観察者との間に設けた透過型のディス
プレイデバイス４に表示された画像（ここでは左視差画
像Ｌ）で変調され、ライン状の左視差画像が左眼Ｅ_L に
入射する。

【００４０】同様に、垂直方向に隣り合った走査線に相
当する断面に沿った光束に対しても、図２（Ｂ）に示す
様にライン状の右視差画像Ｒが右眼ERに入射する。この
時、図１から分かる様に、図２（Ａ）の断面でのマスク
パターンの開口部２１Ｌと図２（Ｂ）の断面でのマスク
パターンの開口部２１Ｒとはそれぞれ相補的に形成され
ており、マスクパターン２１は市松状に開口部と遮光部
が形成されている。また、ディスプレイデバイス４には
それぞれの開口に対応した視差画像Ｒ，Ｌが上下交互に
合成された横ストライプ合成画像が表示される。

【００４１】従って、観察者は１走査線毎にそれぞれの
眼でそれぞれの眼に対応した視差画像を見ることにより
立体画像を観察している。

【００４２】図４は本実施形態の垂直方向の断面図であ
る。同図は右眼Ｅ_R が視認する右ストライプ画素Ｒ_i 又
は左眼Ｅ_L が視認する左ストライプ画素Ｌ_i の観察光路
を示している。

【００４３】次に図４によって上下方向の観察領域を説
明する。マスクパターン２１の開口２１Ｌ，２１Ｒは図
１のように市松状になっており、上下方向には液晶ディ
スプレイ４に表示する各ストライプ画像に対応し、左右
方向ではストライプ画像の種類毎に各シリンドリカルレ
ンズ３ａに対応して形成している。開口２１Ｌ，２１Ｒ
の上下方向のピッチＰ２１Ｖは液晶ディスプレイ４に表
示するストライプ画像のピッチＰ４よりもわずかに大き
くＰ４＜Ｐ２１としている。

【００４４】そしてマスクパターン２１の開口部２１
Ｌ，２１Ｒの中心から出てレンチキュラー３により左右
方向に指向性を持った光が対応するディスプレイデバイ
ス４の画素中心を通って所定の位置に集まるようにして
いる。

【００４５】これによって、液晶ディスプレイ４に対し
て所定の観察距離にいる観察者は液晶ディスプレイ４に
表示されたストライプ画像を通して対応する開口２１
Ｌ，２１Ｒを観察することができ、観察者の所定の眼の
高さから画面の上下方向の全幅にわたって左右のストラ
イプ画像が一様に分離して見える観察領域が得られるよ
うになっている。

【００４６】また、開口２１Ｌ，２１Ｒの上下方向の開
口幅ＤＶをストライプ画素の幅Ｄ４よりも小さくするこ
とにより、観察者の眼が上下方向に移動した際、観察者
から見てストライプ画素とそれに対応する開口２１Ｌ，
２１Ｒの相対位置が多少ずれてもその対応する開口２１
Ｌ，２１Ｒが上下に隣接するストライプ画像にかからず
に該ストライプ画像を見ることができるようにし、上下
方向の観察領域は図４中の矢印の範囲７に広げている。

【００４７】次に図１の光指向性制御手段２の構成につ
いて詳述する。

【００４８】図６は本発明の立体画像表示装置における
光指向性制御手段２の拡大説明図である。マスクパター
ン２１は低反射率の酸化クロム２２と高反射率のクロム
２３の２層から形成している。バックライト１側がクロ
ム２３を高反射層とし、バックライト１から出た光のマ
スクパターン２１の遮光部での反射率を高くし、これに
より光利用効率を高めている。

【００４９】また、マスク基板２０側が酸化クロム２２
を低反射層とし、マスク基板２０とレンチキュラーレン
ズ３との境界等で反射された光の吸収率を高くし、これ
により、クロストークの増大の原因となる観察者側へ発
する迷光を減少させている。

【００５０】また、本実施形態のレンチキュラーレンズ
３は紫外線硬化樹脂を用いてマスク基板２０と一体に形
成している。即ち、レンチキュラーレンズ３を略反転し
た形状の型を作成しておき、この型と上記のマスクパタ
ーン２１を形成したマスク基板２０の面２ｂとの間に紫
外線硬化樹脂を流し込み、紫外線を照射して樹脂を硬化
させ、レンチキュラーレンズ３のパターンを転写してい
る。

【００５１】図７はマスクパターン２１とレンチキュラ
ーレンズ３とを一体成形したマスク基板２０に反りを生
じた場合の説明図である。本実施形態の構成によれば、
マスク基板２０に反りが生じたとしても、マスクパター
ン２１とレンチキュラーレンズ３との間隔が変化しない
ため、マスクパターン２１の開口部２１Ｌを出射してレ
ンチキュラーレンズ３に入った光束は常に略平行光束に
変換されて観察領域を照明するために、クロストークの
発生が少なく、立体視性能を劣化させない立体画像表示
が可能である。

【００５２】以上のように本実施形態は光指向性制御手
段２の各要素を前述の如く適切に設定し、立体視領域を
形成する左右のストライプ画像からの光が夫々一様に集
光し、又上下方向で広い立体視領域を確保するようにし
ている。

【００５３】又、本実施形態は観察者から見て液晶ディ
スプレイ４の後ろ側にレンチキュラーレンズ３とマスク
パターン２１を配置して照明光に指向性を持たせて、レ
ンチキュラーレンズ３の表面反射や液晶ディスプレイ４
のブラックマトリクスによるコントラストの高いモアレ
縞をなくして、立体画像を鮮明に表示するようにしてい
る。

【００５４】ここで、液晶ディスプレイに表示する横ス
トライプ画像を構成するストライプ画素は、1 走査線の
幅で交互に合成しても良いし、又複数の走査線の幅で合
成しても良い。

【００５５】又、一走査線毎に右又は左ストライプ画像
を表示する場合には、従来から公知のTVの飛び越し走査
（２：１インターレース走査）を用い、フィールド毎に
右ストライプ画像、左ストライプ画像を表示することも
可能である。特に、この様にすることでTVカメラ等を用
いた自然画像を立体表示する際に適している。

【００５６】更に、バックライト１の代わりに、ＣＲ
Ｔ、蛍光表示管等の自発光型表示素子を光源手段として
用いても良い。

【００５７】図８は本発明の実施形態２の要部斜視図で
ある。図９は図８のＨＺ断面図、図１０は図８のＶＺ断
面図である。本実施形態は図１の実施形態に比べて光指
向性制御手段２を市松状の開口を有するマスクパターン
２１を設けた基板２５と、横方向（水平方向）Ｈにスリ
ット状の開口を有するマスクパターン２４とレンチキュ
ラーレンズ３とを一体構成した基板２０との２つの基板
より構成した点が異なっており、その他の構成は基本的
に同じである。

【００５８】本実施形態では上下方向の指向性を制御す
る横ストライプ状のマスクパターン２４とレンチキュラ
ーレンズ３とを同一基板２０上に一体に形成することに
より、上下の立体視域を拡大している。

【００５９】次に図８〜１０を用いて本実施形態の立体
画像表示装置における画像表示を図１の実施形態１と異
なる点を重点的に説明する。

【００６０】図中１はバックライト光源、２は光指向性
制御手段である。光指向性制御手段２はガラスやプラス
チックなどの基板２０及び基板２５からなり、基板２５
はその観察者側の面側に市松状の開口部・遮光部を有す
るマスクパターン２１を形成している。基板２０は観察
者側の面２ｂに開口部と遮光部が垂直方向に交互に横ス
トライプ状に並んだマスクパターン２４を形成し、更に
その観察者側にレンチキュラーレンズ３を形成してい
る。マスクパターン２１、２４は基板２５、２０上にク
ロムや光吸収材をパターンニングして作製される。

【００６１】また、基板２０のマスクパターン２４の形
成面２ｂには、マイクロレンズである水平方向に曲率を
有するシリンドリカルレンズ３ａが水平方向に並んだレ
ンチキュラーレンズ３を紫外線硬化樹脂を用いて基板２
０の面２ｂに基板２０と一体に形成している。このと
き、基板２５上のマスクパターン２１がレンチキュラー
レンズ３の略焦点位置にくるように基板２０と基板２５
とを配置している。４は透過型液晶素子などの様な透過
型のディスプレイデバイスである。

【００６２】尚、図８〜１０ではディスプレイデバイス
４の画像表示面の表示画像の状態を模式的に表してい
る。

【００６３】次に本実施形態の立体画像表示装置におけ
る立体視の様子を説明する。

【００６４】バックライト１から射出した光は、光指向
性制御手段２のマスクパターン２１の開口部２１Ｌ，２
１Ｒとマスクパターン２４の開口部２４ａを透過し、レ
ンチキュラーレンズ３により略平行光束に変換される。

【００６５】図９に実線で示した様に、基板２５の観察
者側の面に形成されたマスクパターン２１の開口部２１
Ｌの中心と基板２０の観察者側の面２ｂに形成されたレ
ンチキュラーレンズ３の光軸とは所定の関係を有してず
れており、光指向性制御手段２を通過した光束は観察者
の左眼ELに分離されて入射する。

【００６６】この左眼Ｅ_L に入射する光束は、レンチキ
ュラーレンズ３と観察者との間に設けた透過型のディス
プレイデバイス４に表示された画像（ここでは左視差画
像Ｌ）で変調され、ライン状の左視差画像Ｌが左眼Ｅ_L
に入射する。

【００６７】同様に、垂直方向に隣り合った走査線に相
当する断面に沿った光束に対しても、図９に点線で示し
た様にライン状の右視差画像Ｒが右眼ERに入射する。こ
の時、図８から分かる様に、マスクパターン２１は市松
状に開口部・遮光部が形成されている。また、ディスプ
レイデバイス４にはそれぞれの開口に対応した視差画像
Ｒ、Ｌが上下交互に合成された横ストライプ画像Ｌ，Ｒ
が表示される。従って、観察者は１走査線毎にそれぞれ
の眼でそれぞれの眼に対応した視差画像Ｌ，Ｒを見るこ
とで立体画像を観察する事ができる。

【００６８】また、図１０に示すように観察者は所定の
位置からマスクパターン２１の開口部２１Ｌ，２１Ｒ、
並びにマスクパターン２４の開口部２４ａを通った光束
により画像を観察している。ここでは、ディスプレイデ
バイス４の画素ピッチに対してマスクパターン２４の垂
直方向のピッチをわずかに大きく設定しており、更にマ
スクパターン２４の垂直方向のピッチよりもマスクパタ
ーン２１の垂直方向のピッチをわずかに大きく設定して
いる。

【００６９】このため、マスクパターン２１の開口部２
１Ｌ，２１Ｒの中心から出てマスクパターン２４の開口
部２４ａの中心を通り、レンチキュラー３により左右方
向に指向性を持った光が対応するディスプレイデバイス
４の画素中心を通って所定の位置に集まる。従って、観
察者は所定の位置において画面の垂直方向全域にわたっ
て立体画像を観察することができる。また、垂直方向に
ストライプ状に開口部・遮光部を形成したマスクパター
ン２４の垂直方向の開口幅をディスプレイデバイス４の
画素の開口幅よりも小さくすることで、観察者が上下方
向に移動可能な立体視領域（図中の矢印で示される範
囲）を形成している。

【００７０】本実施形態の立体画像表示装置における上
下方向の立体視域ＶＬは、ディスプレイデバイス４から
観察者までの距離（観察距離）をＲ、ディスプレイデバ
イス４の垂直方向の画素ピッチをＬ、マスクパターン２
４とディスプレイデバイス４の画像表示面との距離を
Ｄ、ディスプレイデバイス４の垂直方向の開口率をα、
マスクパターン２４の開口率をβとするとき、ＶＬ＝Ｌ・Ｒ（２−α−β）／Ｄで表される。

【００７１】従来の立体画像表示装置における上下立体
視域をＶＬ１、マスクパターンとディスプレイデバイス
の画像表示面との距離をＤ１、本実施形態の立体画像表
示装置における上下立体視域をＶＬ２、マスクパターン
とディスプレイデバイスの画像表示面との距離をＤ２と
すると、同じディスプレイデバイス、マスクパターンを
用い、観察距離を同じに設定した時には、両者の比はＶＬ２／ＶＬ１＝Ｄ１／Ｄ２である。

【００７２】ディスプレイデバイスとして現在主流の透
過型ＬＣＤを仮定すると、この画像表示面である液晶層
を厚さ１．１ｍｍのガラス基板で挟み、更にそれを厚さ
０．２ｍｍの偏光板で挟んだ構造をしており、画像表示
面から最低限１．３ｍｍ離れた所にしか光指向性制御部
２を配置することは出来ない。

【００７３】従来例で示したようにレンチキュラーレン
ズをマスクパターンと別体に構成する時のレンチキュラ
ーレンズシートの厚みは１ｍｍ程度必要であるのに対
し、本実施形態の構成によれば、この厚みを０．１ｍｍ
以下に出来るため、これらの値を上式に当てはめると、ＶＬ２／ＶＬ１＝１．６４になり、１．６４倍の上下立体視域の拡大を図ることが
出来る。

【００７４】このとき、ディスプレイデバイス４に表示
する横ストライプ画像については、前述の実施形態１と
全く同様であるので、説明を省略する。

【００７５】次に本実施形態の光指向性制御手段２の構
成について詳述する。

【００７６】図１１は本実施形態の立体画像表示装置に
おける光指向性制御手段２の拡大説明図である。マスク
パターン２１は低反射率の酸化クロム２２と高反射率の
クロム２３の２層から形成している。バックライト１側
をクロム２３の高反射層とし、バックライト１から出た
光のマスクパターン２１の遮光部での反射率を高くし
て、光利用効率を高めている。

【００７７】また、基板２０側を酸化クロム２２の低反
射層とし、基板２０とレンチキュラーレンズ３との境界
等で反射された光の吸収率を高くし、クロストーク増大
の原因となる観察者側へ発する迷光を減少させている。

【００７８】これに対し、マスクパターン２４は酸化ク
ロム２２でクロム２３を挟み込んだ３層より形成し、レ
ンチキュラーレンズ３のレンズ面やディスプレイデバイ
スからの反射光の吸収率を高めるとともに、マスクパタ
ーン２１側への戻り光を少なくし、クロストーク増大の
原因となる観察者側へ発する迷光を減少させている。

【００７９】また、本実施形態のレンチキュラーレンズ
３は紫外線硬化樹脂を用いて基板２０と一体に形成す
る。即ち、レンチキュラーレンズ３を略反転した形状の
型を作成しておき、この型と上記のマスクパターン２４
を形成した基板２０の面２ｂとの間に紫外線硬化樹脂を
流し込み、紫外線を照射して樹脂を硬化させ、レンチキ
ュラーレンズ３のパターンを転写している。

【００８０】以上、本実施形態の立体画像表示装置によ
れば、光指向性制御手段２を構成する上下方向の指向性
制御用のマスクパターン２４とマイクロレンズ３とを１
枚の基板２０の同一面に一体成形したことにより、上下
方向（Ｖ方向）の指向性制御のマスクパターン２４とデ
ィスプレイデバイス４の画素との間隔を短くすることが
できるため、従来より上下方向の立体視域の大きい立体
画像表示装置を達成している。

【００８１】図１２は図８の実施形態２の一部を変更し
た本実施形態の派生例の説明図である。本派生例の構成
と上述の実施形態２との違いは、上下方向の指向性を持
たせるための横ストライプ状のマスクパターン２４の遮
光部にあたる部分を、金属蒸着膜の代わりに偏光板で構
成したことである。

【００８２】また、図中ではディスプレイデバイス４を
ディスプレイ部４０とそれを挟み込む、互いに偏光方向
が直交した２枚の偏光板４１，４２に分けて図示した。
ここで、マスクパターン２４を構成する偏光板とディス
プレイデバイス４の光指向性制御手段２側の偏光板４１
との偏光方向を直交させておくことで、マスクパターン
２４の偏光板が上述のマスクパターンの遮光部を構成す
る金属蒸着膜と同様の働きをする。

【００８３】本派生例によれば、マスクパターン２４を
偏光板としているので、上述のレンチキュラーレンズ３
に紫外線硬化樹脂を用いて基板２０と一体に形成する際
に、紫外線のあたる部分が増えるため、基板状のレンチ
キュラー形成の時間を短縮することが可能になる。

【００８４】また、本実施形態並びにその派生例として
示した図８，図１２の構成では光指向性制御手段に用い
る２種類のマスクパターン２１、２４を別基板２５、２
０上に形成したが、図１３に示すように、１枚の基板２
０上の両面に形成しておいてもよい。この構成によれ
ば、更に部品数が減り、低コストで、重量の軽い立体画
像表示装置の提供が可能となる。

【００８５】以上、マスクパターンを形成した基板上に
一体的に形成するマイクロレンズとして、一方向に屈折
力を有するシリンドリカルレンズを複数個、該一方向に
所定のピッチで配列した、所謂レンチキュラーレンズを
用いた場合について説明したが、本発明の構成はそれに
限るものではない。即ち、本出願人の特願平８−１４８
６１１号の実施形態３として提案した構成においても、
本発明の適用が可能である。

【００８６】図１４は、特願平８−１４８６１１号の実
施形態３の構成を示す図であり、マイクロレンズとし
て、レンチキュラーレンズではなく、上下・左右方向で
異なる曲率を有するトーリックレンズアレイを用いた点
が、本発明の第１、第２の実施形態と異なっている。

【００８７】この構成においても、ディスプレイの水平
方向に関する光学的作用は、本発明の第１、第２の実施
形態と同様であるため、この構成に本発明を適用し、マ
スクパターンを形成した基板上に、上下・左右方向に異
なる屈折力を有するトーリックレンズを複数個、上下・
左右方向に所定のピッチで配列したトーリックレンズア
レイを一体的に形成することによっても、前述同様に、
部品数低下、コスト削減等の効果を得ることが出来る。

【００８８】

【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を特
定することによって、装置全体の小型化及び簡素化そし
て組立の容易化を図りつつ、広い領域において立体画像
を高画質で良好に観察することができる立体画像表示装
置を達成することができる。

【００８９】特に、本発明の立体画像表示装置によれ
ば、光指向性制御手段を構成するマスクパターンとマイ
クロレンズとを１枚の基板上に一体成形したことによ
り、組立時の工数が減り、コストの削減が可能で、ま
た、組立後にマスクパターンとマイクロレンズとの間隔
が変化することがなく、立体視性能の劣化の少ない立体
画像表示装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の立体画像表示装置の実施形態１の要部
構成図

【図２】本発明の立体画像表示装置の実施形態１の水平
方向の拡大断面図

【図３】本発明の立体画像表示装置の実施形態１の水平
方向の断面図

【図４】本発明の立体画像表示装置の実施形態１の垂直
方向の断面図

【図５】本発明の立体画像表示装置の実施形態１の表示
画像の説明図

【図６】本発明の立体画像表示装置の実施形態１の光指
向性制御手段の説明図

【図７】本発明の立体画像表示装置の実施形態１におい
て基板に反りを生じた場合の説明図

【図８】本発明の立体画像表示装置の実施形態２の要部
構成図

【図９】本発明の立体画像表示装置の実施形態２の水平
方向の断面図

【図１０】本発明の立体画像表示装置の実施形態２の垂
直方向の断面図

【図１１】本発明の立体画像表示装置の実施形態２の光
指向性制御手段の説明図

【図１２】本発明の立体画像表示装置の実施形態２の派
生例の要部構成図

【図１３】本発明の立体画像表示装置の実施形態２の光
指向性制御手段の別構成例の説明図

【図１４】本発明が適用できる他の実施経緯の要部概略
図

【符号の説明】

１バックライト２光指向性制御手段２０，２３基板２１市松状マスクパターン２１Ｌ，２１Ｒ開口部２２横ストライプ状マスクパターン３レンチキュラーレンズ３ａシリンドリカルレンズ４ディスプレイデバイス５ディスプレイ駆動回路６画像処理手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源手段からの光束で開口部と遮光部を
複数個、所定のピッチで配列したマスクパターンを照明
し、該複数の開口部を通過した光束をマイクロレンズ素
子を通過させて所定の指向性を有する光束として視差画
像を表示したディスプレイを照明し、該ディスプレイに
表示した視差画像を観察者の右眼と左眼に分離させて導
光して立体的に観察する立体画像表示装置において、該
マスクパターンと該マイクロレンズ素子とを一枚の基板
に一体的に形成したことを特徴とする立体画像表示装
置。
【請求項２】前記ディスプレイにはＮ個の視差画像を
各々多数のストライプ視差画像に分割し、該分割したス
トライプ視差画像を該Ｎ個の視差画像に対応して所定の
順序で所定のピッチで繰り返して配列して合成したスト
ライプ合成画像が表示されていることを特徴とする請求
項１の立体画像表示装置。
【請求項３】前記ディスプレイには右眼用の視差画像
と左眼用の視差画像の夫々を多数のストライプ状の画像
に分割して得た右ストライプ視差画像と左ストライプ視
差画像を所定の順序で交互に並べて１つのストライプ合
成画像を表示していることを特徴とする請求項１の立体
画像表示装置。
【請求項４】前記ディスプレイには右眼用の視差画像
と左眼用の視差画像の夫々を多数の横ストライプ状の画
素に分割して得た右ストライプ視差画像と左ストライプ
視差画像を所定の順序で交互に並べて１つの画像とした
横ストライプ合成画像が表示されていることを特徴とす
る請求項１の立体画像表示装置。
【請求項５】前記基板の一方の面に前記マスクパター
ンを形成し、前記基板の他方の面に前記マイクロレンズ
素子を形成していることを特徴とする請求項２，３又は
４の立体画像表示装置。
【請求項６】前記基板の一方の面に前記マスクパター
ンを形成し、該マスクパターンを形成した面に更に前記
マイクロレンズ素子を形成したことを特徴とする請求項
２，３又は４の立体画像表示装置。
【請求項７】前記基板の両面には所定の開口部を有し
たマスクパターンが形成されており、該マスクパターン
を形成した一方の面に前記マイクロレンズ素子を形成し
たことを特徴とする請求項２，３又は４の立体画像表示
装置。
【請求項８】前記マスクパターンとマイクロレンズ素
子とを一枚の基板上に、紫外線硬化樹脂を用いて形成し
たことを特徴とする請求項２，３又は４の立体画像表示
装置。
【請求項９】前記マスクパターンは前記基板上に２つ
の薄膜を積層して形成しており、このとき前記ディスプ
レイ側の薄膜は前記光源手段側の薄膜に比べて反射率が
低い材質より成っていることを特徴とする請求項２，３
又は４の立体画像表示装置。
【請求項１０】前記マスクパターンは前記基板上に偏
光板を利用して形成されており、該マスクパターン面上
に前記マイクロレンズ素子を形成していることを特徴と
する請求項２，３又は４の立体画像表示装置。
【請求項１１】前記マイクロレンズ素子が、一方向に
屈折力を有するシリンドリカルレンズを複数個、該一方
向に所定のピッチで配列したレンチキュラーレンズであ
ることを特徴とする請求項２，３又は４の立体画像表示
装置。
【請求項１２】前記マイクロレンズ素子が、上下・左
右方向に異なる屈折力を有するトーリックレンズを複数
個、上下・左右方向に所定のピッチで配列したトーリッ
クレンズアレイであることを特徴とする請求項２，３又
は４の立体画像表示装置。