WO2004042452A1 - 映像表示装置 - Google Patents

Abstract

画面に表示された互いに異なる映像を分離手段にて分離して観察者に導く映像表示装置であり、立体映像表示装置などとして構成される。４眼式立体映像表示装置の場合、画面の水平方向に両眼視差を有する映像①と映像②と映像③と映像④とが所定ピッチで並び、この「映像①映像②映像③映像④」の最小単位映像グループが繰り返し存在している。最小単位映像グループに対応して一つの開口１が形成されており、各開口１の輪郭線には画素の輪郭線に対して非平行となる斜め線部が存在している。

Description

明 細 書 映像表示装置 技術分野

この発明は、 観察者に立体視させたリ複数の観察者に異なる映像を見 せたりするのに利用される映像表示装置に関する。 背景技術

従来より、 特殊な眼鏡を必要とせずに立体映像表示を実現する方法と して、 パララックスバリア方式やレンチキユラ一レンズ方式等が知られ ているが、 これらの方式は両眼視差を有する右眼用映像と左眼用映像と を、 例えば縦ス トライプ状に画面に交互に表示し、 この表示映像をパラ ラックスバリァゃレンチキュラーレンズ等で分離して観察者の右眼と左 眼に各々導く ことで立体視を行わせるものである。

図 1 0は、 4眼式立体視方式の立体映像表示装置の原理を例示した説 明図である。 画面 1 1 の水平方向に両眼視差を有する映像①と映像②と 映像③と映像④とが所定ピッチで並び、 この 「映像①映像②映像③映像 ④」 の最小単位映像グループが繰り返し存在している。 パララックスバ リア 1 2の各開口 1 2 aは各最小単位映像グループに対応して存在し、 各最小単位映像グループである 「映像①映像②映像③映像④」 を分離し て観察者に与える。 これにより、 観察者は立体視が行なえる。

図 1 1 は、 4つの異なる映像をそれぞれ異なる観察者に見せる映像表 示装置の原理を例示した説明図である。 この映像表示装置も図 1 0に示 した立体映像表示装置と同様に、 画面 1 1 とパララックスバリア 1 2と から成る。 パララックスバリア 1 2の各開口 1 2 aは各最小単位映像グ ループである 「映像①映像②映像③映像④」 を分離して観察者に与える < これにより、 各観察者は互いに異なる映像を見ることになる。

なお、 同一映像を縦方向の画素を利用して表示する場合には、 パララ ックスバリア 1 2の開口 1 2 aは、 図 1 2に示すように、 一般に縦ス ト ライプ状に形成される。 また、 同一映像を縦方向の画素を利用して表示 する場合には、 パララックスバリアの開口は斜め方向に並ぶ （特許第 3 0 9 6 6 1 3号参照） 。

ところで、 観察者の眼にパララックスバリァ 1 2の開口 1 2 aを介し て画素からの光が与えられるとき、 図 1 3の （ a ) に示すように、 画素 全体の光が与えられる状態と、 同図の （ b ) に示すように非画素部が見 えてしまう状態とが形成されてしまうことになリ、 前者明部と後者暗部 の混在が観察者に対してモアレを感じさせてしまうことになる。

前記モアレを低減するためには、 図 1 4に示しているように、 開口 1 2 aを大きくすればよい。 大きな開口 1 2 aであれば、 同図 （ a ) ( b ) ( c ) に示すように、 画素と開口 1 2 a との位置関係が変化して も、 略同じ光量が観察者の眼に導かれることになるため、 明部と暗部の 差が低減されてモアレは軽減される。 しかしながら、 大きな開口 1 2 a を採用すると、 クロス トークを招来してしまう。 特に、 画素ピッチが 0 . 0 4 m m程度の画面 （ディスプレイ） では、 モアレ低減のために開口 1 2 aの幅を 0 . 0 8 m m程度とすることが必要になり、 このような画素 に対して相対的に大きな開口ではクロス トークが非常に多くなる。 また, 図 1 4に示した開口 1 2 aでは、 同図 （ a ) 乃至 （ c ) の間で回折の仕 方が変わるため、 モアレを十分に^減することができない。 発明の開示

この発明は、 上記の事情に鑑み、 分離手段の開口等 （分離要素） をェ 夫することで映像表示装置における各種の不満 ■ 不都合を解消すること を目的とする。

この発明の映像表示装置は、 上記の課題を解決するために、 画面に表 示された互いに異なる映像を分離手段にて分離して観察者に導く映像表 示装置において、 前記異なる映像の表示を担う最小単位映像グループに 対応して一つの分離要素が存在しておリ、 各分離要素の輪郭線には画素 の輪郭線に対して非平行となる斜め線部が存在していることを特徴とす る。

上記の構成であれば、 斜め線部の態様によっては、 各分離要素と画素 との相対位置変化による明るさの変化が滑らかになり、 分離要素をあま リ大き〈 しないでモアレを軽減することができ、 また、 斜め線部の態様 によっては、 後述するごとく分離手段が液晶パネルから成る構成におい て、 斜め線部は透明電極の断線を防止するなど、 映像表示装置における 不都合 ■ 不満を解消する。

前記最小単位映像グループは行毎に一画素ずつ横方向にずれて存在し. これに対応して分離要素が形成されていてもよい （以下、 この項におい て斜めバリア構成という） 。

上記斜めバリァ構成において、 視点数が 2より多く設定されていると 共に、 前記分離要素は斜め方向の同一映像用の画素との間隔よりも、 斜 め方向の他の映像用の画素との間隔が遠くなる形状を有しているのがよ し、。 これによれば、 前記他の映像用の画素からの漏れ光が遮断され易く， クロス トークの低減が図れる。

また、 上記斜めバリア構成において、 縦方向線に斜め線部が存在して おり、 斜め方向に並ぶこととなる分離要素群が互いに連結されていても よい。 また、 かかる連結構造において、 各分離要素の前記斜め線部は一 直線上に並ばないように構成されているのが望ましい。 一方、 画素間ピ ツチが 0 . 0 8 m m以下とされ、 耳つ各分離要素の前記斜め線部が一直 線上に並ぶように構成されていてもよい。

また、 上記斜めバリア構成において、 縦方向線に斜め線部が存在して おり、 斜め方向に並ぶこととなる分離要素群は互いに連結されず、 且つ 各分離要素の前記斜め線部が一直線上に並ぶように構成されていてもよ い。

最小単位映像グループは行毎にずれないで存在し、 これに対応して分 離要素が形成されていてもよい （以下、 この項において縦バリア構成と いう） 。 この縦バリア構成において、 縦方向線に斜め線部が存在してお リ、 縦方向に並ぶこととなる分離要素群は互いに連結されていてもよい ₍ 分離要素は四角形状を有し、 縦方向線及び横方向線の双方に斜め線部 が存在していてもよい。 また、 分離要素は斜め線部と して曲線を有する ものでもよい。

分離要素と画素とが取り得る位置関係の全ての状態で斜め線部が画素 上に位置するのがよく、 光の回折の影響を平均化することが可能となる ため、 モアレ低減において理想的となる。 この場合、 分離要素の上辺部 中心と下辺部中心との水平方向距離が水平画素ピッチに等しく してもよ し、。 また、 分離要素の右辺部中心と左辺部中心との垂直方向距離が垂直 画素ピッチに等しく してもよい。

分離要素は開口から成るものでもよい。 或いは、 分離要素はレンズ素 子から成るものでもよい。

上記斜めバリァ構成において、 視点数が 2に設定されていると共に、 前記分離手段は液晶パネルにより構成されて分離/非分離の切り替えが 行なえ、 前記液晶パネルの透明電極部分に形成される分離要素となる開 口部の角が落とされることによって斜め線部が存在していてもよい。 こ れによれば、 斜めに隣接する開口部同士の角の存在によって透明電極部 分に孤立部分 （断線部分） ができてしまうのを防止することができる。 図面の簡単な説明

図 1 はこの発明の実施形態を示す図であって、 映像表示装置における 映像配列及び分離手段の開口を示した説明図である。 図 2はこの発明の 実施形態を示す図であって、 映像表示装置における画素配列及び分離手 段の開口を示した説明図である。 図 3はこの発明の実施形態を示す図で あって、 映像表示装置における映像配列及び分離手段の開口を示した説 明図である。 図 4はこの発明の実施形態を示す図であって、 同図 （ a ) は映像配列を示した説明図であり、 同図 （ b ) は分離手段の開口を示し た説明図である。 図 5はこの発明の実施形態を示す図であって、 同図

( a ) 乃至 （ e ) はそれぞれ開口の例を示した説明図である。 図 6はこ の発明の実施形態を示す図であつそ、 映像表示装置における映像配列及 び分離手段の開口を示した説明図である。 図 7はこの発明の実施形態を 示す図であって、 映像表示装置における映像配列及び分離手段の開口を 示した説明図である。 図 8はこの発明の実施形態を示す図であって、 映 像表示装置における分離手段の開口を示した説明図である。 図 9はこの 発明の実施形態を示す図であって、 映像表示装置における液晶パネルか ら成る分離手段の開口を示した説明図である。 図 1 0は 4眼式立体映像 表示装置を示した説明図である。 図 1 1 は 4つの異なる映像を観察者に それぞれ導く ことができる映像表示装置を示した説明図である。 図 1 2 は従来の画面上の画素並びと開口との関係を示した説明図である。 図 1 3は従来の画面上の画素並びと開口との関係を示した説明図である。 図 1 4は従来の画面上の画素並びと開口との関係を示した説明図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 この発明の実施形態の映像表示装置を図 1 乃至図 9に基づいて 説明していく。 なお、 映像表示装置の全体構成は従来項で述べた図 1 0 や図 1 1 の構成を採用できるものであり、 説明の重複による冗長をさけ るため、 全体構成の説明は省略している。

図 1 に示す構成では、 最小単位映像グループである 4つの映像 （画 素） 「映像①映像②映像③映像④」 が画面の水平方向に繰り返し並んで おり、 最小単位映像グループは行毎にずれずに存在している。 各最小単 位映像グループに対応して一つの開口 1 が存在しており、 各開口 1 の輪 郭線には、 図 2にも示すように、 画素 （R， G , B ) の輪郭線に対して 非平行となる斜め線部が存在している。 図 1 及び図 2 ( a ) ( b )

( c ) に示している開口 1 は、 いずれも平行四角形状を有しており、 縦 方向線に斜め線部が存在している。

図 2 ( a ) に示す開口 1 は、 その中心に画素が存在する状態で右上角 が中心画素の右上角に一致し、 右下角が右隣画素の左下角に一致し、 左 上角が左隣画素の右上角に一致し、 左下角が中心画素の左下角に一致す る。 図 2 ( b ) に示す開口 1 は、 その中心に画素が存在する状態で右上 角が中心画素の左上角に一致し、 右下角が右隣画素の左下角に一致し、 左上角が左隣画素の右上角に一致し、 左下角が中心画素の右下角に一致 する。 図 2 ( c ) に示す開口 1 は、 その中心に画素が存在する状態で右 上角が中心画素の上辺中央に一致し、 右下角が右隣画素の下辺中央に一 致し、 左上角が左隣画素の上辺中央に一致し、 左下角が中心画素の下辺 中央に一致する。

図 2 ( b ) 及び図 2 ( c ) の開口 1 は、 開口上辺中央と開口下辺中央 との間の水平距離が画素ピッチと同じになっておリ、 どの状態でも斜め 線部が画素上に存在する （開口部内で開口と画素との全ての位置関係が 実現されている） ため、 光の回折の影響を平均化でき、 モアレを低減す る上で理想的といえる。 図 2 ( c ) の開口 1 は、 常に隣の画素も見えて しまうが、 その割合は図 1 4の構成で画素ピッチ 0 . 0 4 m m , 開口幅 0 . 0 8 m mとする場合に比べ、 段に低くなる。 なお、 モアレは人の 眼で認識できないレベルであれば十分であるので、 図 2 ( a ) の構成で もよく、 かかる構成では残存クロス トークの軽減効果が高まる。

図 3に示す構成では、 最小単位映像グループである 4つの映像 （画 素） 「映像①映像②映像③映像④」 が画面の水平方向に繰り返し並んで おリ、 最小単位映像グループは行毎に一画素ずつ横方向にずれて存在す る。 各最小単位映像グループに対応して一つの開口 1 が存在しており、 前記一画素ずつのずれに対応するために、 いわゆる斜めバリア方式とな る。 また、 図 4 ( a ) は図 3の構成における画面上の画素並びを示し、 図 4 ( b ) は開口 1 を有するバリアを示している。 各開口 1 は前述した ように、 その輪郭線において斜め線部が存在しており、 図 2 ( a ) ( b ) ( c ) に示した開口 1 が利用される。 斜めバリア方式においては. 或る画素から遠い視点の映像が表示される画素 （例えば、 映像①の画素 に対して映像③の画素） からの漏れ光が入り難くするのがよい。 図 3に 示した構成では、 開口 1 は垂直線に対して左上角と右下角が出っ張り、 右上角と左下角は出っ張らないものとなり、 上記漏れ光の入射を防止で きる。

上記漏れ光の入射を防止できる他の開口と しては、 図 5 ( a ) ( b ) に示す形状の開口 1 とすることができる。 また、 図 5 ( c ) に示すよう な、 >字形状の開口 1 とすることもできる。 更に、 図 5 ( d ) ( e ) に 示すように、 斜め線部として曲線を有する開口 1 とすることもでき、 各 開口 1 と画素との相対位置変化による明るさの変化を滑らかになるもの であれば、 どのような斜め線部でもよい。 図 5 ( a ) 乃至 （ e ) の開口 1 は図 1 の構成においても用いることができる。 図 6に示す構成では、 開口 1 は四角形状を有し、 縦方向線及び横方向 線の双方に斜め線部が存在している。 このような開口 1 は図 1 の構成に おいても用いることができる。

図 7に示す構成では、 各開口 1 においてその縦方向線に斜め線部が存 在しており、 斜め方向に並ぶこととなる開口群 1 …が互いに連結され、 且つ各開口 1 の前記斜め線部は一直線上に並ばないようになっている。 なお、 開口同士を繋ぐ構造は、 図 1 の構成にも適用できる。 図 7の構成 において、 画素ピッチが狭くなるほど開口接続箇所の段差は小さくなる 小さくても段差が有る方が、 クロス トーク防止とモアレ防止の両立を図 る設計が行い易い。 画素間ピッチが 0 . 0 8 m m以下とされる場合には 開口接続箇所の段差をなく して斜めス トライプ状とすることもできる。 すなわち、 画素間ピッチを 0 . 0 8 m m以下に設定し、 開口同士を繋ぐ 構造とし且つ各開口 1 の斜め線部が一直線上に並ぶようにしてもよい。 図 8に示す構成では、 各開口 1 おいてその縦方向線に斜め線部が存 在しており、 斜め方向に並ぶこととなる開口群 1 …は互いに連結されず. 且つ各開口 1 の前記斜め線部が一直線上に並ぶように構成されている。 この図 8の構成は、 斜めス トライプとは異なるものであり、 各開口 1 が 互いに連結されず、 独立したものとなる。 斜めス トライプでは、 垂直方 向の集光位置を設定することはできないが、 開口を独立させて有する上 記図 8の構成では、 垂直方向の集光位置を設定することが可能であり、 垂直方向の集光位置は水平方向の集光位置に合わせたり、 或いは、 意図 的に異ならせるといったことも可能となる。

図 9に示す構成は、 図 3等に示した斜め画素配置でバリアを例えば液 晶パネルにより構成することでバリァ状態と非バリァ状態を形成できる ようにしたものであり、 2眼立体ネ ΐ構成とする場合には、 図の黒塗り部 分が透明電極形成領域となり、 白抜き部分がバリア時における開口 1 と なる。 この開口 1 は四隅の角が落とされることで斜め線領域を有するも のであり、 このように角が落とされたことで、 透明電極部分に孤立部分 (断線部分） ができてしまうのを防止することができる。 なお、 必ずし も四隅全ての角を落とす必要はなく、 対角上の一対の角のみ落と した形 状 （図 5 ( a ) 参照） と してもよい。 勿論、 開口 1 を平行四辺形状とし て、 その角を落とした形状とすることもでき、 断線防止とモアレ低減を 両立させることもできる。

なお、 以上説明した例では、 開口による映像分離を示したが、 開口に 代えてレンズ素子を用いてもよいものである。 また、 光源側に分離手段 を配置する構成としてもよいものである。

以上説明したように、 この発明によれば、 分離要素の輪郭線には斜め 線部が存在しており、 斜め線部の態様によっては、 各分離要素と画素と の相対位置変化による明るさの変化が滑らかになリ、 分離要素をあまリ 大き〈 しないで （クロス トークが多くなるのを防止しつつ） モアレを軽 減することができ、 また、 斜め線部の態様によっては、 2眼式で分離手 段が斜めバリアで液晶パネルから成る構成において、 斜め線部は透明電 極の断線を防止するという効果を奏する。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 画面に表示された互いに異なる映像を分離手段にて分離する映像 表示装置において、 前記異なる映像の表示を担う最小単位映像グループ に対応して一つの分離要素が存在しており、 各分離要素の輪郭線には画 素の輪郭線に対して非平行となる斜め線部が存在していることを特徴と する映像表示装置。

2 . 請求項 1 に記載の映像表示装置において、 前記最小単位映像グル 一プは行毎に一画素ずつ横方向にずれて存在し、 これに対応して分離要 素が形成されていることを特徴とする映像表示装置。

3 . 請求項 2に記載の映像表示装置において、 視点数が 2より多く設 定されていると共に、 前記分離要素は斜め方向の同一映像用の画素との 間隔よリも、 斜め方向の他の映像用の画素との間隔が遠くなる形状を有 していることを特徴とする映像表示装置。

4 . 請求項 2又は請求項 3に記載の映像表示装置において、 縦方向線 に斜め線部が存在しており、 斜め方向に並ぶこととなる分離要素群が互 いに連結されていることを特徴とする映像表示装置。

5 . 請求項 4に記載の映像表示装置において、 各分離要素の前記斜め 線部は一直線上に並ばないように構成されていることを特徴とする映像 表示装置。

6 . 請求項 4に記載の映像表示装置において、 画素間ピッチが 0 . 0 8 m m以下とされ、 且つ各分離要素の前記斜め線部が一直線上に並ぶよ うに構成されていることを特徴とする映像表示装置。

7 . 請求項 2又は請求項 3に記載の映像表示装置において、 縦方向線 に斜め線部が存在しており、 斜め方向に並ぶこととなる分離要素群は互 いに連結されず、 且つ各分離要素の前記斜め線部が一直線上に並ぶよう に構成されていることを特徴とする映像表示装置。

8 . 請求項 1 に記載の映像表示装置において、 前記最小単位映像グル 一プは行毎にずれないで存在し、 これに対応して分離要素が形成されて いることを特徴とする映像表示装置。

9 . 請求項 8に記載の映像表示装置において、 縦方向線に斜め線部が 存在しており、 縦方向に並ぶこととなる分離要素群は互いに連結されて いることを特徴とする映像表示装置。

1 0 . 請求項 1 乃至請求項 9のいずれかに記載の映像表示装置におい て、 前記分離要素は四角形状を有し、 縦方向線及び横方向線の双方に斜 め線部が存在していることを特徴とする映像表示装置。

1 1 . 請求項 1 乃至請求項 8のいずれかに記載の映像表示装置におい て、 前記分離要素は、 斜め線部として曲線を有することを特徴とする映 像表示装置。

1 2 . 請求項 1 乃至請求項 1 1 のいずれかに記載の映像表示装置にお いて、 前記分離要素と画素とが取り得る位置関係の全ての状態で斜め線 部が画素上に位置することを特徴 する映像表示装置。

1 3 . 請求項 1 2に記載の映像表示装置において、 前記分離要素の上 辺部中心と下辺部中心との水平方向距離が水平画素ピッチに等しいこと を特徴とする映像表示装置。

1 4 . 請求項 1 2又は請求項 1 3に記載の映像表示装置において、 前 記分離要素の右辺部中心と左辺部中心との垂直方向距離が垂直画素ピッ チに等しいことを特徴とする映像表示装置。

1 5 . 請求項 1 乃至請求項 1 4のいずれかに記載の映像表示装置にお いて、 分離要素は開口から成ることを特徴とする映像表示装置。

1 6 . 請求項 1 乃至請求項 1 4のいずれかに記載の映像表示装置にお いて、 分離要素はレンズ素子から成ることを特徴とする映像表示装置。

1 7 . 請求項 2に記載の映像表示装置において、 視点数が 2に設定さ れていると共に、 前記分離手段は液晶パネルにより構成されて分離 Z非 分離の切リ替えが行なえ、 前記液晶パネルの透明電極部分に形成される 分離要素となる開口部の角が落とされることによって斜め線部が存在し ていることを特徴とする映像表示装置。