JP2003035885A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏光制御板を用いて立体視を行う際、上下方
向のクロストークのない立体視領域を広げることがで
き、観察者の疲労の少ない立体視ができる立体画像表示
装置を得ること。 【解決手段】 左眼用と右眼用の２個の視差画像を各々
多数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横ス
トライプ視差画像を２個の視差画像に対応して垂直方向
に所定の順序でかつ所定のピッチで繰り返して配列した
合成画像を表示したディスプレイに基づく光束を、各横
ストライプ視差画像に対応した互いに偏光方向を異なら
せた２つのストライプを垂直方向に所定のピッチで繰り
返して配列した偏光制御板と、偏光制御板とディスプレ
イとの間にストライプ状の開口を有するバリアとを備え
ていること。

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
関するものである。

【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】このうち偏光めがねを利用した立体画像表
示装置（立体ディスプレイ）では、左眼用画像と右眼用
画像に対して偏光状態を異ならせ、偏光めがねを用いて
左右の画像を分離している。その偏光状態を異ならせる
ためにディスプレイ側に液晶シャッターを設け、ディス
プレイの表示画像のフィールド信号に同期させて、偏光
状態を切り替え、偏光めがねをかけた観察者は時分割で
片目づつ左右画像を分離して立体視を可能にする方式が
実用化されている。

【０００４】この方式では、フリッカーが生じないよう
にフィールド周波数を約９０〜１２０Ｈｚにする必要が
あり、走査周波数の高いディスプレイが必要となり、現
状で使用できるディスプレイはＣＲＴやＣＲＴを用いた
プロジェクションディスプレイに限られている。

【０００５】それに対して、ディスプレイの表面に偏光
方向が互いに直交する２つの偏光板を交互に横ストライ
プ状に配列した偏光制御板を配置して、ディスプレイの
画像表示部にはその横ストライプのピッチに対応して左
眼用画像と右眼用画像を交互に横ストライプ視差画像と
して表示し、観察者は偏光方向が直交する偏光板を左右
眼に配置した偏光めがねをかけて立体視を行なう方式が
ある。

【０００６】この方式では、同時に左眼画像及び右眼画
像が横ストライプ状に表示されているので、液晶ディス
プレイのように走査周波数が遅くてもフリッカーを生じ
ずに立体視が可能である。後者の方式は例えば、米国特
許第５２６４９６４号や米国特許第５３２７２８５号等
に開示されている。

【０００７】次に図１０〜図１３を用いてこれらに開示
されている立体視の方法について説明する。図１０にお
いて、１０１は立体画像表示装置としてのノート型パソ
コンである。１０２は立体ディスプレイであり、偏光状
態が互いに直交する２つの偏光板４Ｌ，４Ｒを横ストラ
イプ状に配列した偏光制御板４を表示面（ディスプレ
イ）の表面に取りつけられた液晶ディスプレイからなっ
ている。

【０００８】２次元画像を見る時は、観察者は偏光めが
ね１０３をかけずに見るので、偏光の違いを認識せずに
液晶ディスプレイ１０２のすべての画素を左右の各々の
眼で見ることになり、通常の２次元ディスプレイと同じ
ように見ることが出来る。

【０００９】３次元画像を見る時には、観察者は左右眼
で偏光方向が直交している偏光めがね１０３をかけ、左
右眼で偏光方向の異なった画素のみ選択的に見ることに
なり、液晶ディスプレイ１０２に偏光制御板４の横スト
ライプ状の偏光板４Ｌ，４Ｒの偏光方向に対応させて左
右の視差画像を表示させて、立体視を可能としている。

【００１０】次に図１０の立体画像表示装置の立体視の
構成を図１１〜図１３を用いて説明する。図１１（Ａ）
は従来の立体ディスプレイの構成の要部斜視図である。
液晶ディスプレイ１はガラス基板２（２ａ，２ｂ）とそ
の間の液晶、電極などから構成される表示画素部３から
なっている。図中では前面のガラス基板２ａの表面及び
背面のガラス基板２ｂの背面側に配置される偏光方向が
互いに直交する偏光板、及び背面に置かれるバックライ
ト等は省略している。

【００１１】観察側のガラス基板２ａの表面には偏光制
御板４が配置されており、図中の矢印で示すような偏光
方向を有する横ストライプ状の偏光板４Ｌ，４Ｒを交互
に配置している。その製作法としては機械的なカットま
たはフォトリソグラフィなどの手法が用いられている。

【００１２】図１１（Ｂ）で、液晶ディスプレイ１の偏
光板と偏光制御板４との偏光方向の関係を説明する。

【００１３】通常の液晶ディスプレイでは、液晶層から
なる表示画素部３を挟むガラス基板２ａの前側にある偏
光板１１１と後側にある偏光板１１２は偏光方向が図の
ように４５度の方向で互いに直交してクロスニコルの状
態となるように配置されている。ＴＮモードのノーマリ
ホワイトモードでは液晶に電圧をかけない時は白表示、
電圧印加時は黒表示となる。

【００１４】液晶ディスプレイから透過した光は４５度
の偏光方向を持っており、それに対して、偏光制御板４
の各偏光板の偏光方向は図のように水平、垂直方向なの
で、その方向の偏光成分のみが透過する。表示画素部３
の画素がすべて白表示になっていれば、各々の偏光板を
透過してくる光量は同じで、偏光めがねをかけないで見
れば、普通の液晶ディスプレイのように、２次元ですべ
ての画素を見ることが出来る。

【００１５】偏光制御板４の偏光板４Ｌ，４Ｒの横スト
ライプのピッチは、液晶ディスプレイ１の表示画素部３
の一走査線に相当する画素列（Ｌ，Ｒ）の幅とほぼ同等
かわずかに小さいピッチ幅となっている。

【００１６】立体画像を表示する時には、表示画素部３
には一走査線ごとに左眼用画像Ｌ、右眼用画像Ｒを交互
に表示し、左眼用画像Ｌに対しては偏光方向が上下方向
の偏光板４Ｌのストライプが対応し、右眼用画像Ｒに対
しては偏光方向が左右方向の偏光板４Ｒのストライプが
対応するようになっている。

【００１７】観察者は偏光めがねをかけ、左眼には上下
方向の偏光方向を持つ偏光板４Ｌ、右眼には左右方向の
偏光方向を持つ偏光板４Ｒからなる偏光めがねをかけて
見ると、それぞれ偏光方向の直交する偏光はカットされ
るので、左眼には左眼用画像Ｌ、右眼には右眼用画像Ｒ
のみが分離して観察される。

【００１８】図１２は図１１の立体ディスプレイの側面
断面図を示している。液晶ディスプレイ１の表示画素部
３は上下の画素間を分けるブラックマトリクス１０と画
素開口部１１からなり、偏光めがね１３を着けた観察者
の眼１２と各画素開口部１１を結ぶ線上に偏光制御板４
の横ストライプ状の偏光板４Ｌ，４Ｒが各々対応するよ
うになっている。

【００１９】偏光制御板４が液晶ディスプレイ１の表示
画素部３に直接配置できれば、観察者がどの位置に居て
も、表示画素と偏光板４Ｌ，４Ｒは、ずれて見えること
はないが、実際には液晶ディスプレイのガラス基板の厚
さがあり、それよりも近くに置くことは出来ない。その
ため観察者の眼１２の高さにより、表示画素部３と偏光
板４Ｌ，４Ｒの対応関係がずれてきて、観察者の眼１２
の高さにより左右画像Ｌ，Ｒがうまく分離されず、立体
視が出来なくなる。

【００２０】観察者の眼１２が上下方向（Ｖ方向）の位
置ａ１にあるときは各偏光板４Ｌ，４Ｒと各画素開口部
１１は完全に重なって見え、左眼用画像Ｌと右眼用画像
Ｒは完全に分離して、正立体視の状態で正常な立体視が
得られる。

【００２１】もし観察者の眼１２が上下方向（Ｖ方向）
に位置ａ４にずれた場合、各画素開口部１１と眼１２を
結ぶ直線は偏光制御板４の上の隣接する横ストライプ状
の偏光板にまたがってしまい、同じ画素開口部１１から
出た光に互いに直交する偏向成分が混ざって来ることに
なる。

【００２２】さらに、観察者の眼が位置ａ２に行くと同
じ画素開口部１１から出た光は完全に隣接した直交する
偏光方向を持つ横ストライプ状の偏光板を通ることにな
り、左眼には右眼用画像Ｒ、右眼には左眼用画像Ｌのみ
が入り、逆立体視の状態になってしまう。

【００２３】その偏光成分の変化の様子を図１２の左側
のグラフに示す。グラフの横軸はどちらか片眼に入る光
の偏光成分の割合を示して居り、クロストーク量を示
す。観察者の眼が位置ａ１に居て、左右画像が完全に分
離してクロストークがない状態では、正規の偏光成分の
みとなり偏光成分の割合は１とする。正規の偏光成分と
直交する偏光成分のみとなった時は逆立体視の状態で、
偏光成分の割合は０とする。

【００２４】また、偏光成分が半々になったときは０．
５で、半々のクロストークの状態を表わす。偏光成分の
割合は、位置ａ１からずれると次第に小さくなり、クロ
ストークの割合が増え、位置ａ２，ａ３で０となり、完
全な逆立体視になることを示している。

【００２５】図１３において、２０１はこの構成の立体
ディスプレイで、最適な観察距離における立体視域を示
す。２０２は正立体視が出来る領域（実線）、２０３は
逆立体視の領域（点線）で、上下方向（Ｖ方向）に周期
的に現れる。これを見るとクロストークなしで立体視で
きる眼の高さは直線ａ１上にしかなく、上下にずれると
クロストークが発生するため、実質的な上下方向の立体
視域は狭くなっている。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】図１０〜図１３に示す
ような偏光制御板を用いる従来方式の立体ディスプレイ
では、３次元表示の場合、画面の上下方向（Ｖ方向）
に、立体視可能な最適な観察高さが生じ、それよりも高
い位置または低い位置から見ると次第にクロストークが
多くなり、ついには逆立体視の状態となり、立体表示性
能が著しく劣化してくる傾向があった。又立体視するに
は観察者が最適な観察高さに眼を保持する必要があり、
観察者の負担が増大し、疲労の原因になるという欠点が
あった。

【００２７】特に多人数で見る場合に、観察高さに制限
があると、見る位置が限られ、多人数で見るのが困難に
なるという問題点があった。

【００２８】本発明は、偏光制御板を用いて、３次元画
像を表示し、観察する際、適切に設定した所定方向に長
い開口を有するバリア又はレンチキュラレンズ等を用い
ることによってクロストークの少ない立体視域を上下方
向に拡大することができ、観察者の疲労も少なく、多人
数での観察に適した立体画像表示装置の提供を目的とす
る。

【００２９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願における請求項１に記載の発明によれば、左
眼用と右眼用の２個の視差画像を各々多数の横ストライ
プ視差画像に分割し、該分割した横ストライプ視差画像
を前記２個の視差画像に対応して垂直方向に所定の順序
でかつ所定のピッチで繰り返して配列した合成画像をデ
ィスプレイに表示するようにした立体画像表示装置であ
って、前記ディスプレイに基づく光束を、前記各横スト
ライプ視差画像に対応した互いに偏光方向を異ならせた
２つのストライプを垂直方向に前記所定のピッチで繰り
返して配列した偏光制御板と、前記偏光制御板と前記デ
ィスプレイとの間に所定の間隔を保って配置され、前記
横ストライプ視差画像に対応したストライプ状の開口を
有するバリアとを備え、前記偏光制御板と前記バリアを
介して観察者に導光し、前記ディスプレイに表示した画
像情報を立体的に観察可能とした立体画像表示装置を特
徴とする。

【００３０】また本願における請求項５に記載の発明に
よれば、左眼用と右眼用の２個の視差画像を各々多数の
横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横ストライ
プ視差画像を前記２個の視差画像に対応して垂直方向に
所定の順序でかつ所定のピッチで繰り返して配列した合
成画像をディスプレイに表示するようにした立体画像表
示装置において、前記ディスプレイに基づく光束を、前
記各横ストライプ視差画像に対応した互いに偏光方向を
異ならせた２つのストライプを垂直方向に前記所定のピ
ッチで繰り返して配列した偏光制御板と、前記偏光制御
板と前記ディスプレイとの間に所定の間隔を保って配置
され、垂直方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ
を前記横ストライプ視差画像に対応して垂直方向に繰り
返し配列したレンチキュラレンズとを備え、前記偏光制
御板と前記レンチキュラレンズを介して観察者に導光
し、前記ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観
察可能とした立体画像表示装置を特徴とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明における立体画像表
示装置を各図を参照しながら、その実施の形態について
説明する。

【００３２】図１は本発明の実施形態１の要部斜視図、
図２は図１の立体視の観察原理の説明図、図３は図１の
立体視の観察できる領域の説明図である。

【００３３】図中、１は画像表示用の液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ、ディスプレイデバイス）である。液晶ディス
プレイ１は表示画素部３、該表示画素部３の前方と後方
に配置したガラス基板２ａ，２ｂ、ガラス基板２ａの表
面とガラス基板２ｂの背面に偏向方向が互いに直交する
偏光板（不図示）、電極（不図示）、そしてバックライ
ト（光源手段）２１等を有している。

【００３４】画像表示用の表示画素部３には右眼用と左
眼用の２視点に対応する２つの視差画像（Ｒ，Ｌ）が垂
直方向（Ｖ方向）に順番に横ストライプ状に配列して表
示されている。２２はディスプレイ駆動回路であり、デ
ィスプレイ１に横ストライプ合成画像を表示している。
２３は画像処理回路であり、２視点からの立体物の視差
画像から多数の横ストライプ視差画像（視差画像Ｌ，
Ｒ）を切り出して、所定の順序で垂直方向（Ｖ方向）に
所定のピッチで繰り返して配列して合成し、これによっ
て横ストライプ合成画像を生成し、ディスプレイ駆動回
路２２に入力している。

【００３５】４は偏光制御板であり、互いに直交する偏
光を通過させる横ストライプ状の２つの偏光板４Ｌ，４
Ｒを垂直方向に所定のピッチで繰り返して配列してい
る。横ストライプ状の偏光板４Ｌ，４Ｒと表示画素部３
の横ストライプ視差画像Ｌ，Ｒとは各々対応している。
５はバリアであり、偏光制御板４の１つの偏光板のピッ
チ幅よりも狭い幅の横方向に長い横ストライプ状の開口
６ａを設けている。６ｂはバリア５の遮光部である。

【００３６】バリア５はガラス基板にクロムや酸化クロ
ムなどを成膜し、パターンニングにより形成するか、ま
たは樹脂ブラックを塗布し、パターンニングして形成し
ている。

【００３７】次に図２において本実施形態における表示
画素部３に表示した視差画像の立体視の観察状態につい
て説明する。図２において偏光めがね１３を着けた観察
者の眼１２と液晶ディスプレイ１の表示画素部３の視差
画像Ｌ，Ｒが表示される各画素開口部１１を結ぶ線上に
偏光制御板 4の横ストライプ状の各偏光板４Ｌ，４Ｒが
対応するようになっている。その偏光制御板４の前面に
バリア５が配置されている。バリア５の開口６ａは偏光
制御板４の各偏光板４Ｌ，４Ｒに対応して、観察者の眼
１２と視差画像を表示する各画素開口部１１の中心を結
ぶ線上に配置されている。

【００３８】観察者の眼１２が上下方向（Ｖ方向）の位
置ｂ１に居るとき観察者はバリア５の開口６ａと対応す
る偏光板４Ｌ，４Ｒを通して表示画素部３の対応する画
素開口部１１の一部（図中の幅ｗ）を見ることになる。
偏光めがね１３を通して左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒと
は完全に分離され、正立体視の状態で正常な立体視が観
察される。

【００３９】もし観察者が上下方向（Ｖ方向）で位置ｂ
４にずれた場合、バリア５の開口６ａと眼を結ぶ直線は
画素開口部１１の中心からずれるが、見てる幅Ｗは表示
画素部３のブラックマトリクス１０にかからないで、同
じ画素開口部１１の一部を見てることになり、位置ｂ１
と同じように左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒを完全に分離
して、正常な立体視が観察される。

【００４０】観察者がさらに上方のＶ方向に移動するに
つれ、表示画素部３の見てる幅Ｗはブラックマトリクス
１０にかかり、光量が減少し、次第に隣接する画素開口
部１１に移って行く。隣接する画素開口部１１には逆の
眼用の視差画像が表示されており、それを同じ偏光板で
見ることになるので、クロストークが増えて行く。

【００４１】さらに、観察者の眼が位置ｂ２に行くと同
じバリア６の開口６ａを通して、逆の眼用の視差画像
（ＬからＲ又はＲからＬの視差画像）のみを見ることに
なり、左眼には右眼用画像、右眼には左眼用画像のみが
入り、逆立体視の状態になってしまう。

【００４２】その偏光成分の変化の様子を図２の左側の
グラフに示す。グラフの横軸はどちらか片眼に入る光の
偏光成分の割合を示して居り、クロストーク量を示す。
観察者の眼１２が位置ｂ１を含む実線の範囲では、左右
画像が完全に分離してクロストークがない状態で、正規
の偏光成分のみとなり、割合は１となる。点線の範囲は
光量の減少とクロストークの領域で、立体視は著しく劣
化する。次に、位置ｂ２，ｂ３では、偏光成分の割合は
０となり、完全な逆立体視になる。

【００４３】図３に本実施形態において実際の立体視域
を示す。３０１は本実施形態の立体ディスプレイで、最
適な観察距離における立体視域を示している。３０２は
立体視が正しく観察される正立体視域である。３０３は
逆立体視が観察される逆立体視域で、立体視領域と逆立
体視領域が上下方向に周期的に現れる。

【００４４】クロストークなしで立体視できる上下方向
の立体視域が従来例の立体ディスプレイが直線状であっ
たのに対して本実施形態によれば幅を持って、広くなっ
ており、観察者は上下の位置をそれほど気にしなくて
も、良好なる立体視ができ、疲労も少なくなる。

【００４５】本実施形態では偏光制御板４の前面にバリ
ア５を配置したが、バリア５の位置は偏光制御板４のデ
ィスプレイ１側でも良い。また。偏光制御板４の偏光板
の間にバリア部を設けても良い。

【００４６】又、表示画素部３に横ストライプ状の視差
画像ではなく、縦ストライプ状の２つの視差画像を一定
のピッチで配列し、それに伴って偏光制御板４の偏光板
とバリア５の開口部を縦ストライプ状に配列すれば、水
平方向に幅をもった立体視領域が得られる。

【００４７】以上のように本実施形態では、偏光状態の
異なる偏光板を配列した偏光制御板をディスプレイの前
面に配置し、観察者が偏光めがねを用いて観察する際
に、偏光制御板と複数の開口を配列したバリアを組み合
わせている。

【００４８】また、この構成において、偏光制御板は偏
光方向が直交する偏光板を交互に横ストライプ状に配列
した構成とし、又バリアは偏光制御板の横ストライプの
ピッチに対応した横ストライプ状の開口を有し、開口の
幅は偏光制御板のピッチよりも小さくなるようにしたこ
とを特徴としている。

【００４９】図４は本発明の実施形態２の要部斜視図、
図５は図４の立体視の観察原理の説明図、図６は図４の
立体視の観察できる領域の説明図である。

【００５０】本実施形態は図１の実施形態１に比べてバ
リア５を偏光制御板４と液晶ディスプレイ１との間に配
置した点が異なっているだけであり、その他の構成は同
じである。

【００５１】次に図５を用いて本実施形態における表示
画素部３に表示した視差画像の立体視の観察状態につい
て説明する。

【００５２】偏光めがね１３を着けた観察者の眼１２と
液晶ディスプレイ１の表示画素部３の視差画像Ｌ，Ｒが
表示される各画素開口部１１を結ぶ線上に偏光制御板４
の横ストライプ状の各偏光板４Ｌ，４Ｒが対応するよう
になっている。バリア５の開口６ａも同じく、観察者の
眼１２と視差画像を表示する各画素開口部１１の中心を
結ぶ線上に配置され、観察者は偏光制御板４とバリア５
の開口部６ａを通して対応する画素開口部１１を見るこ
とになる。

【００５３】観察者の眼１３が上下方向（Ｖ方向）の位
置ｃ１にあるとき、観察者はバリア５の開口６ａを通し
て、対応する偏光制御板４と表示画素部３の対応する画
素開口部１１の一部（図中の幅Ｗ）を重ねて見ることに
なり、偏光めがね１３を通して見ることにより、左眼用
画像Ｌと右眼用画像Ｒを完全に分離して正常な立体視が
得られる。

【００５４】もし観察者が上下方向（Ｖ方向）にずれた
場合、バリア５の開口６ａと眼を結ぶ直線は対応する画
素開口部１１の中心からずれるが、見てる幅Ｗがブラッ
クマトリクス１０にかからない範囲では、同じ画素開口
部１１の一部を見てることになる。そのとき、バリア５
の開口６ａと眼を結ぶ線が対応する同じ偏光板４の中で
移動するように、バリア５の置く位置を設計すれば、位
置ｃ１と同じように左眼用画像Ｌと右眼用画像Ｒを完全
に分離して正常な立体視が得られる。

【００５５】観察者がさらに上方のＶ方向に移動して行
くと、位置ｃ４では見てる幅Ｗはブラックマトリクス１
０にかかり、光量が減少してクロストークが生じるが、
次第に隣接する画素開口部１１に移って行き、同時に対
応する偏光制御板４も隣接する偏光板に切り換わってゆ
くので、観察者が位置ｃ２に行くと、左右画像Ｌ，Ｒと
偏光板４の偏光方向の組み合わせは変わらず、正立体視
ができる。

【００５６】その偏光成分の変化の様子を図５の左側の
グラフに示す。グラフの横軸はどちらか片眼に入る光の
偏光成分の割合を示して居り、クロストーク量を示す。
観察者が位置ｃ１を含む実線の範囲では、左右画像が完
全に分離してクロストークがない状態で、正規の偏光成
分のみとなり、割合は１となる。点線の範囲は光量の減
少とクロストークの領域で、立体視は著しく劣化する。
次に、位置ｃ２，ｃ３では、左右画像と対応する偏光板
の偏光方向は変わらず、位置ｃ１と同じく正立体視がで
きる。

【００５７】図６に本実施形態において実際の立体視域
を示す。４０１は本実施形態の立体ディスプレイ１を示
して居り、最適な観察距離における立体視域を示す。４
０２は正立体視域で、上下方向に周期的に現れ、逆立体
視域はなくなる。これにより、クロストークなしで立体
視できる上下方向の立体視域はさらに広くなり、観察者
は上下の位置をそれほど気にしなくても、良好なる立体
視ができ、疲労も少なくなる。

【００５８】図７は本発明の実施形態３の要部斜視図、
図８は図７の立体視の観察原理の説明図、図９は図７の
立体視の観察できる領域の説明図である。

【００５９】本実施形態は図４の実施形態２に比べてバ
リア５の代わりに垂直方向Ｖに屈折力を有する横ストラ
イプ状のシリンドリカルレンズ７ａを、垂直方向Ｖに所
定のピッチで配列したレンチキュラレンズ７を配置した
点が異なっており、その他の構成は同じである。

【００６０】本実施形態においては偏光制御板４と液晶
ディスプレイ１との中間にレンチキュラレンズ７を配置
した構成となっている。レンチキュラレンズ７の各シリ
ンドリカルレンズ７ａは水平に並べられ、そのピッチは
偏光制御板４の横ストライプ状の偏光板４Ｌ，４Ｒのピ
ッチに対応している。レンチキュラレンズ７はアクリル
やポリカーボネイトなどの樹脂を成形したものか、また
はガラス基板に感光性樹脂によりレプリカ成形したもの
を用いている。

【００６１】次に図８を用いて本実施形態における表示
画素部３に表示した視差画像の立体視の観察状態につい
て説明する。

【００６２】偏光めがね１３を着けた観察者の眼１２と
液晶ディスプレイ１の表示画素部３の視差画像が表示さ
れる各画素開口部１１を結ぶ線上に偏光制御板４の横ス
トライプ状の各偏光板４Ｌ，４Ｒが対応するようになっ
ている。レンチキュラレンズ７の個々のシリンドリカル
レンズ７ａも同じく、観察者の眼１２と各画素開口部１
１の中心を結ぶ線上に配置され、観察者は偏光板４Ｌ，
４Ｒとシリンドリカルレンズ７ａを通して対応する画素
開口部１１を見ることになる。

【００６３】レンチキュラレンズ７を配置する位置とそ
のシリンドリカルレンズ７ａの曲率は、偏光板４上に表
示画素部３のピッチを偏光板４Ｌ，４Ｒのピッチと一致
させるような倍率で表示画素部３の像が結像するように
設計される。

【００６４】観察者の眼１２が上下方向（Ｖ方向）の位
置ｄ１にあるとき、観察者の眼１２とレンチキュラレン
ズ７のシリンドリカルレンズ７ａの主点Ｏを結ぶ直線上
の表示画素部３の画素開口部１１からの光を対応する偏
光板４Ｌ，４Ｒに結像させ、そこから広がってくる光線
の一部を見ることになる。そのとき、画素開口部１１の
像を対応する偏光板４Ｌ，４Ｒに完全に一対一に結像さ
せるようになっているので、偏光めがね１３を通して見
ることにより、各々対応する偏光板を通った左眼用画像
と右眼用画像が完全に分離され、正常な立体視が得られ
る。

【００６５】観察者の眼１２が位置ｄ２にあるときに
は、眼１２とレンチキュラレンズ７のレンズ主点を結ぶ
直線上には位置ｄ１の時に対して、画素開口部１１と偏
光板４Ｌ，４Ｒの対応は同時に入れ替わっているため、
左眼用画像と右眼用画像の偏光方向の関係は全く同じに
なって正立体視可能である。

【００６６】もし観察者の眼１２が上下方向にずれて、
位置ｄ４にいる場合、眼１２とシリンドリカルレンズ７
ａの主点を結ぶ線上には表示画素部３のブラックマトリ
ックス１０が対応しているが、画素開口部１１は偏光板
４Ｌ，４Ｒ上に結像されているので、偏光板を通過後広
がり、その近傍の隣接する画素開口部の光が観察者の眼
１２に入るため、わずかに暗くなるが正立体視が可能と
なる。

【００６７】その偏向成分の変化の様子を図８の左側の
グラフに示す。グラフの横軸はどちらか片眼に入る光の
偏向成分の割合を示して居り、クロストーク量を示す。
観察者の眼の位置に寄らず、偏光成分の割合は１のまま
変化せず、常に左右画像が完全に分離してクロストーク
がない状態で正立体視ができることを示している。

【００６８】図９は本実施形態における立体視域を示
す。図中５０１は立体ディスプレイを示して居り、最適
な観察距離における立体視域を示す。５０２は立体視が
得られる正立体視域で、逆立体視域はなくなる。図では
正立体視域を便宜的に長方形で示したが、この平面上に
広がっていることを示している。

【００６９】これにより、クロストークなしで立体視で
きる上下方向の立体視域はさらに広くなり、観察者は上
下の位置を気にせず立体視でき、疲労も少なくなる。

【００７０】本実施形態においてレンチキュラレンズの
代わりに、両凸または凸凹のシリンドリカルなマイクロ
レンズを用いても良い。

【００７１】以上のように本実施形態では、偏光状態の
異なる偏光板を配列した偏光制御板をディスプレイの前
面に配置し、観察者が偏光めがねを用いて観察する際、
偏光制御板とディスプレイの画像表示部との間にシリン
ドリカルレンズにより成るマイクロレンズアレイを配置
している。

【００７２】また、この構成において、偏光制御板は偏
光方向が直交する偏光板を交互に横ストライプ状に配列
した構成とし、マイクロレンズアレイは偏光制御板の横
ストライプのピッチに対応してシリンドリカルレンズを
水平に並べたレンチキュラレンズからなることを特徴と
している。

【００７３】以上の各実施形態１，２，３では画像表示
手段として液晶ディスプレイを用いた場合で説明した
が、プラズマディスプレイ、蛍光表示管、ＥＬディスプ
レイ、ＣＲＴや背面投射型のプロジェクションディスプ
レイなどのディスプレイでも同様に画面前面に偏光制御
板、バリアまたはマイクロレンズアレイを配置した構成
を用いれば、同様な効果が得られる。

【００７４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、偏光制御
板を用いて、３次元画像を表示する際、適切に設定した
バリア又はレンチキュラレンズ等を用いることによって
クロストークの少ない立体視域を上下方向に拡大するこ
とができ、観察者の疲労も少なく、多人数での観察に適
した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】 本発明の実施形態１の構成の要部斜視図

【図２】 本発明の実施形態１の側面断面図

【図３】 本発明の実施形態１の立体視域の説明図

【図４】 本発明の実施形態２の構成の要部斜視図

【図５】 本発明の実施形態２の側面断面図

【図６】 本発明の実施形態２の立体視域の説明図

【図７】 本発明の実施形態３の構成の要部斜視図

【図８】 本発明の実施形態３の側面断面図

【図９】 本発明の実施形態３の立体視域の説明図

【図１０】 従来の立体視システムの要部斜視図

【図１１】 従来の構成の要部斜視図と偏光板の偏光方
向の関係を示す説明図

【図１２】 図１０の側面断面図

【図１３】 図１０の立体視域の説明図

【符号の説明】

１液晶ディスプレイ ２（２ａ，２ｂ）ガラス基板 ３表示画素部 ４偏光制御板 ４Ｌ，４Ｒ偏光板 ５バリア ６ａ 開口部 ６ｂ遮光部 ７レンチキュラレンズ ７ａ シリンドリカルレンズ ２１バックライト ２２ディスプレイ駆動回路 ２３画像処理回路 １０２立体ディスプレイ １０３偏光めがね

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H059 AA24 AA35 2H088 EA06 EA10 MA01 MA07 5C061 AA02 AA21 AB14 AB17 AB20

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】左眼用と右眼用の２個の視差画像を各々多
   数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横スト
   ライプ視差画像を前記２個の視差画像に対応して垂直方
   向に所定の順序でかつ所定のピッチで繰り返して配列し
   た合成画像をディスプレイに表示するようにした立体画
   像表示装置であって、 前記ディスプレイに基づく光束を、前記各横ストライプ
   視差画像に対応した互いに偏光方向を異ならせた２つの
   ストライプを垂直方向に前記所定のピッチで繰り返して
   配列した偏光制御板と、 前記偏光制御板と前記ディスプレイとの間に所定の間隔
   を保って配置され、前記横ストライプ視差画像に対応し
   たストライプ状の開口を有するバリアと、を備え、 前記偏光制御板と前記バリアを介して観察者に導光し、
   前記ディスプレイに表示した画像情報を立体的に観察可
   能としたことを特徴とする立体画像表示装置。
2. 【請求項２】所定の観察位置と前記ディスプレイの横ス
   トライプ視差画像の中心を結ぶ直線上に前記偏光制御板
   のストライプと前記バリアのストライプ状の開口の各々
   の中心が一致するように配置したことを特徴とする請求
   項１に記載の立体画像表示装置。
3. 【請求項３】所定の観察位置から観察者の眼が上下方向
   に移動して観察者の眼から前記バリアのストライプ状の
   開口を通して観察される前記ディスプレイの横ストライ
   プ視差画像が隣接する横ストライプ視差画像に切り替る
   とき，対応する前記偏光制御板のストライプも隣接する
   ストライプに切り替るように該バリア及び該偏光制御板
   のピッチと配置間隔を所定の値に設定したことを特徴と
   する請求項２に記載の立体画像表示装置。
4. 【請求項４】前記バリアのストライプ状の開口の幅は前
   記偏光制御板のストライプのピッチよりも狭いことを特
   徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
5. 【請求項５】左眼用と右眼用の２個の視差画像を各々多
   数の横ストライプ視差画像に分割し、該分割した横スト
   ライプ視差画像を前記２個の視差画像に対応して垂直方
   向に所定の順序でかつ所定のピッチで繰り返して配列し
   た合成画像をディスプレイに表示するようにした立体画
   像表示装置であって、 前記ディスプレイに基づく光束を、前記各横ストライプ
   視差画像に対応した互いに偏光方向を異ならせた２つの
   ストライプを垂直方向に前記所定のピッチで繰り返して
   配列した偏光制御板と、 前記偏光制御板と前記ディスプレイとの間に所定の間隔
   を保って配置され、垂直方向に屈折力を有するシリンド
   リカルレンズを前記横ストライプ視差画像に対応して垂
   直方向に繰り返し配列したレンチキュラレンズとを備
   え、 前記偏光制御板と前記レンチキュラレンズを介して観察
   者に導光し、前記ディスプレイに表示した画像情報を立
   体的に観察可能としたことを特徴とする立体画像表示装
   置。
6. 【請求項６】所定の観察位置と前記ディスプレイの横ス
   トライプ視差画像の中心を結ぶ直線上に前記偏光制御板
   のストライプと前記レンチキュラレンズのシリンドリカ
   ルレンズの各々の中心が一致するように配置したことを
   特徴とする請求項５に記載の立体画像表示装置。
7. 【請求項７】所定の観察位置から観察者の眼が上下方向
   に移動して観察者の眼から前記レンチキュラレンズのシ
   リンドリカルレンズを通して観察される前記ディスプレ
   イの横ストライプ視差画像が隣接する横ストライプ視差
   画像に切り替るとき，対応する前記偏光制御板のストラ
   イプも隣接するストライプに切り替るように該レンチキ
   ュラレンズ及び該偏光制御板のピッチと配置間隔を所定
   の値に設定したことを特徴とする請求項６に記載の立体
   画像表示装置。
8. 【請求項８】前記レンチキュラレンズのシリンドリカル
   レンズの曲率は前記ディスプレイの横ストライプ視差画
   像の像を前記偏光制御板のストライプの上に結像させる
   ように設定されることを特徴とする請求項５に記載の立
   体画像表示装置。
9. 【請求項９】前記レンチキュラレンズは、前記偏光制御
   板と前記ディスプレイとの略中間位置に配されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の立体画像表示装置。
10. 【請求項１０】前記偏光制御板は、前記各横ストライプ
    視差画像に対応した互いに偏光方向を直交させた２つの
    ストライプを垂直方向に前記所定のピッチで繰り返して
    配列されていることを特徴とする請求項１または５に記
    載の立体画像表示装置。