JP2012058265A - 立体画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体画像表示装置において、鉛直方向における解像度の低下を抑制する。
【解決手段】画像生成部、偏光板および偏光軸制御板を有する立体画像表示装置において、偏光軸制御板は、右目用画像光が入射する右目偏光領域および右目偏光領域に隣接して配され、左目用画像光が入射する左目偏光領域を有し、右目偏光領域および左目偏光領域は、右目用画像生成領域および左目用画像生成領域にそれぞれ対応し、画像生成部は、水平方向および鉛直方向に二次元的に配されたピクセルを有し、ピクセルはサブピクセルから構成され、サブピクセルは上下に分割された右目用サブピクセルおよび左目用サブピクセルから構成され、右目用画像生成領域および左目用画像生成領域が、右目用サブピクセルおよび左目用サブピクセルに対応する。
【選択図】図４

Description

本発明は、立体画像表示装置に関する。特に、本発明は、鉛直方向における解像度の低下を抑制する立体画像表示装置に関する。

液晶ディスプレイと位相差板とを組み合わせた立体画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この立体画像表示装置では、液晶ディスプレイのピクセルを水平方向に対して一ライン毎に右目用ピクセル領域および左目用ピクセル領域を交互に配し、位相差板もそれに対応するように右目領域および左目領域を交互に設けている。
特開平１０−２５３８２４号公報

上記立体画像表示装置の場合、液晶ディスプレイのピクセルを水平方向に対して一ライン毎に右目用ピクセル領域および左目用ピクセル領域を交互に配しているため、観察者の右目および左目に入るそれぞれの画像情報量は、平面（二次元）の画像表示装置を観察した場合に比べ、半分の画像情報量となる。このため特に鉛直方向における解像度が低下するという問題点を有していた。

上記課題を解決するために、本発明の第一の形態においては、立体画像表示装置であって、右目用画像光を生成する右目用画像生成領域および左目用画像光を生成する左目用画像生成領域を有する画像生成部と、画像生成部が生成した右目用画像光および左目用画像光を同一の偏光方向で出射する偏光板と、偏光板から右目用画像光および左目用画像光を入射し、右目用画像光および左目用画像光の偏光軸が互いに直交した直線偏光、または、偏光軸の回転方向が互いに逆方向である円偏光として出射する偏光軸制御板とを備え、偏光軸制御板は、右目用画像光が入射する右目偏光領域および右目偏光領域に隣接して配され、左目用画像光が入射する左目偏光領域を有し、右目偏光領域および左目偏光領域は、右目用画像生成領域および左目用画像生成領域にそれぞれ対応し、画像生成部は、水平方向および鉛直方向に二次元的に配されたピクセルを有し、ピクセルはサブピクセルから構成され、サブピクセルは上下に分割された右目用サブピクセルおよび左目用サブピクセルから構成され、右目用画像生成領域および左目用画像生成領域が、右目用サブピクセルおよび左目用サブピクセルに対応する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴のすべてを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本発明によれば、鉛直方向における解像度の低下を抑制した立体画像表示装置を提供することができる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態の立体画像表示装置１００の分解斜視図である。立体表示装置１００は、光源１２０と、偏光板１５０と、画像生成部１６０と、偏光板１７０と、偏光軸制御板１８０とをこの順で備える。また、この立体画像表示装置１００に表示される立体画像を観察者が観察する場合、図１における偏光軸制御板１８０よりも右側から観察する。

光源１２０は、観察者から見て立体画像表示装置１００の最も奥側に配され、立体画像表示装置１００を使用している状態（以下、「立体画像表示装置１００の使用状態」という）において、白色の無偏光を偏光板１５０の全面に向けて出射する。なお、本実施形態では、光源１２０に面光源を用いているが、面光源に替えて例えば点光源と集光レンズとの組み合わせでもよい。この点光源の一例は発光ダイオード（LED）等であり、集光レンズの一例は、フレネルレンズシートである。

偏光板１５０は、画像生成部１６０における光源１２０側に配される。偏光板１５０は、透過軸および当該透過軸に直交する吸収軸を有し、光源１２０から出射された無偏光が入射すると透過軸の方向と平行な偏光軸の光を透過し、吸収軸の方向と平行な偏光軸の光を遮断する。ここで偏光軸の方向とは、光における電界の振動方向のことをいい、偏光板１５０における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、観察者が立体画像表示装置１００を見たときの水平方向に対し右上４５度の方向である。

画像生成部１６０は、右目用画像生成領域１６２および左目用画像生成領域１６４を有する。これら右目用画像生成領域１６２および左目用画像生成領域１６４は、図１に示すように、画像生成部１６０を水平方向に区切った領域であり、複数の右目用画像生成領域１６２および左目用画像生成領域１６４が鉛直方向に互い違いに配されている。立体画像表示装置１００の使用状態において、画像生成部１６０の右目用画像生成領域１６２および左目用画像生成領域１６４には、それぞれ右目用画像および左目用画像が生成される。このとき、偏光板１５０を透過した偏光が画像生成部１６０の右目用画像生成領域１６２および左目用画像生成領域１６４に入射すると、右目用画像生成領域１６２を透過した偏光は右目用画像の画像光（以下、「右目用画像光」という）となり、左目用画像生成領域１６４を透過した偏光は左目用画像の画像光（以下、「左目用画像光」という）となる。なお右目用画像生成領域１６２を透過した右目用画像光および左目用画像生成領域１６４を透過した左目用画像光は、それぞれ特定方向の偏光軸を有する直線偏光である。ここで、それぞれ特定方向の偏光軸とは、互いに同じ方向であってもよく、図１に示す例においては、共に偏光軸が後述する偏光板１７０の透過軸の方向と同じ方向である。

画像生成部１６０は、二枚の透明基板間に液晶を封止した液晶セルからなる液晶ディスプレイが用いられる。透明基板の表面に形成され、液晶を駆動する透明電極は、ピクセルを構成するサブピクセルをさらに上下に分割した右目用サブピクセルおよび左目用サブピクセル毎に形成されている。画像生成部１６０を水平方向に区切った右目用画像生成領域１６２および左目用画像生成領域１６４は、この右目用サブピクセルおよび左目用サブピクセルにそれぞれ対応するように交互に配されている。ここで、ピクセルとは、画像を扱うときの単位をいい、色調および階調の色情報を有する。画像生成部１６０において、ピクセルは水平方向および鉛直方向に二次元的に配されている。また、サブピクセルとは、ピクセルを３つに分けた赤領域、緑領域および青領域のそれぞれをいい、これらの色を強めたり弱めたりしながら様々な色を表現する最小単位である。

偏光板１７０は、画像生成部１６０における観察者側に配される。この偏光板１７０は、上記右目画像生成領域１６２を透過した右目用画像光、および、上記左目画像生成領域１６４を透過した左目用画像光が入射すると、これらのうち偏光軸が透過軸と平行な光を透過し、偏光軸が吸収軸と平行な光を遮断する。ここで、偏光板１７０における透過軸の方向は、図１に矢印で示すように、観察者が立体表示装置１００を見たときの水平方向から左上４５度の方向である。

偏光軸制御板１８０は、右目偏光領域１８１および左目偏光領域１８２を有する。この偏光軸制御板１８０における右目偏光領域１８１および左目偏光領域１８２の位置および大きさは、立体表示装置１００を正面の中央位置において所定の観察距離から観察した場合に、右目偏光領域１８１には、上記右目画像生成領域１６２を透過した右目用画像光が入射し、左目偏光領域１８２には、上記左目画像生成領域１６４を透過した左目用画像光が入射するように配される。

右目偏光領域１８１は、入射した右目用画像光の偏光軸を回転させずにそのまま透過する。また、左目偏光領域１８２は、入射した左目用画像光の偏光軸を右目偏光領域１８１に入射した右目用画像光の偏光軸に対して直交する方向に回転させる。したがって、右目偏光領域１８１を透過した右目用画像光の偏光軸と、左目偏光領域１８２を透過した左目用画像光の偏光軸とは、図１に矢印で示すように、その方向が互いに直交する。なお、図１の偏光軸制御板１８０における矢印は、偏光軸制御板１８０を通過した偏光の偏光軸を示している。右目偏光領域１８１には、例えば透明なガラスまたは樹脂などが用いられ、左目偏光領域１８２には、例えば入射される左目用画像光の偏光軸の方向に対して４５度の角度の光学軸を有する１／２波長板が用いられる。図１に示す例において、左目偏光領域１８２の光学軸の方向は、水平方向または鉛直方向である。ここで、光学軸とは、光が左目偏光領域１８２を通過するときの進相軸または遅相軸の一方を指す。

また、上記立体画像表示装置１００は、偏光軸制御板１８０よりも観察者側（図１における偏光軸制御板１８０の右側）に、上記偏光軸制御板１８０の右目偏光領域１８１および左目偏光領域１８２を透過した右目用画像光および左目用画像光を水平方向または鉛直方向の少なくとも一方向の方向に拡散する拡散板を有していてもよい。このような拡散板には、例えば水平方向または鉛直方向に延伸するかまぼこ状の凸レンズ（シリンドリカルレンズ）が複数配されたレンチキュラーレンズシート、または凸レンズが平面上に複数配されたレンズアレイシートが用いられる。

図２は、立体画像表示システム１０の使用状態を示す概略上面図である。立体画像表示システム１０により立体画像を観察するときに、観察者５００は、図２に示すように、立体画像表示装置１００から投影される右目用画像光および左目用画像光を、偏光眼鏡２００をかけて観察する。この偏光眼鏡２００には、観察者５００がこの偏光眼鏡２００をかけたときに観察者５００の右目５１２側にあたる位置に右目用画像透過部２３２が配され、左目５１４側にあたる位置に左目用画像透過部２３４が配される。

右目用画像透過部２３２は、透過軸方向が右目偏光領域１８１を透過した右目用画像光と同じ方向であり、吸収軸方向が上記透過方向と直交する方向を有する偏光板である。左目用画像透過部２３４は、透過軸方向が左目偏光領域１８２を透過した左目用画像光と同じ方向であり、吸収軸方向が上記透過方向と直交する方向を有する偏光板である。これら右目用画像透過部２３２および左目用画像透過部２３４には、例えば二色性染料を含浸させたフィルムを一軸延伸して得られる偏光膜を貼り付けた偏光レンズが用いられる。

観察者５００は、立体画像表示システム１０により立体画像を観察するときに、上記偏光軸制御板１８０の右目偏光領域１８１および左目偏光領域１８２を透過した右目用画像光および左目用画像光の出射する範囲内において、上記のように偏光眼鏡２００をかけて立体表示装置１００を観察することにより、右目５１２では右目用画像光だけを観察することができ、左目５１４では左目用画像光だけを観察することができる。したがって、観察者５００は、これら右目用画像光および左目用画像光を立体画像として認識することができる。

図３は、図１に示した本実施形態の立体画像表示装置１００において画像を表示した状態を示す図である。図３に示すように、画像生成部１６０には、樹木を模式的に表した樹状形状９００が表示されている。ここで、立体画像表示装置１００を構成する光源１２０、偏光板１５０、偏光板１７０、および偏光軸制御板１８０は説明を簡略化するために省略し、画像生成部１６０に基づいて以下説明する。また、図１の立体画像表示装置１００および図２の立体画像表示システム１０と同じ構成については同じ参照番号を付して以下説明を省略する。

図４は、画像生成部１６０を説明する図３の部分拡大図である。図４に示すように、画像生成部１６０は、水平方向および鉛直方向に二次元的に複数のピクセル６６０が配列したものである。このピクセル６６０は、赤領域（R）のサブピクセル６６２(以下、「サブピクセルR６６２」という)と、緑領域（G）のサブピクセル６６４(以下、「サブピクセルG６６４」という)と、青領域（B）のサブピクセル６６６(以下、「サブピクセルB６６６」という)とから構成される。さらに、これらのサブピクセルはそれぞれ上下に分割されており、サブピクセルR６６２は、上領域６７２および下領域６７３に、サブピクセルG６６４は、上領域６７４および下領域６７５に、サブピクセルB６６６は、上領域６７６および下領域６７７に分割されている。本実施形態においては、上領域６７２，６７４および６７６が右目画像生成領域１６２に、下領域６７３，６７５および６７７が左目画像生成領域１６４に対応する。なお、本実施形態においては、上領域６７２，６７４および６７６をまとめて右目用サブピクセル６７８、下領域６７３，６７５および６７７をまとめて左目用サブピクセル６７９と称する。

図５は、図３に示した本実施形態の立体画像表示装置１００における鉛直方向の解像度を説明する図である。鉛直方向における解像度は、画像生成部１６０に配されているピクセルおよびサブピクセルに基づいて説明することができる。ここで、図３および図４に示した構成と同じ構成については同じ参照番号を付して以下説明を省略する。

図５（a）は、立体画像表示装置１００において、樹状形状９００を表示した状態を示すものである。図５（b）は、立体画像表示システム１０において、観察者５００が偏光眼鏡２００をかけて右目５１２で観察される、樹状形状９００である。図５（c）は、立体画像表示システム１０において、観察者５００が偏光眼鏡２００をかけて左目５１４で観察される、樹状形状９００である。図５（b）および図５（c）に示すように、右目５１２および左目５１４でそれぞれ観察される樹状形状９００は、樹状形状の輪郭を保持しており、片目でも樹状形状９００を細部まで認識することができる。すなわち、画像生成部１６０における右目画像生成領域１６２を右目用サブピクセル６７８に、画像生成部１６０における左目画像生成領域１６４を左目用サブピクセル６７９に対応させることにより、鉛直方向において解像度の低下を抑制することができる。

図６は、従来の立体画像表示装置１００において画像を表示した状態を示す図である。図６に示すように、画像生成部１６０には、図３と同じように樹状形状９００が表示されている。なお、図６は、画像生成部１６０における右目画像生成領域１６２および左目画像生成領域１６４を水平方向に区切ったピクセル６６０毎に交互に対応させること以外は、図３の構成と同じ構成であり、立体画像表示装置１００を構成する光源１２０、偏光板１５０、偏光板１７０、および偏光軸制御板１８０は説明を簡略化するために省略し、画像生成部１６０に基づいて説明する。

図７は、従来の立体画像表示装置１００における鉛直方向の解像度を説明する図である。

図７（a）は、図６における従来の立体画像表示装置１００において、樹状形状９００を表示した状態を示すものである。図７（b）は、従来の立体画像表示装置１００を用いた立体画像表示システム１０において、観察者５００が偏光眼鏡２００をかけて右目５１２で観察される樹状形状９００である。図７（c）は、従来の立体画像表示装置１００を用いた立体画像表示システム１０において、観察者５００が偏光眼鏡２００をかけて左目５１４で観察される樹状形状９００である。図７（b）および図７（c）に示すように、右目５１２および左目５１４でそれぞれ観察される樹状形状９００は、本実施形態の画像生成部１６０における右目画像生成領域１６２を右目用サブピクセル６７８に、画像生成部１６０における左目画像生成領域１６４を左目用サブピクセル６７９に対応させた立体画像表示装置１００に比べて、樹状形状９００の輪郭が粗くなるため、片目で認識できる樹状形状９００は不明瞭となる。すなわち、本実施形態の構成は、従来の構成に比べて鉛直方向における解像度の低下を小さくすることができる。

図８は、他の立体画像表示装置１０１の分解斜視図である。図８に示す立体画像表示装置１０１において、図１の立体画像表示装置１００と同じ構成については同じ参照番号を付して説明を省略する。図８に示すように、立体画像表示装置１０１は、上記立体画像表示装置１００の偏光軸制御板１８０に替えて偏光軸制御板１８５を備える。この偏光軸制御板１８５は、右目偏光領域１８６および左目偏光領域１８７を有する。ここで、右目偏光領域１８６および左目偏光領域１８７を有する。右目偏光領域１８６および左目偏光領域１８７は、ともに１／４波長板であり、それぞれの光学軸が互いに直交する。この偏光軸制御板１８５における右目偏光領域１８６および左目偏光領域１８７は、上記偏光軸制御板１８０における右目偏光領域１８１および左目偏光領域１８２と同様に、図３で説明した位置および大きさで形成される。したがって、立体画像表示装置１０１の使用状態において、右目偏光領域１８６には、上記右目画像生成領域１６２を透過した右目用画像光が入射し、左目偏光領域１８７には、上記左目画像生成領域１６４を透過した左目用画像光が入射する。

図８に示す偏光軸制御板１８５は、入射した光を偏光軸の回転方向が互いに逆方向である円偏光として出射する。例えば、右目偏光領域１８６は入射した光を右回りの円偏光として出射し、左目偏光領域１８７は入射した光を左回りの円偏光として出射する。ここで、図８の偏光軸制御板１８５の矢印は、この偏光軸制御板１８５を通過した偏光の回転方向を示している。右目偏光領域１８６には、例えば光学軸が水平方向である１／４波長板が用いられ、左目偏光領域１８７には、例えば光学軸が鉛直方向である１／４波長板が用いられる。

図８に示す偏光軸制御板１８５を備えた立体画像表示装置１０１を観察する場合、観察者５００は、図２に示す偏光眼鏡２００の右目用画像透過部２３２および左目用画像透過部２３４に替えて、それぞれの光学軸が互いに直交する１／４波長板が配される。例えば、右目用の位相差板には、ポリカーボネートで形成された光学軸が水平方向である１／４波長板が用いられ、左目用の位相差板には、ポリカーボネートで形成された光学軸が鉛直方向である１／４波長板が用いられる。さらに、上記偏光眼鏡２００は、位相差板よりも観察者側に、ともに透過軸の方向が観察者５００から見て右斜め４５度であり、吸収軸方向が上記透過軸方向と直交する方向を有する偏光板を有する。観察者５００は、上記偏光眼鏡をかけて立体画像表示装置１０１を観察することにより、右目５１２では右目用画像光だけを観察することができ、左目５１４では左目用画像光だけを観察することができる。

図８に示す立体画像表示装置１０１においても、画像生成部１６０における右目画像生成領域１６２を右目用サブピクセル６７８に、画像生成部１６０における左目画像生成領域１６４を左目用サブピクセル６７９に対応させることにより、鉛直方向における解像度の低下を抑制することができる。

上記説明から明らかなように、本実施形態によれば、画像生成部における右目用画像生成領域を右目用サブピクセルに、左目画像生成領域を左目用サブピクセルに対応させることにより、鉛直方向における解像度の低下を抑制することができる立体画像表示装置を実現することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることは当業者に明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本実施形態の立体画像表示装置１００の分解斜視図である。 立体画像表示システム１０の使用状態を示す概略上面図である。 立体画像表示装置１００において画像を表示した状態を示す図である。 画像生成部１６０を説明する図３の部分拡大図である。 立体画像表示装置１００における鉛直方向の解像度を説明する図である。 従来の立体画像表示装置１００において画像を表示した状態を示す図である。 従来の立体画像表示装置１００における鉛直方向の解像度を説明する図である。 他の立体画像表示装置１０１の分解斜視図である。

符号の説明

１０ 立体画像表示システム
１００ 立体画像表示装置
１０１ 立体画像表示装置
１２０ 光源
１５０ 偏光板
１６０ 画像生成部
１６２ 右目画像生成領域
１６４ 左目画像生成領域
１７０ 偏光板
１８０ 偏光軸制御板
１８１ 右目偏光領域
１８２ 左目偏光領域
１８５ 偏光軸制御板
１８６ 右目偏光領域
１８７ 左目偏光領域
２００ 偏光眼鏡
２３２ 右目用画像透過部
２３４ 左目用画像透過部
５００ 観察者
５１２ 右目
５１４ 左目
６６０ ピクセル
６６２ 赤領域（R）のサブピクセル
６６４ 緑領域（G）のサブピクセル
６６６ 青領域（B）のサブピクセル
６７２ 上領域
６７３ 下領域
６７４ 上領域
６７５ 下領域
６７６ 上領域
６７７ 下領域
６７８ 右目用サブピクセル
６７９ 左目用サブピクセル
９００ 樹状形状

Claims (2)

1. 右目用画像光を生成する右目用画像生成領域および左目用画像光を生成する左目用画像生成領域を有する画像生成部と、
   前記画像生成部が生成した前記右目用画像光および前記左目用画像光を同一の偏光方向で出射する偏光板と、
   前記偏光板から右目用画像光および左目用画像光を入射し、前記右目用画像光および左目用画像光の偏光軸が互いに直交した直線偏光、または、偏光軸の回転方向が互いに逆方向である円偏光として出射する偏光軸制御板とを備え、
   前記偏光軸制御板は、
   前記右目用画像光が入射する右目偏光領域および前記右目偏光領域に隣接して配され、前記左目用画像光が入射する左目偏光領域を有し、
   前記右目偏光領域および前記左目偏光領域は、
   前記右目用画像生成領域および前記左目用画像生成領域にそれぞれ対応し、
   前記画像生成部は、
   水平方向および鉛直方向に二次元的に配されたピクセルを有し、前記ピクセルはサブピクセルから構成され、前記サブピクセルは上下に分割された右目用サブピクセルおよび左目用サブピクセルから構成され、前記右目用画像生成領域および前記左目用画像生成領域が、前記右目用サブピクセルおよび前記左目用サブピクセルに対応する立体画像表示装置。
2. 前記画像生成部は、二枚の透明基板間に液晶を封止した液晶セルである請求項１に記載の立体画像表示装置。